搭建了氨（R717）沸騰換熱測試臺,對內徑3 mm水平光管內R717的沸騰換熱特性進行了測試,分析熱流密度、干度、飽和溫度及質量流率對沸騰換熱及換熱方式的影響。實驗熱流密度15～40 kW/m²,質量流率40～160 kg/（m²·s）,飽和溫度-5、0和5℃,干度0.1～0.9。結果表明:在氨制冷劑管內沸騰換熱的過程中,質量流率過低和熱流密度過高會導致干涸傳熱惡化,換熱形式由核態(tài)沸騰換熱向氣態(tài)氨制冷劑強制對流換熱轉變,同時也影響干涸的起始干度;在干涸發(fā)生前,沸騰換熱系數隨著干度的增加而增大,逐漸達到峰值;在干涸發(fā)生后,傳熱惡化導致換熱系數急劇降低;飽和溫度升高會加快核態(tài)沸騰氣泡生成速率,強化沸騰換熱,但干涸的起始干度隨著飽和溫度升高而降低。 

【文章來源】：熱能動力工程. 2020,35(08)北大核心

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

實驗原理

考慮到實驗的可操作性及氨的物理性質,實驗測試工況范圍確定為:熱流密度15～40 kW/m2,質量流率40～160 kg/(m2·s),飽和溫度-5、0和5 ℃,干度0.1～0.9。2 實驗數據處理

氨制冷劑的飽和溫度與換熱系數的變化關系如圖4所示。在干涸發(fā)生之前,換熱系數隨飽和溫度升高而增加,當飽和溫度-5 ℃分別上升到0和5 ℃時,對應的最大換熱系數分別增加16%和28%,而且飽和溫度與干涸的起始干度呈負相關,即干涸發(fā)生的起始干度隨著飽和溫度升高而降低。在干涸發(fā)生后,飽和溫度升高則傳熱惡化越嚴重,相應的換熱系數下降速度越快,飽和溫度0和5 ℃對應的換熱系數下降速度分別比飽和溫度為-5 ℃時快25%和39%。其原因是飽和溫度與氨制冷劑的物性有關,物性變化如表3所示,飽和溫度升高會導致制冷劑液體黏度降低和蒸汽黏度升高,液體黏度降低使液膜更容易破裂,蒸汽黏度升高則會抑制液膜破裂。隨著飽和溫度升高,液體黏度的下降速度要高于蒸汽黏度的上升速度,導致液氣黏度比降低。由于飽和溫度僅與飽和壓力有關,飽和溫度升高則飽和壓力也相應升高,飽和壓力升高使液氣密度比減小。在質量流率不變的情況下,由于蒸汽密度增加,使得測試段內氣液兩相流速下降,進而導致測試段沿程阻力減小[16]。當其他測試條件相同時,飽和溫度升高使液氣黏度比減小、密度比均減小,導致液膜更容易破裂,氣泡更容易從管內壁面上脫離,氣泡的生成速率加快,汽化核心增加,進而強化核態(tài)沸騰。但當氣泡生成速率過快,超過某一臨界值時,導致液膜破裂速度過快,而且氣泡分離過程中又容易夾帶氨制冷劑液滴,更容易發(fā)生干涸,因此干涸的起始干度隨飽和溫度的升高而降低。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]水平細通道內CO2流動沸騰換熱流態(tài)特性實驗研究[J]. 張良,柳建華,吳清清,姜林林,趙越.  制冷學報. 2019(03)
[2]微細圓管內CO2兩相沸騰換熱實驗研究[J]. 姜林林,柳建華,張良,徐小進.  熱能動力工程. 2018(09)
[3]R717在小管徑水平光管內流動沸騰換熱及壓降特性[J]. 高玉平,邵雙全,司春強,田長青.  制冷學報. 2018(04)
[4]R717管內流動沸騰傳熱關系式評價分析[J]. 王昊,方賢德,王潤,馬春香.  流體機械. 2015(04)
[5]空調器中采用小管徑的影響分析及研發(fā)思路[J]. 任滔,丁國良,韓維哲,高屹峰,鄭永新,宋吉.  制冷技術. 2012(01)
[6]氨制冷技術研究進展[J]. 申江,張于峰,李林,孫歡.  化工學報. 2008(S2)



本文編號：3015486