R245fa水平內(nèi)螺紋管內(nèi)流動沸騰特性的實驗與模擬研究.pdf

1、作為新一代中高溫制冷劑，R245fa(五氟丙烷)具有良好的環(huán)保特性和熱物理性能，在低品位余熱驅(qū)動的有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。管殼式蒸發(fā)器是有機朗肯循環(huán)的關(guān)鍵部件，其管內(nèi)沸騰換熱特性與流動阻力將直接影響系統(tǒng)的不可逆損失和發(fā)電效率。為此，本文搭建了制冷劑沸騰換熱與阻力特性實驗裝置，研究了R245fa在不同工況下的傳熱性能與摩擦壓降，為高效蒸發(fā)器的設(shè)計與優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)，具有一定的工程應(yīng)用價值。
　　本文采用實驗測量與數(shù)值

2、模擬方法，研究不同參數(shù)對水平內(nèi)螺紋管內(nèi)R245fa流動沸騰特性的影響規(guī)律。論文的主要工作和結(jié)論如下：
　　1）設(shè)計并搭建了R245fa流動沸騰換熱性能和阻力特性的實驗平臺。該平臺主要由制冷劑回路、冷卻水回路、電加熱部分、數(shù)據(jù)采集部分等四部分組成。在此基礎(chǔ)上，本文還介紹了了實驗參數(shù)的測量與數(shù)據(jù)處理方法。
　　2）研究了R245fa在7mm水平內(nèi)螺紋管內(nèi)的流動沸騰換熱特性，獲得了2100組換熱系數(shù)數(shù)據(jù)。分析了干度、質(zhì)量流速、熱流

3、密度及飽和溫度等參數(shù)對沸騰換熱系數(shù)的影響，確定了適于R245fa內(nèi)螺紋管內(nèi)沸騰換熱關(guān)聯(lián)式。實驗表明：沸騰換熱系數(shù)隨質(zhì)量流速的增加而大幅增加；隨飽和溫度和熱流密度的增加而降低；隨著干度的增加，沸騰換熱系數(shù)先增加后減??；在四種常用的關(guān)聯(lián)式中， Kandlikar關(guān)聯(lián)式對R245fa沸騰換熱系數(shù)的預(yù)測精度最高，預(yù)測值與91.6％的實驗值偏差在±25%以內(nèi)，預(yù)測的相對誤差和絕對誤差分別是為4.7%和11.2%。
　　3）研究了R245fa

4、在7mm水平內(nèi)螺紋管內(nèi)的流動沸騰摩擦壓降特性，獲得了260余組摩擦壓降數(shù)據(jù)。分析了質(zhì)量流速、熱流密度及飽和溫度等參數(shù)對摩擦壓降的影響，并確定了適于R245fa內(nèi)螺紋管內(nèi)摩擦壓降的關(guān)聯(lián)式。在實驗工況下，摩擦壓降隨質(zhì)量流速和熱流密度的增加而增加，隨飽和溫度的升高而降低；在四種常用壓降關(guān)聯(lián)式中，Muller-steinhagen-heck關(guān)聯(lián)式對R245fa摩擦壓降值預(yù)的測最為準確，預(yù)測值與84.1%的實驗值偏差在±20%以內(nèi)，預(yù)測的相對誤差