R22在水平C－S管外凝结换热分析及实验研究

摘要

本文以R22为工质，采用水平C-S管为传热管的水平套管式冷凝器为研究对象,运用理论分析并结合实验的方法探讨了R22蒸气在水平C－S管外的凝结换热性能,综合考虑了重力、表面张力、蒸气流速及冷却水流速对R22蒸气在水平套管中C－S管外凝结换热机理中所起的作用。总结出R22蒸气在水平套管中C－S管外的凝结换热系数的关系式。本文的思路如下： 首先，本文从Nusselt理论出发，根据连续性方程、动量守恒方程和能量方程分别引出了重力排液模型和表面张力排液模型。同时对水平C－S管外进行了区域划分，即将其外表面分为淹没区和非淹没区，非淹没区又分为翅部分及翅间的基管部分。翅部分采用表面张力模型，基管部分采用重力排液模型。由于本实验R22蒸气在套管式冷凝器中C－S管外的流速比较高，对凝结液存在一种剪切作用，加速凝结液的脱落，强化凝结传热系数，因此，必须对蒸气流速加以考虑。为此，引进了蒸气流速修正系数进行修正。同时，根据实验发现，管内冷却水流速越大，总的换热系数也随之增加。为了修正冷却水流速对管外凝结换热的影响，引入了来进行修正。综合上述各因素对凝结传热系数的影响进行理论分析和实验研究，对实验数据进行分析与处理得出R22蒸气在水平套管式冷凝器中C－S管外凝结换热系数的关系式。 理论和实验证明，C-S管外特殊的几何外形能够充分利用凝结液的表面张力排液，强化R22蒸气在水平C-S管外的凝结换热。当然，蒸气流速、冷却水流速等一些因素也是影响蒸气在水平C-S管外凝结换热的因素。通过分析比较用关系式计算出来的值与实验值基本符合。