Pomiar współczynnika przejmowania ciepła w warunkach odparowania rozprężnego czynnika chłodniczego

摘要

W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych lokalnego współczynnika przejmowania ciepła. Wymiana ciepła odbywała się między ogrzewaną ścianką kanału a przepływającym wewnątrz czynnikiem chłodniczym (R134a i R404A). Wykorzystano 12, wykonanych ze stali nierdzewnej, rurek o średnicy wewnętrznej w zakresie d_w = 0,64 2,30 mm. Rurki tej średnicy, tzw. minikanały wykorzystuje się do budowy miniaturowych wymienników ciepła. Badania przeprowadzone w zakresie gęstości strumienia masy (wp) = 350 ÷ 1400 kg/(m~2s) i gęstości strumienia ciepła dochodzącej do q = 90 kW/m~2 pozwoliły zaobserwować występowanie, nie obserwowanego w kanałach konwencjonalnych, zjawiska flashingu. Wykazano, że w strefie objętej występowaniem zjawiska flashingu warunki wymiany ciepła pogarszają się, a wartość lokalnego współczynnika przejmowania ciepła w tej strefie może spaść nawet o 50%.%The paper presents the results of experimental investigations on the heat transfer coefficient. The heat was transferred between the heated channel wall and the refrigerant flowing inside the channel. Refrigerants R134a and R404A were used as a working fluid. During the experiments 12 tubes were used. The tubes were made of stainless steel and their inner diameter was: 0.45,0.55,0.80, 1.10, 1.15, 1.30, 1.35, 1.40, 1.60, 1.68, 1.94 and 2.30 mm. Channels with the above mentioned diameters are called minichannels and they are used to build miniaturized heat exchangers. The study was conducted in six series in which the mass flux density was changed (Table 1). During each series the heat flux density was stepwise increased and then decreased. Its maximum value was q = 90 kW/m~2. This allowed obtaining the forced convection heat transfer or boiling phenomenon. In some cases, it was noted that the flashing phenomenon occurred. This phenomenon occurred when the local pressure was lower than the saturation pressure (at a given temperature). It revealed the evaporation of a liquid, not by applying heat from the wall, but by using the latent heat (heat of evaporation). Reduction in the local pressure below the saturation pressure was common in minichannels. The reason is large pressure drops which occur in tubes of such small diameters. The flashing phenomenon was not observed inside conventional channels. The results of this study showed that in the zone of its occurrence the value of the local transfer coefficient decreased significantly (Figures 5÷8). During the experimental investigations the value of the local heat transfer coefficient decreased to 50%. From the conducted research it follows that the existence of the flashing phenomena in heat exchangers is harmful.