制冷系统水平强化管外降膜蒸发特性的实验研究

摘要

随着当前环境问题的日益加重，制冷剂的替代已经成为研究热点，我国是制冷大国，常规制冷剂的生产量与消费量基数大，而当前新型制冷剂的开发还未成熟，在短时间内实现完全替代不切实际，为此，减量延续技术的提出能够在当前很好的弥补替代技术，在逐步减少常规制冷剂使用量的同时，大力开发替代技术。
　　 通过调研发现，在大型冷水机组中，采用降膜蒸发器比目前广泛应用的满液蒸发器可减少30％的充灌量，因此，降膜蒸发器的开发可以作为减量延续技术的主要内容。
　　 本文在减量延续技术的基础上，对水平管外满液蒸发与降膜蒸发的换热特性进行了理论分析与实验研究。通过对建立的满液蒸发换热模型进行求解得知，满液蒸发管外换热系数随蒸发温度、热流密度的增加而增大，并且本文所得实验数据与Ribatski公式比较接近；极坐标下，对水平管外降膜蒸发液膜厚度模型的求解得知，管外制冷剂液膜厚度随角度呈现出先减小后增大的趋势，且液膜厚度随液膜雷诺数的增大而增加，并且增加幅度越来越小。
　　 对三根强化管TJX-2、TDR、锯齿管在单管试验台上分别进行了满液蒸发与降膜蒸发实验，得出：强化管外满液蒸发换热系数随热流密度的增加而增大，且多孔结构密度越大，管外换热系数越高：强化管外降膜蒸发换热系数不仅与热流密度有关，还取决于喷淋量，在一定的热流密度范围内，存在一与整套设备相适应的最佳喷淋量，降膜蒸发换热系数是管外多孔结构密度与强化结构密度的综合表现，多孔结构密度与强化结构密度越高，换热系数也就越高。
　　 最后对本试验台设计了水平管束式降膜蒸发器，并对管排式布液器进行了分析与计算，得出：当布液器的尺寸为D=20mm、H=25mm时，喷淋不均匀度和喷淋孔平均出口流速都相对比较小，综合性能高；喷淋管内的静压随着孔数的增加呈现出先增大后减小的趋势，并且在增大段，静压增加的幅度依次减小，在减小段，静压减小的幅度依次增大。