R134a在臥式螺旋管內(nèi)的沸騰換熱特性與臨界熱流密度特性研究.pdf

1、由于螺旋管在傳熱與結(jié)構(gòu)方面具有直管無法比擬的優(yōu)越性,且螺旋管加工制作簡單方便,結(jié)構(gòu)緊湊,同樣空間可以布置更多換熱面積,因此在換熱器中應(yīng)用廣泛,兩相流動與傳熱在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)及工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,特別是在鍋爐、核反應(yīng)堆、油田、氣田的開采制冷和低溫等化工設(shè)備中,是世界各國研究者研究的重要領(lǐng)域。由于螺旋管的廣泛應(yīng)用,螺旋管內(nèi)兩相流動與傳熱問題成為研究領(lǐng)域的重要課題之一。
　　 隨著人們對臭氧層保護意義的提高,新型環(huán)境友好型制冷劑逐漸

2、替代對臭氧層具有嚴(yán)重破壞作用的氯氟烴類(CFCs)制冷劑走進制冷工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。制冷劑R134a是新型替代制冷劑,對大氣臭氧層的破壞能力系數(shù)(ODP)為零,地球溫室效應(yīng)(GWP)值為0.26,不易燃,無毒,無腐蝕作用;是最具實用性的替代制冷劑工質(zhì),并且已經(jīng)投入商業(yè)應(yīng)用。因此R134a螺旋管內(nèi)沸騰換熱的研究,具有重要的學(xué)術(shù)研究意義以及工程應(yīng)用價值。
　　 本文主要內(nèi)容包括實驗臺的搭建、調(diào)試運行,實驗數(shù)據(jù)的采集處理,以及依據(jù)實驗數(shù)據(jù)為

3、基礎(chǔ)得到的較低參數(shù)范圍內(nèi)R134a臥式螺旋管內(nèi)沸騰換熱的特性、溫度分布規(guī)律以及干度、質(zhì)量流速、熱力密度、系統(tǒng)壓力等參數(shù)對換熱特性的影響,R134a臥式螺旋管內(nèi)臨界熱流密度特性。實驗參數(shù)范圍為質(zhì)量流速G=50～450kg/(m2·s)、系統(tǒng)壓力p=0.3～0.9MPa、熱流密度q=5～25kw/m2、質(zhì)量干度x=0.2～1。
　　 重點研究了R134a在螺旋管內(nèi)的沸騰換熱特性,實驗研究發(fā)現(xiàn),螺旋管內(nèi)沸騰換熱系數(shù)與系統(tǒng)壓力、質(zhì)量流速

4、、熱流密度等因素有密切關(guān)系。文中給出了臥式螺旋管發(fā)生流動沸騰時管外壁面溫度沿著螺旋管管長方向的溫度分布以及螺旋管橫截面壁溫的周向分布規(guī)律,針對螺旋管內(nèi)流體流動的特點分析了這種溫度分布的原因。螺旋管內(nèi)沸騰換熱系數(shù)沿管長方向逐漸增大,對一圈螺旋管,換熱系數(shù)在上升段增大,下降段減小,呈周期性變化規(guī)律。在實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,得到了質(zhì)量流速、熱流密度和系統(tǒng)壓力等參數(shù)發(fā)生變化時換熱系數(shù)的變化趨勢,分析了質(zhì)量流速、熱流密度、系統(tǒng)壓力等因素對沸騰換熱特性

5、的影響。質(zhì)量流速增大時,換熱系數(shù)會隨之升高,質(zhì)量流速減小時,換熱系數(shù)減小。系統(tǒng)壓力、熱流密度和質(zhì)量干度對換熱系數(shù)的影響與質(zhì)量流速類似。并在實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,利用線性回歸的方法得到了與實驗數(shù)據(jù)吻合良好的換熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)式,結(jié)果證實,該關(guān)聯(lián)式能真實反映本實驗參數(shù)范圍內(nèi)的換熱系數(shù),與實驗數(shù)據(jù)間誤差較小。
　　 還研究了低潛熱工質(zhì)R134a在臥式螺旋管內(nèi)的臨界熱流密度特性,通過對實驗數(shù)據(jù)的分析,闡明了發(fā)生臨界熱流密度時,壁面溫度的分布沿管

6、長的情況以及各測點溫度沿質(zhì)量干度的變化趨勢,并且通過對實驗數(shù)據(jù)的分析,得到了入口干度、壓力以及質(zhì)量流速等因素對臨界熱流密度的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):
　　 臨界熱流密度隨著入口干度的增大呈現(xiàn)不斷下降的趨勢,壓力的變化對臨界熱流密度的影響不太明顯,在干度不同時,系統(tǒng)壓力對臨界熱流密度的影響表現(xiàn)出不同的規(guī)律,低于度時,臨界熱力密度隨著系統(tǒng)壓力的增大略微增大,當(dāng)干度大于某一值時,臨界熱流密度隨著壓力的增大呈略微下降的趨勢。質(zhì)量流速對臨界熱