R410A-油在Ф7mm水平直光管内流动沸腾阻力特性

研究了环保替代制冷工质R410A-润滑油混合物在水平直光管内的流动沸腾摩擦压降特性，探索了油的平均质量分数、干度和质量流率对摩擦压降的影响．实验测试管为光管，长度为2m，外径为7．0mm，内径为6．34mm．实验结果表明，R410A-油混合物在光管内流动沸腾的摩擦压降随平均油浓度、干度和质量流率的增大而增大，当油的平均质量分数从0增长到5％时，压降最大可增加50％．开发了适用于R410A-油混合物光管内的流动沸腾摩擦压降关联式，新的关联式预测值与92％以上的实验数据偏差在±15％以内，平均误差为6．6％，最大误差为29．4％．     

R410A-油在Ф7mm水平直强化管内流动沸腾阻力特性

研究了环保替代制冷工质R410A-润滑油混合物在水平直强化管内的流动沸腾摩擦压降特性，探索了油的平均质量分数、干度和质量流率对摩擦压降的影响．实验测试管为内螺纹强化管，长度为2m、外径为7．0mm．实验结果表明，R410A-油混合物在强化管内的流动沸腾摩擦压降随油的平均质量分数、干度和质量流率的增大而增大，当油的平均质量分数从0增长到5％时，压降最大可增加31％．R410A-油混合物在强化管内流动沸腾的摩擦压降与光管相比大约增大10％～35％；润滑油的存在对强化管内摩擦压降的增强作用与光管相比较小．开发了适用于R410A-油混合物强化管内流动沸腾的摩擦压降关联式，新的关联式预测值与97％以上的实验数据偏差在±10％以内，平均误差为4．25％，最大误差为14％．     

R410A-油在φ7 mm水平直强化管内流动沸腾阻力特性

研究了环保替代制冷工质R410A-润滑油混合物在水平直强化管内的流动沸腾摩擦压降特性,探索了油的平均质量分数、干度和质量流率对摩擦压降的影响.实验测试管为内螺纹强化管,长度为2 m、外径为7.0 mm.实验结果表明,R410A-油混合物在强化管内的流动沸腾摩擦压降随油的平均质量分数、干度和质量流率的增大而增大,当油的平均质量分数从0增长到5%时,压降最大可增加31%.R410A-油混合物在强化管内流动沸腾的摩擦压降与光管相比大约增大10%~35%;润滑油的存在对强化管内摩擦压降的增强作用与光管相比较小.开发了适用于R410A-油混合物强化管内流动沸腾的摩擦压降关联式,新的关联式预测值与97%以上的实验数据偏差在±10%以内,平均误差为4.25%,最大误差为14%.     

R410A-油混合物在7 mm水平直光管内流动沸腾的换热特性Ⅱ.关联式

基于R410A-油混合物管内流动沸腾换热的实验数据,对现有的制冷剂-油混合物的换热关联式进行了评价,对比发现已有关联式的预测值与实验值的误差最大达到80%.基于混合物物性,开发了R410A-油混合物在7 mm直光管内流动沸腾的流型图,并基于流型图和混合物物性开发了R410A-油在7 mm直光管内流动沸腾的换热关联式.所得关联式与90%的实验数据的误差在±20%以内,平均误差为11.8%,最大误差为26.7%.     

R410A-油混合物在7 mm水平直光管内流动沸腾的换热特性Ⅰ.实验研究

实验研究了环保替代制冷工质R410A-润滑油混合物在水平直光管内的流动沸腾换热特性.实验测试管长度2 m、外径7 mm.实验工况的蒸发温度为5°C,质量流率为200~400 kg/(m2.s),热流密度为7.56~15.1 kW/m2,入口干度x=0.2~0.7,干度变化为0.2,油的平均质量分数wno=0~5%.实验结果表明,R410A-油混合物管内流动沸腾的换热系数随质量流率的增大而增大;在x<0.7的工况下,油的存在总是增大换热,当wno从0增长到5%时,换热系数最大可增加61%.在x=0.8的高干度情况下,换热系数在wno=1%时达到最大值,然后随着wno的增大换热系数逐渐降低.     

R410A-油在5 mm小管径光管内流动沸腾的阻力特性

为了促进环保制冷剂R410A在制冷空调紧凑式换热器设计中的实际应用,研究了R410A-油混合物在小管径光管内的流动沸腾摩擦压降特性.测试管的外径为5 mm,内径为4.18mm.实验结果表明:对于纯制冷剂R410A,小管径管内的摩擦压降随着干度的增大先增大后减小,峰值出现在于度为0.7～0.8左右处;R410A-油混合物的摩擦压降随平均油浓度、干度和质量流率的增大而增大,当油的平均质量分数Wno从0%增长到5%,在干度为0.9的高于度工况下,摩擦压降最大可增加80%～120%.R410A-油混合物在5 mm小管径光管内流动沸腾的摩擦压降与7 mm光管相比大约增大10%～50%.基于混合物性开发了R410A-油混合物在5 mm小管径光管内流动沸腾的摩擦压降关联式,新的关联式预测值与94%的实验数据误差在土20%以内,平均误差为8.5%.     

R410A-油在7 mm C形光管流动沸腾的压降特性

对R410A-油在7 mm C形水平光管内流动沸腾的压降特性进行了研究,并基于混合物性开发出7 mm C形水平光管内流动沸腾的压降预测关联式.测试段长度2 m,实验工况:质量流率为200,300,400 kg/(m2.s);蒸发温度5℃;入口干度0.2~0.7;测试段干度变化0.2;润滑油质量分数1%~5%.润滑油的存在引起压降增大,不同干度下,压降都随油浓度的增加而增大,压降最大增加33.5%.基于混合物性开发的关联式预测值与80%以上的实验数据偏差在±15%以内,平均偏差9.13%,最大偏差28.97%.     

小管径强化管内R410A-油混合物流动沸腾阻力特性

实验研究了环保制冷工质R410A-润滑油混合物在5 mm小管径内螺纹强化管内流动沸腾的摩擦压降特性.实验结果表明,对于纯制冷剂R410A,摩擦压降随着干度的增大先增大后减小,峰值出现在干度为0.7~0.8左右;R410A-油混合物的摩擦压降随油平均质量分数、干度和质流密度的增大而增大,当油平均质量分数从0增长到5%时,在干度为0.9的高干度工况下,摩擦压降最大可增加120%.R410A-油混合物在5 mm强化管内流动沸腾的摩擦压降与7 mm强化管的相比约增大10%~30%;用已有的7 mm强化管的压降关联式预测5 mm强化管的压降时,误差为±40%.以R410A-油混合物在7和5 mm强化管内摩擦压降的实验值为基础,建立了基于混合物物性的R410A-油混合物在不同管径强化管内的摩擦压降关联式.该关联式的预测值与95%的实验值误差在±20%以内.     

润滑油对R410A在小管径水平光管内流动冷凝摩擦压降的影响

实验研究了润滑油对R410A在外径3、5 mm光管内流动冷凝摩擦压降的影响.研究表明,润滑油的存在减小了R410A在光管内的冷凝摩擦压降,R410A油-混合物的摩擦压降比纯R410A的摩擦压降最大下降了19%;润滑油降低冷凝摩擦压降的影响随着平均油浓度的增大而增大,而随着质流密度和干度的增大而减小.基于混合物性建立了适用于R410A-油混合物在小管径光管内流动冷凝的摩擦压降关联式,该关联式的预测值与实验值误差为-20%~+30%.     

R410A在5 mm管内的沸腾换热及压降特性

为了研究制冷剂R410A在5 mm内螺纹铜管内的沸腾换热及压降特性,以磁驱泵提供循环动力、均匀缠绕在测试段上的电加热丝提供热量以及冷水机组提供循环冷量的方式搭建了测试实验台,并对R410A在5 mm内螺纹管内的流动沸腾换热系数及压降进行了测试.分析讨论了不同蒸发温度下,制冷剂质量流量密度和管壁热流密度对管内制冷剂流动沸腾换热系数以及压降特性的影响.研究结果表明:5mm内螺纹管内R410A的流动沸腾换热系数分别在质量流量密度位于191.28和344.3kg/(m2·s)处达到峰值;其流动沸腾换热系数随着管壁热流密度增大最初呈现增大的趋势,在热流密度30 kW/m2后逐渐平稳;而R410A在5 mm内螺纹管内的压降均随质量流量密度和管壁热流密度的增大而增大,其中压降和管壁热流密度的关系呈较为明显的线性变化.     

R32管内流动沸腾传热系数关联式和摩擦压降关联式

建立了适用于大范围几何参数和流动参数的R32制冷剂管内流动沸腾传热和摩擦压降计算关联式.从公开文献中收集了R32传热和摩擦压降的数据源构建两个组合数据库.其中,传热数据库由来自8个文献的1 489个数据点组成,涵盖的水力直径为1～6.3 mm,压降数据库由来自8个文献的496个数据点组成,涵盖水力直径范围为0.643～6 mm.以上述数据库为基础,利用无量纲参数分析预测法并考虑参数主导作用,建立了新的传热系数关联式和摩擦压降关联式.此外,利用现有的关联式对新关联式进行评估.结果表明,现有的几个关联式均具有较大的平均绝对误差(MAE)和最大绝对误差(MAX).而新的传热系数计算关联式具有良好的预测精度,其MAE为14.59%,有90.85%的数据点在±30%误差带以内;新的压降关联式预测精度高,其MAE为17.86%.总之,上述两个新关联式都具有较广的应用范围和良好的预测精度,非常适用于分析工质为R32的换热器的传热和压降性能.     

润滑油对小管径强化管内R410A流动冷凝压降特性的影响

对环保制冷工质R410A与润滑油混合物在4 mm小管径内螺纹强化管内流动冷凝的压降特性进行了实验研究,分析了润滑油对流动冷凝摩擦压降的影响.结果表明,在干度小于0.6时,润滑油会减小R410A在4 mm强化管内的冷凝摩擦压降,最大可减小12%;而在干度大于0.6时,润滑油会增大R410A在4 mm强化管内的冷凝摩擦压降,最大可增加13%.结合已有文献中的数据,基于混合物性建立了适用于R410A 油混合物在小管径强化管内流动冷凝的压降关联式,关联式预测值与94%的实验值误差在±30%以内.
     

R32制冷剂在小管径水平管内的沸腾换热与阻力特性实验研究

针对污染小、能效高、可燃性差、低毒性的新型R32可替代制冷剂在水平管内低温工况下的沸腾换热特性开展研究,设计并自主搭建了管内对流沸腾相变换热实验系统,分别开展了3 mm、4 mm小管径水平管内低温R32沸腾换热的实验研究,探究了质量流速、热流密度、饱和温度等参数对R32对流沸腾换热特性的影响,分析了蒸干对沸腾换热系数恶化的影响机制。结果表明：3 mm内径管的沸腾换热相比4 mm通道平均提升约8%～12%,且高质量流速下的临界干度几乎与管径无关;相较传热特性,R32饱和温度对两相流动阻力更为敏感,饱和温度自13℃降低至11℃时阻力损失提高约23%;利用改进的Fang关联式,可实现小管径水平管内R32对流沸腾换热系数预测,88.56%的实验数据误差可控制在±10%范围内。     

制冷剂-润滑油混合物系管内流动沸腾阻力特性

基于制冷剂-润滑油混合物管内流动沸腾局部压降实验数据,定量分析了不同质量流率下油影响因子和两相增强因子随整体油浓度、局部油浓度以及干度的变化规律,局部油浓度考虑了含油制冷剂在流动沸腾过程中的非平衡传质.研究结果表明:基于制冷剂-润滑油混合物性的两相增强因子与局部油浓度具有良好的线性相关度,不同干度下斜率变化一致性良好;基于局部油浓度和混合物性的两相增强因子压降模型能较好地反映润滑油在制冷剂中的实际存在状态及对制冷剂压降的影响规律,且物理意义明确,其预测值与95%以上实验数据的偏差均在10%以内.     

R417A与R22流动沸腾换热性能的比较分析

对R22与R417A在水平光滑管和2种不同几何参数的内螺纹管中的流动沸腾换热进行实验研究,分析比较了2种制冷剂流动沸腾换热性能的差异。实验结果表明:R417A的换热性能与R22相比有一定程度的降低,其降低程度因质量流速、干度及换热管参数的不同而异,质量流速越小,R417A换热性能的降低越严重;在x<0.6的较低干度区内,光滑管中R417A的换热系数比R22约降低了20%～40%,内螺纹管中的降低幅度更大,几乎达到50%～60%,在x>0.6的较高干度区内,不同换热管中R417A换热系数的降低幅度较为相近;光滑管中R417A换热系数的降低幅度受干度影响较大,且随干度的增加而增大,内螺纹管中的降低幅度受干度影响较小;强化管对换热的强化效果越好,R417A换热系数的降低幅度就越大。     

水平微管内水的流动沸腾压降特性实验研究

以水为工质,对内径为0.399 mm水平布置的不锈钢微管内的流动沸腾压降进行了实验研究.实验条件:进口温度分别为30℃、60℃、75℃,流量范围79.62~238.85 kg/(m2.s),有效加热热流密度27.8~91 kW/m2.实验结果表明,在实验范围内两相摩擦压降修正因子与流量变化的关系不大,而与进口温度的大小存在较为密切的关系.因此,结合无量纲进口温度参数建立了新的微管内水流动沸腾的压降关联式,其预测实验结果的误差在12.2%以内.     

R12在水平管内流动沸腾换热实验研究

本文对R12在水平管内流动沸腾换热特性作了实验研究。实验结果表明,管内流动沸腾换热与单相对流换热一样,存在热进口效应,国外早期的实验数据由于未能考虑热进口效应而偏大。实验结果还表明,水平流动沸腾周向不均匀换热主要受流动结构影响;截面平均换热系数则与质量流速、热流密度、质量干度和蒸发压力密切相关。分析实验数据证实,流动沸腾换热是由气泡产生而引起的流动充分发展核态沸腾和双相对流蒸发两部分组成的。本文的实验数据与国外已有的换热关系式能较好吻合。     

水平管内工质R152a的流动沸腾传热特性研究

采用直流电源加热不锈钢管的方式,设置热流密度为31～73 kW/m²,质量流速为248～460 kg/(m²·s),研究工质R152a于高蒸发温度为60～80℃时在水平管内的流动沸腾传热特性,并将实验结果与文献报道的3个传热关联式的预测值进行比较。结果表明：工质R152a的流动沸腾传热系数随着蒸发温度的升高而减小,随着干度的变化呈现先减小后增大再减小的趋势,质量流速的变化对流动沸腾传热系数的影响较小;3个传热关联式的预测值与实验值的平均绝对偏差均偏大。     

含油制冷剂在小管径换热管内流动沸腾换热关联式

通过对现有关联式预测值与6.34 mm和2.50 mm小管径换热管内实验数据的对比分析,发现其对6.34 mm换热管的适用性明显高于2.50 mm的换热管.相对而言,Zurcher修正的Kat-tan-Thome-Favrat模型对于6.34 mm换热管适用性最好,该关联式80%的预测值与实验数据点的偏差在±30%内.但对于2.50 mm的换热管只有40%数据点偏差在±30%内.根据实验结果,开发了适用于小管径换热管的基于局部油浓度和制冷剂-润滑油混合物性的两相换热增强因子模型,该模型能较好地反映润滑油在制冷剂中的实际存在状态及对制冷剂换热的影响规律,且物理意义明确,对于6.34 mm和2.50 mm的两种换热管,其预测值与90%以上的实验数据的偏差均在±20%以内.     

氟系替代工质R407C和R410A与R22在复合冷凝系统中的热力学特性对比研究

目前复合冷凝技术已经形成了行业标准,替代制冷剂在复合冷凝系统中的应用特性研究是一种趋势。有限时间热力学方法和分析方法和SIMULINK软件被引入建立氟系替代制冷剂R407C和R410A在复合冷凝系统的仿真模型,其对象为风冷热泵复合冷凝过程。氟系替代制冷剂R407C和R410A在复合冷凝系统中的热力学特性被模拟,并与原R22系统的性能做了对比。结果表明:R410A复合冷凝系统卫生热水水温上升速度比R22系统快,20 min时上升到约60℃,而R407C复合冷凝系统卫生热水上升速度比R22复合冷凝系统慢,约需50 min水温达到47℃左右。系统效率随用户要求的卫生热水水温温度升高而降低。R410A复合冷凝系统比R22复合冷凝系统略高3%～5%,而R407C复合冷凝系统比R22复合冷凝系统略低。