發(fā)布時間：2017-11-17 06:28

  本文關(guān)鍵詞：螺旋管內(nèi)流動沸騰傳熱特性及其預測模型研究

  更多相關(guān)文章： 流動沸騰傳熱 傳熱惡化 臥式螺旋管 R407c和R134a 預測模型

【摘要】：研究新型環(huán)保工質(zhì)的流動沸騰換熱特性對改造和開發(fā)新式換熱設備具有重要的學術(shù)和工程應用價值。本文對原有兩相流與傳熱實驗系統(tǒng)進行升級改造的基礎上,主要對純工質(zhì)R134a和混合工質(zhì)R407c在臥式螺旋管內(nèi)流動沸騰的傳熱特性及其預測模型進行系統(tǒng)性的研究,獲得流動沸騰傳熱過程中的壁溫變化特性,發(fā)展傳熱系數(shù)經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式,建立傳熱惡化發(fā)生時的判斷準則,主要工作如下：對臥式螺旋管內(nèi)R134a和R407c流動沸騰換熱特性進行了實驗研究,比較了兩種工質(zhì)流動沸騰傳熱的不同變化規(guī)律。研究結(jié)果表明：螺旋管內(nèi)R134a流動沸騰過程中的平均壁溫沿著管長呈現(xiàn)一定程度的脈動現(xiàn)象,而螺旋管內(nèi)R407c的壁溫沿著管長呈現(xiàn)明顯的鋸齒形變化,主要原因是隨著管壁加熱時間的增長沸騰換熱的液膜厚度有所減��；摩阻損失使工作壓力降低,致使蒸發(fā)溫度也隨之降低；螺旋管內(nèi)流動工質(zhì)受離心力和重力的共同作用,其合力方向不斷變化致使平均壁溫在不同截面存在差異。螺旋管內(nèi)R407c周向不同截面壁溫分布變化規(guī)律基本一致,而且隨著質(zhì)量流量的增加,同一截面的內(nèi)外側(cè)壁面溫差逐漸減��；而螺旋管內(nèi)R134a流動沸騰過程中同一周向截面內(nèi)外側(cè)壁面溫差則相對更小。R134a流動沸騰傳熱系數(shù)沿管長總體變化是逐漸上升的,在上升過程中出現(xiàn)較小的波浪型脈動,R407c的流動傳熱系數(shù)沿管長呈現(xiàn)鋸齒形結(jié)構(gòu),且總趨勢稍有升高。螺旋管內(nèi)R134a傳熱系數(shù)比R407c的傳熱系數(shù)高。為了綜合考慮核態(tài)沸騰和對流換熱的影響,通過引入Dn數(shù)來修正核態(tài)沸騰項,發(fā)展了適于螺旋管內(nèi)流動沸騰傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式,其預測值與實驗結(jié)果吻合較好,可以用于螺旋管流動沸騰傳熱特性的預測分析。為了表征螺旋管幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對流動沸騰傳熱過程臨界熱流的影響,本文將螺旋管的幾何特征參數(shù)(螺旋管徑、加熱長度、螺旋徑和螺旋節(jié)距)折合成一個當量因子πn,利用實驗數(shù)據(jù)分析了該當量因子對CHF的影響,得到了CHF隨當量因子的變化特性。為了探索換熱設備因溫升突變而被“燒毀”的危險現(xiàn)象,對臥式螺旋管內(nèi)R134a流動沸騰傳熱惡化特性及預測準則進行了研究。實驗結(jié)果表明：在高干度區(qū)域,低質(zhì)量流量下內(nèi)側(cè)壁溫首先突升,外側(cè)壁溫滯后突升,但二者起飛點間距相差較小,且都發(fā)生在干度約為0.73處；高質(zhì)量流量下,內(nèi)、外側(cè)壁溫幾乎同時突升,飛升點發(fā)生在干度約為0.78附近。這是因為低質(zhì)流量下存在氣相夾帶和離心力的共同作用,外側(cè)點處液膜被迅速蒸干變薄而內(nèi)側(cè)點因二次流作用而得以保持一定厚度的液膜層,使得內(nèi)側(cè)點傳熱優(yōu)于外側(cè)點,而在高質(zhì)量流量下內(nèi)外側(cè)液膜幾乎同時被蒸干。進一步分析了臨界熱流密度與干度間的變化規(guī)律及熱流密度對平均傳熱系數(shù)的影響,建立了螺旋管內(nèi)流動沸騰傳熱惡化預測模型,其預測值與實驗結(jié)果吻合較好。對超臨界流體傳熱惡化發(fā)生時的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式法和超臨界查詢表法兩種主要判斷方法進行了分析,利用已有實驗數(shù)據(jù)對超臨界流體傳熱惡化的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式進行了檢驗,為超臨界流體傳熱惡化經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式的發(fā)展應用提供了參考。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK124

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 柴立和,彭曉峰,王補宣;沸騰傳熱基礎理論的拓展[J];工程熱物理學報;2000年05期

2 侯玲,宋永吉,劉天慶;添加劑對乙二醇-水溶液沸騰傳熱的強化[J];化學工業(yè)與工程;2000年06期

3 董兆一,淮秀蘭,趙耀華;超急速爆發(fā)沸騰傳熱的實驗與理論研究[J];工程熱物理學報;2003年04期

4 肖澤軍,陳炳德,賈斗南;微重力下沸騰傳熱研究進展[J];核動力工程;2003年05期

5 李春輝,王補宣,彭曉峰;添加鐵磁性微顆粒對沸騰傳熱的影響[J];熱科學與技術(shù);2003年01期

6 吳偉,杜建華,林旭平,王補宣;多孔表面新型復雜結(jié)構(gòu)優(yōu)化沸騰傳熱的實驗研究[J];熱科學與技術(shù);2003年01期

7 蘇順玉,黃素逸,王曉墨;環(huán)形狹縫中沸騰傳熱特性的研究[J];工程熱物理學報;2004年03期

8 沈正維,王軍,沈自求;沸騰傳熱的分形學分析[J];熱科學與技術(shù);2004年04期

9 譚華玉;高春陽;劉立新;;多孔表面的制造方法及其強化沸騰傳熱效果的比較[J];流體機械;2006年01期

10 李洪亮;柳坤;許艷芳;;惰性粒子對水沸騰傳熱強化的實驗研究[J];化學工程;2010年07期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 孫海陽;錢才富;張智;趙福臣;楊開遠;王鳳君;;不同厚度鋁噴涂管沸騰傳熱的實驗研究[A];全國第四屆換熱器學術(shù)會議論文集[C];2011年

2 趙紅霞;韓吉田;徐永田;邵莉;王美霞;;強化沸騰傳熱表面的研究進展[A];第二十一屆全國水動力學研討會暨第八屆全國水動力學學術(shù)會議暨兩岸船舶與海洋工程水動力學研討會文集[C];2008年

3 孔超;田瑞峰;譚思超;;矩形窄通道內(nèi)流動沸騰傳熱特性計算模型評價[A];中國核科學技術(shù)進展報告（第二卷）——中國核學會2011年學術(shù)年會論文集第3冊（核能動力分卷（下））[C];2011年

4 趙建福;萬士昕;;微重力沸騰傳熱研究:現(xiàn)狀與展望[A];中國空間科學學會第七次學術(shù)年會會議手冊及文集[C];2009年

5 劉佳;閻昌琪;李勇;;豎直管束大容積沸騰傳熱的研究[A];中國核科學技術(shù)進展報告——中國核學會2009年學術(shù)年會論文集（第一卷·第3冊）[C];2009年

6 許建俊;華澤釗;劉寶林;傅行軍;;平板在過冷液氮中的淬冷沸騰傳熱的實驗研究[A];第四屆全國低溫工程學術(shù)會議論文集[C];1999年

7 宋永吉;任曉光;蔣英杰;程剛;;納米結(jié)構(gòu)超疏水表面的沸騰傳熱[A];2006年石油和化工行業(yè)節(jié)能技術(shù)研討會會議論文集[C];2006年

8 劉明言;姜峰;強愛紅;李修倫;林瑞泰;;氣液固三相流自然循環(huán)沸騰傳熱可視化研究[A];中國顆粒學會2002年年會暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會會議論文集[C];2002年

9 李鐵鳳;任曉光;宋永吉;程剛;;池沸騰傳熱強化及阻垢研究[A];第九屆全國化學工藝學術(shù)年會論文集[C];2005年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 冀翠蓮;螺旋管內(nèi)流動沸騰傳熱特性及其預測模型研究[D];山東大學;2016年

2 蘇順玉;環(huán)狀狹縫通道流動沸騰傳熱的理論及實驗研究[D];華中科技大學;2005年

3 周述璋;多孔結(jié)構(gòu)的燒結(jié)成型機理及沸騰傳熱性能[D];華南理工大學;2014年

4 陳海波;汽油機固—液耦合及沸騰傳熱研究[D];吉林大學;2009年

5 傅松;缸蓋冷卻水套內(nèi)沸騰傳熱特性的研究[D];山東大學;2010年

6 李倩俠;替代制冷工質(zhì)在強化管外的冷凝與沸騰傳熱研究[D];華南理工大學;2012年

7 崔文智;三維微肋螺旋管內(nèi)流動沸騰傳熱與流型[D];重慶大學;2003年

8 唐彪;表面納米多孔結(jié)構(gòu)制備及其強化沸騰傳熱性能研究[D];華南理工大學;2013年

9 夏春林;窄通道內(nèi)自然對流沸騰傳熱[D];清華大學;1990年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 雷冬旭;氣缸蓋冷卻水腔內(nèi)過冷沸騰傳熱多相流數(shù)值模擬基礎研究[D];大連理工大學;2015年

2 李聰輝;集束相變換熱器管內(nèi)沸騰傳熱性能實驗研究[D];重慶大學;2015年

3 宋鵬飛;微納多孔表面的制備及其沸騰傳熱性能的實驗研究[D];南京理工大學;2012年

4 李勇;非能動余熱排出換熱器沸騰傳熱強化特性實驗研究[D];哈爾濱工程大學;2009年

5 王冠雄;汽油機水套內(nèi)過冷沸騰傳熱的影響因素分析及模擬計算[D];吉林大學;2013年

6 劉永;冷卻水腔內(nèi)沸騰傳熱與缸蓋工作狀態(tài)仿真[D];山東大學;2007年

7 張猛;沸騰傳熱高效管殼式換熱器設計研究[D];華東理工大學;2013年

8 梁祥飛;豎直矩形窄縫內(nèi)飽和流動沸騰傳熱[D];重慶大學;2004年

9 鄧君;微細通道內(nèi)飽和流動沸騰傳熱特性分析[D];華南理工大學;2013年

10 楊揚;汽液固三相流動沸騰傳熱系統(tǒng)的非線性建模研究[D];天津大學;2005年

，

本文編號：1195136