不同齿形内螺纹管内R410A的冷凝实验与工程模型研究

摘要

目前中国面临严峻的能源形势、突出的环境问题以及急迫的降低碳排放压力，节能、环保是落实能源消费总量控制和国家可持续发展的必然选择。内螺纹管以其良好的强化换热能力得到广泛应用，而R410A制冷剂由于ODP为0、冷量大、廉价等特点，被国际公认为替代R22最合适的制冷剂。 本文研究对象为典型的三角形齿内螺纹管。基于水平管流动换热实验系统，本文完成了7种不同内螺纹管内R410A的冷凝换热实验，对实验结果进行了管内流型分析、质量流速影响分析以及齿形参数影响分析。此外，针对本文实验结果，对已有压降和传热关联式进行评估，并基于大容量数据库开发新型传热关联式。 研究结果表明，增大齿高、增多齿数、减小齿顶角有利于提高冷凝表面传热系数，但摩擦压降相应有不同程度增大。表面传热系数对质量流速增大表现出的“不升反降”和“先快后慢”现象与流型相关。本文引入齿形参数Rx，在一定流量范围内冷凝表面传热系数与Rx的平方存在线性关系。将光管看作特殊内螺纹管，以叠加方法建立了包含Rx的冷凝表面传热系数新型模型。该模型不仅对内螺纹管具有较好的预测能力，而且对光管同样适用。新模型在质量流速低于600kg/(m2s)、齿根直径低于10mm条件下具有更好地预测能力。

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摘 要

Abstract

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主要符号表

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究现状

1.2.1 管内流动冷凝传热特性研究现状

1.2.2 气液两相流传热流型研究

1.3 本文研究内容

2 水平管流动换热实验系统

2.1 实验系统介绍

2.2 实验参数测量装置

2.2.1 温度测量与设备

2.2.2 压力压差测量与设备

2.2.3 流量测量与设备

2.2.4 数据采集装置

2.3 实验台操作方法

2.3.1 实验前准备工作

2.3.2 实验过程操作方法

2.4 本章小结

3 实验工况设计与数据处理

3.1 实验工况设计

3.2 数据处理方法

3.3 误差分析

3.3.1 直接测量量的误差分析

3.3.2 间接测量量的误差分析

3.4 本章小结

4 实验结果分析与探究

4.1 冷凝实验结果

4.2 管内流型分析

4.3 质量流速影响分析

4.4 齿形参数影响分析

5 工程应用模型与关联式

5.1 已有压降关联式评估

5.2 已有传热关联式评估

5.2.1 已有光管内冷凝传热关联式评估

5.2.2 已有内螺纹管内冷凝传热关联式评估

5.3 开发新型关联式

5.3.1 基于大容量数据库的已有冷凝传热关联式评估

5.3.2 基于大容量数据库的新型冷凝换热关联式

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者简历及在学期间所取得的科研成果

1. 作者简历

2. 攻读硕士学位期间发表论文

3. 攻读硕士学位期间获得荣誉