混合碳氢制冷剂在螺旋折流板管壳式冷凝器壳侧冷凝特性的实验研究

螺旋折流板管壳式冷凝器在液化天然气工厂中应用广泛,了解乙烷/丙烷混合制冷剂在管壳式冷凝器壳侧的冷凝换热特性有助于优化换热器设计。本文对乙烷/丙烷混合制冷剂在螺旋折流板管壳式换热器壳侧的冷凝换热特性进行了实验研究。实验结果表明:壳侧换热系数随干度增加先增大后减小,在0.8~0.9附近达到峰值;换热系数随热流密度的增加而增大。新开发的换热关联式对乙烷/丙烷混合制冷剂在螺旋折流板管壳式冷凝器流动冷凝换热系数预测偏差在25%以内。     

水平光滑细管内R1234ze冷凝换热特性实验研究

对流体R1234ze在内径2 mm 的水平光滑圆管内的冷凝换热特性进行了实验研究,设定流体饱和温度为35 ℃、40 ℃,质量流量为100~400 kg/(m2?s),热流密度为4~22 kW/m2。实验获得了R1234ze在不同工况下的冷凝换热系数和摩擦压降。发现R1234ze的冷凝换热系数范围在1.5到8 kW/(m2?K)之间,且随干度的增加而增加,随质量流量的增大而增大,随饱和温度的升高而降低,比在相同工况下R134a 、R32的换热系数分别平均低约22%和31%。R1234ze的摩擦压降随质量流量增加而增大,随饱和温度的升高而降低,高于相同工况下R32的摩擦压降。并将本次实验值与其它经典换热模型和压降模型进行了对比分析,发现Baird等人的模型对本次实验的换热系数预测较好,对其它文献中的相似数据点预测也较好。Müller- Heck模型对摩擦压降预测最好。     

平行通道直冷板内R1233zd(E)流动沸腾换热压降特性实验

为研究平行通道直冷板的压降特性对换热的影响,本文对不同质量通量（118~1 300 kg/（m2 s））、入口过冷度（2.5~8 K）条件下低压制冷剂R1233zd(E)在平行通道直冷板内的摩擦压降进行了实验研究,分析了单相及两相摩擦压降以及气液相速度的变化规律。结果表明：在制冷剂单相情况下,随热流密度的增加,通道内的摩擦压降先减小后增加。当制冷剂进入两相状态后,摩擦压降随热流密度的增加而快速增长;质量通量的增加会使汽化核心的位置延后,导致摩擦压降变化趋势突变点的出现有所推迟。此外,在高热流密度下,制冷剂液相速度和气液相相对速度均有所增加;相同干度条件下,较高的质量通量使气液相相对速度增加,摩擦压降增速变快。     

百叶窗翅片管式换热器换热性能分析

针对市场上常用的百叶窗翅片管式换热器,为了确定翅片密度、管排数以及进口空气相对湿度对空气侧特性的影响,对6种结构参数的换热器进行试验研究,采用无量纲化的传热因子和摩擦因子分别衡量空气侧的换热和压降特性。结果表明,翅片密度越大,传热因子越小,翅片密度对摩擦因子的影响在空气干、湿工况下有所不同;管排数越多,传热因子越大,摩擦因子越小;传热因子和摩擦因子均随进口空气相对湿度的增大而增大。     

R1234ze(E)在水平圆管内流动沸腾换热过程中摩擦压降特性实验研究

新型制冷剂R1234ze(E)(trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene)因较低的GWP而被广泛关注,有望在热泵中作为R134a的替代品。本文对R1234ze(E)在内径为8 mm水平管内流动沸腾过程中摩擦压降特性进行实验研究,并在相同实验工况下与R134a进行对比。实验研究的流动沸腾换热的饱和温度为10℃,热流密度为5.0 k W/m~2和10.0 k W/m~2,质流密度范围为300~500 kg/(m~2·s),并分析质流密度、热流密度对R1234ze(E)和R134a饱和流动沸腾过程中摩擦压降的影响。结果表明,在相同工况下R1234ze(E)的流动沸腾过程的摩擦压降略大于R134a,如质流密度为500 kg/(m~2·s)时,R1234ze(E)的平均摩擦压降值比R134a大8.4%左右。最后,将实验结果同四种摩擦压降经验关联式进行比较分析。     

波纹翅片通道内液化天然气流动沸腾换热特性分析

波纹翅片广泛应用于液化天然气板翅式换热器中;为了对板翅式换热器进行优化设计,必须明确翅片通道内的流动沸腾机理。首先对波纹翅片流道中流体的流动和传热传质机理进行分析,建立了稳态工况下汽化相变模型。然后进行了不同质流密度、热流密度和干度工况下波纹翅片流道内流体流动换热过程的模拟,分析了质流密度、热流密度和干度对波纹翅片传热特性的影响,并与平直翅片进行了对比。结果显示:随着干度增大,波纹翅片换热系数呈现先上升后下降的趋势,且在0.5干度左右达到最大值;随着干度增加,质流密度的增大对换热性能的提升越来越明显,热流密度的增大对换热性能的提升越来越小;波纹翅片比平直翅片换热系数提高30%~150%,在低干度工况下波纹翅片强化传热效果更明显。     

R717在小管径水平光管内流动沸腾换热及压降特性

氨制冷剂存在可燃性和毒性,因此减少其在制冷系统中的充注量极为重要。小管径换热管通常可以提供更高的表面传热系数,这可以作为提升换热器紧凑性同时减少系统中充注量的有效方法。本文搭建了氨制冷剂管内流动沸腾换热及压降测试实验装置,测试了氨制冷剂在4 mm水平光管内的流动沸腾换热及压降,并分析了干度、质量流速及热流密度对换热及压降特性的影响。结果表明:流动沸腾换热表面传热系数随着干度的增加而增大,同时质量流速和热流密度越高,流动沸腾换热表面传热系数越大。此外,氨制冷剂在管内的两相摩擦压降也随着干度的增加而增大,在固定干度下,质量流速的升高导致压降增大。     

一种泡沫金属通道两相压降新型关联式

泡沫金属填充于换热器通道内能有效提高换热器两相传热性能,具有较好的应用前景,但要求对泡沫金属通道内两相压降能够进行准确的预测,以满足工程应用中设备和系统的设计要求。本文使用了6篇文献的泡沫金属通道内两相压降实验数据,实验条件包括:泡沫金属PPI为5-40,孔隙率为0.87-95;通道水力直径为4.36-13.8mm;质流密度为0-350kg /( m2?K);干度为0-0.8。分析了两相流因子和Lockhart-Matinelli参数的分布规律,发现两相流因子随泡沫金属孔径与通道水力直径之比减小 而增大,随干度的增大而增大;当径比从0.179变为0.31时,两相流因子提升了1.37-1.52倍;当干度从0变为0.8时,两相流 因子最大提升了3.41倍。同时基于Lookhart-Marinlli关联式开发了一种新型泡沫金属通道两相压降预测关联式,结果表明,新的关联式的预测值与实验数据的绝对平均误差为22%,该关联式能准确预测泡沫金属通道的两相压降。     

R22在矩形微细管内凝结的气液两相流动压降实验研究

实验研究了R22在当量直径为0.952 mm的水平不锈钢矩形管内凝结的气液两相流动压降。实验时的饱和温度为40-50oC、质量流速为200-800 kg/m2 s、干度为0-1。研究结果表明,实验段的压降占总压降95%以上,而出口处流通断面扩张压降所占比例很小可以忽略。R22的压力梯度随质量流速和干度的增大而增大,在较高干度区增大趋势更加明显。随饱和温度的增大压降减小。与R22相比,相同实验工况下R152a的凝结压降小于R22的。     

管径变化对蒸发器性能影响的仿真与实验研究

家用空调换热器采用的管径不同,产生的传热效果等性能有差异。采用空气焓差法,对具有相同制冷量的5 mm管径换热器和7 mm管径换热器进行了蒸发工况的实验,并建立了不同管径换热器的仿真计算模型,分析了管径的变化对蒸发器制冷剂侧和空气侧的换热和压降的影响。对比实验与计算结果,发现:1)5 mm换热器空气侧表面传热系数提高了17%;2)在相同制冷量下,5 mm换热器的制冷剂质量流量减少了4.6%,质量流速增大了89.4%,同时由于管壁热流密度的增大,引起了蒸干点的提前;3)以制冷剂达到相同干度时的换热系数作为基准,随着干度的增加,5 mm管的管内换热系数增大到7 mm管的1.43~1.86倍;同时制冷剂的摩擦压降、加速压降和局部压降均为7 mm换热器的3倍,压降引起了蒸发温度降低1.1℃。     

泡沫金属结构对流动沸腾换热特性的影响

随着航空航天领域的发展采用沸腾换热的高效换热技术越来越受到关注,泡沫金属具有比表面积大、导热系数高的优 点,可以强化流动沸腾换热的效果。本文在实验工况为孔密度10-40PPI,干度0.1-0.9,质流密度90-180kg/(m2·s),热流密度12.4-18.6kW/m2的条件下,研究了表面润湿性为未改性和疏水改性的泡沫金属管内制冷剂流动沸腾换热的情况。结果表 明:40PPI泡沫金属管比10PPI泡沫金属管的沸腾换热表面传热系数最多增大了96%;随着干度.质流密度和热流密度的增大,泡沫金属管内流动沸腾换热表面传热系数最多分别增大74%,95%以及48%;疏水改性增加了泡沫表面的成核点数,与未改性相 比可以使传热系数增大10%-30%。     

深冷文献消息(国内部分)

<正>943101 空气一水在壳侧垂直向上、向下横掠水平管束的两相流动特性王启杰等《西安交通大学学报》1994 №199~105对空气一水混合物在壳侧垂直向上、向下横掠水平管束流动时的平均截面含气率及两相摩擦压降进行了实验研究,提出了壳侧垂直向上、向下横掠水平管束时预测截面含气率及两相压降的新的关系式。     

R32在小管径水平光管内的流动沸腾换热与压降特性试验研究

对R32在?5 mm的水平光管内的流动沸腾换热与压降特性进行试验研究和理论分析。试验的蒸发温度为5℃,质量流量范围为100~500 kg/(m2·s),热流密度为8~24 kW/m2。结果表明,沸腾换热系数在1~8 kW/(m2·K)之间,压降在1~4 kPa/m之间。沸腾换热系数随着干度增大而增大,质量流量的增大和热流密度的增大都有利于换热系数的增加。质量流量的变化对压降的影响比较明显。与R32在?7 mm管内流动传热性能相比,换热系数提高了30%左右。将得到的沸腾换热系数和压降试验数据与多个模型的预测结果进行比较,发现多数换热经验关联式的预测误差较大,仅有Fuji-Nagata关联式的预测值与试验值较为接近;压降的预测误差相对较小。     

带亲水层波纹翅片管换热器空气侧特性的参数影响分析

为了确定翅片间距、管排数和入口空气相对湿度等参数对析湿工况下带亲水层波纹翅片空气侧特性的影响，对7个带亲水层的波纹翅片管换热器进行了试验研究，并分别以Colbum换热因子和Fanning摩擦因子来反映空气侧换热和压降特性。结果表明，换热和摩擦因子都随着翅片间距的减小而增大。换热因子随着管排数的增加而减小，而摩擦因子受管排数的影响不显著。当入口相对湿度增大时，换热因子增大，而摩擦因子则几乎不变。入口水温越低，则入口空气相对湿度对换热因子的影响越显著。     

板式蒸发冷却空冷器的阻力和传热特性实验研究

通过改变风量、水量和增湿供水量,对板式蒸发空冷器阻力及传热特性进行实验研究,得到干工况下空气侧和热水侧的阻力及对流换热系数关联式.实验结果表明,增湿工况下,空气侧阻力几乎不受影响,换热系数随增湿供水量增加而增大,约为干工况时的6倍.     

铝翅片油冷却器换热性能的数值分析及实验研究

利用fluent三维模拟软件对不同管间距下的铝翅片油冷却器壳侧流场进行数值模拟。选择?/(35)P作为综合评价因子,分析不同的管间距对壳程流场传热及阻力性能的影响,研究结果表明:铝翅片油冷却器的传热及阻力性能与壳侧Re有关,壳侧传热系数及壳侧压降均随壳侧Re的增大而增大,但壳侧传热系数随Re的增大增长率逐渐下降,而壳侧压降随Re的增长呈现二次曲线状;增大管间距可提高铝翅片油冷却器的换热性能,管间距为21mm时的传热及阻力性能最佳;数值模拟及实验结果误差较小,有效验证了数值模拟的准确性。     

基于流型的R32/润滑油混合物在压缩机吸气管内的滞油量预测模型

本文实验研究了R32/PVE 68混合物在过热度为12℃、饱和温度为7.5℃、名义油质量分数为0%～5%、制冷剂质流密度为90～230 kg/(m²·s)下的滞油情况，采用拆除称重法测量4种不同倾角(水平、45°、60°、竖直)吸气管内的滞油量，使用高速相机获取混合物流型。结果表明：当质流密度为90～120 kg/(m²·s)、流型为分层波纹流时，滞油量随质流密度的增加而增大，其余工况下滞油量均随质流密度的增加而减小；当含油率为1%时，质流密度在达到160 kg/(m²·s)后，流型发生转变，由波纹层状流转变为波纹环状流，并逐渐成为完全发展的环状流。采用基于流型分析的偏心圆模型预测压缩机吸气管滞油量，结果表明87.83%的实验数据误差在±20%,平均绝对误差为9.35%。为进一步验证该模型适用范围，建立了关于滞油量的数据库，共291个数据点，平均绝对误差12.90%,最大绝对误差为65.77%,证明该模型可以较好的预测吸气管内滞油量。     

小管径铜管内含油制冷剂流动冷凝换热与压降特性的实验研究

实验研究了小管径铜管内R410A-油混合物的流动冷凝换热与压降特性。测试管为外径为5mm的光管和强化管。实验结果表明,润滑油的存在总是恶化5mm光管和强化管内的换热特性,最大分别恶化24.8%和25.1%。润滑油的存在对光管和强化管内的冷凝压降影响不同。对于光管,润滑油总是降低冷凝压降,最大降低19%。对于强化管,干度小于0.6时,润滑油的存在降低强化管内的压降,最大降低18%;干度大于0.6时,润滑油的存在增大强化管内的压降,最大增强9%。相同工况下,5mm强化管与光管相比,换热系数增大60%～130%、压降增大40%～65%。     

R32在水平管内流动沸腾换热特性的试验研究

对R32在水平光滑管和微肋管(外径均为7mm)内的沸腾换热特性展开试验研究,测试的制冷剂质量流速为100~250 kg/(m~2·s),饱和蒸发温度为7~11℃,热流密度为3~8 kW/m~2,测试管内制冷工质平均干度值为0~0.7。试验结果表明:热流密度是影响R32沸腾换热系数的主导因素之一,质量流速的增大、饱和蒸发温度的升高、热流密度的增大均有利于提高R32的沸腾换热系数;微肋管有强化传热的效果,其平均沸腾换热系数比光管增大11.8%~33.2%;干度对R32沸腾换热系数的影响比较复杂,R32的沸腾换热系数随干度的增加先增大后减小,这是由于出现了干涸值,本文试验测得的干涸值范围为0.41~0.57,制冷剂质量流速的降低和热流密度的增大均有利于干涸值的增大。     

翅片管换热器在析湿工况下的积灰特性及对空气侧压降的影响

空调器室内机多数采用翅片管换热器,会因制冷运行过程中表面析湿而粘附灰尘,导致空气流动阻力增大。本文选用空调器中常用的平直翅片、波纹翅片和开窗翅片作为测试样件,翅片间距范围为1.5～2.2 mm,研究了翅片管换热器在析湿工况下的积灰特性及积灰对空气侧压降的影响。结果表明:翅片表面的析湿量决定积灰程度,析湿液滴分布越密集、液桥数量越多,翅片迎风面的堵塞程度越严重且空气侧压降越大。在相同析湿工况下,具有复杂结构的开窗翅片和小翅片间距更容易积灰并增大空气侧压降,因此降低翅片结构复杂程度并适当增大翅片间距有利于空调器的防尘。在积灰过程中,随着换热器表面粉尘沉积量增加,空气侧压降先增大后保持稳定。