低GWP工质在水平细管道内的流动沸腾换热特性

摘要

提高能源利用率和环境保护是制冷空调行业面临的两大主题,造成臭氧层破坏和温室效应的含氢氟氯烃类等制冷剂正在面临着逐步被淘汰。臭氧层破坏潜能值ODP为零,温室效应潜能值GWP极低的HFO类新型制冷剂、自然工质和一些混合物是人们寄予希望的替代制冷工质。HFO1234yf和HFO1234ze等新型制冷剂由于其环保性能,热力性能,安全性能的优势,正在受到越来越多的关注与研究。微通道换热器结构紧凑,换热性能高,是解决能源利用过程中高效,节能,环保的有效方法。微通道换热器在制冷空调设备中的应用会对HCFCs和HFCs类制冷剂淘汰过渡阶段的制冷剂有效利用起到重要作用。
　　本文分析了制冷工质在微细通道内流动沸腾换热的特性。首先对小通道内两相流流型模型进行了分析。由于通道直径的减小,使得微细通道内在流动相变过程中受到的主要力的作用与常规通道有所不同。微细通道内的两相流受表面张力的作用更加明显,分层流现象不再明显,弹状流或细长泡状流的范围扩大,并且出现壁面蒸干的干度减小。常规通道的流型图不能准确预测微细通道内的流型,一些微细通道的流型适用范围还有待探究。本文比较了近些年对微细通道内两相换热与压降的实验数据与经验模型,并拟合出一个新的叠加形式的换热预测模型。通过与实验数据和其他模型的比较,新模型能够更好的预测微细通道流动沸腾换热系数,相对误差的平均绝对值为20.9％,77%的数据预测误差在±30%以内。均相模型、Muller-Steinlagen和Heck模型以及Zhang和Webb模型是压降模型中对实验数据预测较好的几个模型。
　　本文详细介绍了2mm水平不锈钢管内流动沸腾换热测试实验台的组成和试验段的设计。说明了本实验台的测试原理和方法,实验工况的设计,数据处理方法等内容。实验测试了R32在本实验段内流动沸腾换热的特性,换热系数随面积质量流量和热流密度的增大而升高;随干度的变化在不同工况下存在不一致。由于系统的不稳定性,本实验结果的准确性存在问题,需要对更多的实验进行验证和改进。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2制冷剂替代研究现状

1.3微通道换热器研究现状

1.4 本文研究内容、意义和方法

1.5本章小结

第二章 HFO类工质性能分析

2.1 HFO工质的应用现状

2.2 HFO工质的性质

2.3本章小结

第三章 微细通道内流动沸腾换热特性理论分析

3.1常规通道与微通道的过渡标准

3.2 微细通道内两相流流型的分析

3.3 微细通道内换热模型的分析

3.4 微细通道内压降模型的分析

3.5本章小结

第四章 水平细管道内流动沸腾实验研究

4.1 实验装置介绍

4.2实验内容与实验方法

4.3数据处理和实验结果

4.4本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢