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。     

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.     

R417A替代R22用于相变蓄热蒸发型 空气源热泵的性能分析

针对中国北方冬季气温偏低的特点,设计了相变蓄热蒸发型空气源热泵。相变蓄热蒸发型空气源热泵,利用相变技术,可以有效地解决中国北方低温时的供暖问题。以相变蓄热蒸发型空气源热泵为研究对象,在人工环境模拟室中模拟不同的环境温度,分别使用R417A和R22进行实验。实验数据表明,R417A替代R22时,系统无需更换润滑油,各工况下系统运行稳定,R417A的排气温度和排气压力均低于R22,有利于系统的安全运行。R417A的制热量和COP均小于R22。可见R417A可以替代R22作为相变蓄热蒸发型空气源热泵的制冷剂,但对于新建热泵机组,要达到原有供热效果需要增加蒸发器和冷凝器的换热面积。     

R417A在水平光滑管和内螺纹管中的流动沸腾换热

对非共沸混合制冷剂R417A在外径为9.52 mm的水平光滑管和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,分析讨论了制冷剂质量流速、热流密度、干度、强化管参数对换热系数的影响规律和影响机理.实验结果表明:换热系数随着质量流速的增大而增大.在以对流蒸发占优势的换热区,热流密度对换热系数的影响较小;换热系数随着干度的增大先呈现出增大趋势,增至高峰值后又迅速下降,高峰值随热流密度的增大和质量流速的减小向干度较大的方向移动;内螺纹管能有效强化制冷剂的流动沸腾换热,R417A在2种内螺纹管中的换热系数分别比在光滑管中高出130%~210%和150%~270%.     

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%.     

地面模拟微重力下两相流动沸腾换热的分析

从加热面方向角、流动速率、过冷度、绝对压力等几个方面对地面上模拟微重力下两相流动沸腾换热的条件进行了分析，认为当沸腾试验段入口流动速率、过冷度、绝对压力及外加热流密度等相同时，在流速达到一定值后，如果向上与向下流试验段出口处的温度、压力、含汽率等基本一样，两者换热系数大致相当，且试验段沿程各点壁温无突变、试验段出口含汽率满足核态沸腾正常进行所必须的下限等，那么就构成了地面模拟的条件。     

微重力下两相流动沸腾换热研究

通过对微重力和重力场下流场特点的比较，基于动量力，从地面上模拟微重力下的两相流动和受迫核态沸腾换热两方面出发，提出了地面上模拟微重力下两相流动沸腾换热的可行性条件，竖直试验段两相流速必须超过某一极限，试验段出口的气相含量也必须满足一定的要求，这些为该试验的开展奠定了初步的理论基础。     

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.     

R417A在水平光滑管与微肋管内的流动沸腾换热计算

在对三元非共沸混合制冷剂R417A在水平光滑管和两种不同几何参数的内螺纹管中流动沸腾换热实验研究的基础上,应用R417A在光滑管内的实验数据对流动沸腾换热中的对流蒸发部分进行重新拟合,并将这一拟合结果应用于Kattan模型与Thome、Wellsandt微肋模型之中,得到了非共沸混合制冷剂在水平光滑管与微肋管内流动沸腾换热新的计算方法.计算结果与实验结果的比较表明:新的计算方法使原模型偏高的预测结果降低了约30%～50%,与原模型相比,能较好的预测R417A在水平光滑管与不同微肋管内的流动沸腾换热系数.     

添加剂稀溶液的流动沸腾传热模型

实验介质为水,所用的添加剂为2种不同相对分子质量的聚丙烯酰胺(简称PAM)和表面活性剂十八烷胺(简称ODA),在溶液质量流率为30．37～188．31kg／(m2·s)．此外,在热通量为15～47kW／m2的条件下,研究了不同浓度的添加剂稀溶液在垂直铜管内的流动沸腾传热情况,以双机理模型为基础,建立了相应的流动沸腾传热模型．结果表明,用此模型方程计算流动沸腾传热系数,与实验值相比其误差在15％左右．     

沸腾传热研究

探讨和阐述了沸腾传热的基本特征和有关机理,认为：沸腾要在液相中产生一个新的蒸气相,[过程要在一个远离平衡的条件下进行,要有一个过热度ΔTsat沸腾泡核长大时,其底部产生了一极薄的液体微层,形成十分显著的界面汽化热阱效应,使其产强,界面汽化热阱效应值可以用实验方法测得;沸腾中包含了众多沸腾泡核的生长,长大,脱离以及由于沸腾气泡的扰动增强了的对流传热等一系列子过程,这些子过程按照自组织原理形成了一定的时间序列与空间序列,情况十分复杂,要深入阐明沸腾传热的过程机理,应对这些子过程作过程动力学研究,并阐明其相互作用的复杂关系,另外还对“沸腾滞后”和“核沸开始时的壁温过冲”进行了探讨。     

EHD强化沸腾换热的模型分析

在分析沸腾及EHD强化换热理论的基础上,结合R11工质在垂直管内受直流高电压作用下的沸腾换热试验数据,提出EHD强化沸腾换热的数学模型;模型计算与试验结果的相对误差小于±30%.     

HFC－134a和CFC－12水平管内流动沸腾换热系数的实验比较

对ＨＦＣ１３４ａ和ＣＦＣ１２水平管内流动沸腾换热进行了实验研究．在实验工况范围内，ＨＦＣ１３４ａ比ＣＦＣ１２的沸腾换热系数高３２％～４３％；流量对ＨＦＣ１３４ａ与ＣＦＣ１２水平管内流动沸腾换热系数之比的影响较大，干度和热流密度对其影响相对较小     

均匀电场对池沸腾换热的影响分析

对均匀高压电场作用下平板池沸腾换热的强化效果进行了试验研究,发现在较低过热度的范围内电场对换热有明显的强化效果.场强越高,相同过热度对应的换热系数越高.在相同的场强下,强化系数随着热流密度的增加而减少.结合试验结果对电场强化沸腾换热的机制进行了分析.在热流密度较小的范围内,对流换热占主导地位,电场强化对流换热使壁面过热度大大下降,导致相应过热度下汽泡的平衡半径提高,因此,抑制了核态沸腾.随着热流密度的提高,汽泡的产生和运动成为影响换热的主要因素,此时过热度的变化不是很大,在相同的过热度下,电场可以减小汽泡的临界半径,使汽泡增多.在汽泡准备区,电场会影响汽泡的核化;在汽泡成长区,电场会影响汽泡的长大、变形和脱离;在非沸腾区,电场会影响单相流体的自然对流换热.     

喷雾冷却沸腾传热强化试验

随喷雾流量及过热度增加,热流密度增大,但热表面中心干涸区变大、液膜覆盖区减小,表面利用率降低,传热性能有提升空间。基于此,通过改变单喷嘴高度、设计微孔阵列喷嘴两种途径,探讨热表面液膜均匀性和喷雾冲击强度对传热的影响规律。结果表明单喷嘴高度存在最佳值(4 mm),此时热表面无干涸区,喷雾冷却沸腾传热性能最强;与喷嘴高度6 mm相比,在喷雾流量为50 mL/min、过热度为20 K时,热流密度提高了13%;微孔阵列喷嘴形成的液膜分布更均匀,使得表面温度也较均匀,当过热度大于10 K,微孔阵列喷雾传热性能更优,比上述工况下单喷嘴的热流密度提高16%。强烈冲击的均匀薄液膜是决定喷雾冷却沸腾传热的关键,为进一步强化喷雾冷却沸腾传热提供了可行的方向。     

电极对EHD强化沸腾换热的影响

通过综合国内外EHD强化沸腾换热的最新研究成果，分析了电极的形状，位置，材料和极性对EHD强化沸腾换热的影响，并指出了该领域的研究方向。