【摘要】：隨著溫室效應(yīng)的加重,限制使用高GWP值的制冷劑已經(jīng)成為了一種趨勢(shì),尋找環(huán)保的替代制冷劑,已經(jīng)成了人們所面臨的、必須迫切解決的問(wèn)題。R290是R22理想的替代制冷劑之一,擁有出色的環(huán)保性能和熱物性質(zhì),但存在可燃性的安全問(wèn)題。為了降低R290可燃性風(fēng)險(xiǎn),需要盡可能減少制冷系統(tǒng)中R290的充灌量,而冷凝器通常和壓縮機(jī)組合成房間空調(diào)器的室外機(jī),較易發(fā)生燃爆性危險(xiǎn),冷凝器傳熱管的小徑化可在滿(mǎn)足同等散熱要求的條件下減少R290的充灌量,為此,有必要對(duì)R290在小管徑水平傳熱管內(nèi)的凝結(jié)換熱進(jìn)行研究。論文主要工作如下:設(shè)計(jì)并搭建了流動(dòng)凝結(jié)換熱實(shí)驗(yàn)臺(tái),對(duì)R290在小管徑水平管內(nèi)的凝結(jié)換熱特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)選取的管型為光滑管和微肋管,管內(nèi)徑分別為6mm和4mm。實(shí)驗(yàn)工況設(shè)定飽和溫度為40℃、50℃和55℃,質(zhì)量流速為100~300kg/(m2·s),干度范圍為0~1,熱流密度為3~10kW/m2。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理,分析了干度、質(zhì)量流速、飽和溫度、熱流密度和管型管徑對(duì)R290管內(nèi)凝結(jié)換熱的影響。研究表明,一定工況下,R290的管內(nèi)凝結(jié)換熱系數(shù)隨著質(zhì)量流速和干度增大而增大。相同工況下,熱流密度增加,凝結(jié)換熱系數(shù)隨之增加;飽和溫度增加,凝結(jié)換熱系數(shù)隨之減小;管徑越小,凝結(jié)換熱系數(shù)越大。微肋管內(nèi)的整體凝結(jié)換熱系數(shù)大于光滑管,但在高干度工況下微肋管強(qiáng)化換熱性能會(huì)有所削弱;質(zhì)量流速和飽和溫度對(duì)R290在不同管型內(nèi)凝結(jié)換熱的影響不完全相同。并提出在R290的冷凝器設(shè)計(jì)中,存在最佳熱流密度使所設(shè)計(jì)的冷凝器在常規(guī)工況下凝結(jié)換熱性能最佳而能耗增加較少。通過(guò)將Chang、Cavallini、Thome、Yu、Kedzierski關(guān)聯(lián)式的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,分析了現(xiàn)有關(guān)聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)與不足。指出通過(guò)對(duì)凝結(jié)換熱過(guò)程的流型細(xì)化和換熱特性研究,能夠提高關(guān)聯(lián)式對(duì)R290小管徑傳熱管內(nèi)凝結(jié)換熱的預(yù)測(cè)精度�，F(xiàn)有關(guān)聯(lián)式中,Cavallini關(guān)聯(lián)式對(duì)小管徑光滑管和微肋管的預(yù)測(cè)精度均為最高,Thome關(guān)聯(lián)式對(duì)光滑管的預(yù)測(cè)精度較好,Chang、Thome、Yu、Kedzierski關(guān)聯(lián)式對(duì)微肋管預(yù)測(cè)精度則不夠理想。
【圖文】：

于實(shí)驗(yàn)段換熱總量有限，為了提高實(shí)驗(yàn)精度，恒溫加熱器所設(shè)定的溫度通常比管內(nèi)制冷劑的飽和溫度低 8~10℃，從而使實(shí)驗(yàn)段冷卻水的進(jìn)出口水溫在 2℃以上，以保證測(cè)量精度。過(guò)冷劑循環(huán)的主要功能是對(duì)從實(shí)驗(yàn)段出來(lái)的 R290 氣液混合物進(jìn)行過(guò)冷，一方面能夠避免氣液混合物進(jìn)入之后的質(zhì)量流量計(jì)，影響質(zhì)量流量計(jì)的正常工作，另一方面保證了實(shí)驗(yàn)臺(tái)管路的熱平衡。為了保證過(guò)冷段的有效性，在參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，假設(shè)從實(shí)驗(yàn)段出來(lái)的 R290 干度為 1，計(jì)算了設(shè)計(jì)質(zhì)量流量下過(guò)冷段所需最大換熱功率。為實(shí)現(xiàn)這一目的，本文采用型號(hào)為 8-12AC 的風(fēng)冷冷水機(jī)組提供流量為 0~5L/min，溫度為-5℃~5℃的 30%乙二醇冷卻劑作為過(guò)冷段冷源。過(guò)冷劑循環(huán)的流程為：設(shè)定溫度的過(guò)冷冷卻劑從冷水機(jī)的水箱組出來(lái)，經(jīng)過(guò)流量調(diào)節(jié)閥逆流進(jìn)入過(guò)冷段，將過(guò)冷段內(nèi)的 R290 過(guò)冷成為過(guò)冷液態(tài)，之后經(jīng)過(guò)電磁流量計(jì)回到冷水機(jī)組的水箱。實(shí)驗(yàn)臺(tái)所采用儲(chǔ)液罐的角閥上連接了充灌頭和系統(tǒng)壓力表，通過(guò)角閥開(kāi)關(guān)和充灌頭的手閥開(kāi)關(guān)，可以對(duì)充灌頭進(jìn)行二次密封，從而強(qiáng)化系統(tǒng)的氣密性；系統(tǒng)壓力表能夠?qū)ο到y(tǒng)整體壓力進(jìn)行觀測(cè)。

圖 2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)物圖驗(yàn)段結(jié)構(gòu)段為紫銅套管換熱器，結(jié)構(gòu)如圖 2.3 所示。實(shí)驗(yàn)段的內(nèi)管通過(guò)管路連接，并在換熱段的進(jìn)出口位置留有壓力傳感器接口；密封，并分別在兩側(cè)留有冷卻水進(jìn)出通道，通道方向與制冷。在制冷劑的進(jìn)出口用錫箔紙包有 T 型熱電偶，能夠?qū)χ评湫袦y(cè)量。通過(guò)壓力傳感器和熱電偶所采集的數(shù)據(jù)，，能夠計(jì)算度。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TB64

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2573487