5 mm水平强化管内R410A/润滑油流动冷凝压降实验研究

在质量流率200～400 kg/(m~2·s)、干度0.1～0.9、冷凝温度40℃及润滑油浓度0～5%的工况范围内,对5 mm水平强化管内R410A/润滑油混合物流动冷凝压降特性进行了实验研究,分析不同质量流率、干度和润滑油质量分数对冷凝压降特性的影响。实验结果表明:摩擦压降随着质量流率和干度的增大而增大;润滑油的存在对压降特性具有重要影响,在中低干度区域摩擦压降和油影响因子随着润滑油浓度的增大而减小,在高干度区域摩擦压降和油影响因子随着润滑油浓度的增大而增大。     

大管径下R152a冷凝流动与传热特性研究

工质在大管径通道内的流动与传热特性对于有机朗肯循环系统冷凝器设计至关重要。本文实验研究了内径为9 mm的水平光滑管内R152a在质量流速131～306 kg/(m²·s)、饱和温度303～323 K下的冷凝流动与传热特性，在实验数据与传统传热流动关联式对比基础上，对关联式进行了修正。结果表明：R152a冷凝传热系数和摩擦压降梯度在干度、质量流速和饱和温度的影响下呈现相同的变化趋势和变化幅度；质量流速增大对传热的强化作用在高干度区域更加明显；修正后的传热和摩擦压降梯度关联式对实验数据的平均预测偏差分别为5.3%和6.3%,预测精度显著提高。     

含高浓度CO2的水蒸气在竖直平板上的凝结换热实验研究

对含有高浓度CO2的水蒸气在竖直平板上冷凝传热特性进行了实验研究,得到了混合蒸气流速为0．8 m／s、CO2质量分数为60．0％～94．0％工况下的凝结传热特性曲线。结果表明,CO2的加入会极大恶化蒸汽的凝结传热,随过冷度的增加凝结传热系数逐渐降低,且随着CO2质量分数的增大,凝结传热系数受过冷度的影响越来越小;随着CO2质量分数的增加,凝结传热系数继续降低,但降低幅度逐渐减缓。对比高CO2质量分数下膜状和珠状凝结传热特性发现,珠状凝结并没有明显强化传热优势。     

泡沫金属圆管内沸腾传热的数值模拟

为了解泡沫金属沸腾传热原理,建立了泡沫金属圆管三维物理模型,采用BrinkmanForchheimer扩展达西动量方程和C语言编写气液两相质量传递和能量传递的自定义函数,对泡沫金属圆管中沸腾传热现象进行数值模拟,分析了质量流率、干度对流型、压降和沸腾传热系数的影响。模拟结果表明,在一定质量流率下,单位长度压降随着干度的增大成非线性增长趋势;低质量流率时,随着干度的增大,管内流型由分层流过渡到波状流进而过渡到稳定的波状流,传热系数变小;高质量流率时,随着干度的增大,管内流型由弹状流过渡到环状流,传热系数变大。     

基于DPM模型的非共沸混合工质两相冷凝传热研究

为研究非共沸混合工质在螺旋折流板换热器（HBHX）中的传热机理和热力参数对冷凝传热系数的影响,建立HBHX冷凝分布参数模型（DPM）,并进行乙烯、丙烷和异戊烷混合工质冷凝实验,利用实验结果验证模型的正确性。结果表明：冷凝过程中混合工质沿程分别经历剪切力控制区、过渡区和重力控制区,受气相热阻和液相热阻共同影响,冷凝传热系数随干度的减小先增大后减小,在干度0.72处达到最小值;质量流速对冷凝传热系数的影响在剪切力控制区和过渡区大于重力控制区;随混合工质轻组分的增加在剪切力控制区和过渡区冷凝传热系数减小,在重力控制区冷凝传热系数增加。     

脱硫后烟气冷凝酸液质量分数的数值预测

通过检测烟囱内冷凝酸液质量分数可以预测其腐蚀程度,但获取具有代表性的冷凝酸液样本十分困难．为解决这一难题,采用修正逸度方程与Matlab软件对1台300Mw安装湿法烟气脱硫装置的烟气冷凝酸液质量分数进行了数值预测,分析了烟气中水蒸气体积分数、壁面温度和烟气绝对压力对烟气冷凝酸液质量分数的影响．结果表明：冷凝酸液质量分数随着壁面温度的升高而增大,随着烟气绝对压力的提高而减小,随着烟气中水蒸气体积分数的增大而减小;预测值与试验值相吻合,该预测模型可以很好地模拟对冷凝酸液质量分数的预测．     

微尺度流道相变传热特性的实验研究

为了探究微流道相变传热的特性,本文以去离子水为工质,对不同结构尺寸的铝制矩形流道中的相变传热特性进行了实验研究.结果表明:在本实验范围内,传热系数随流道尺寸减小而增大.传热系数随着热流密度的增加而增加.在同一热流密度下,随着干度的增大,传热系数变化不大.     

近临界压力下R410A在水平螺纹管内的冷凝换热研究

为研究近临界压力下R410A在水平螺纹管内的冷凝换热特性,在质量流率为200～800 kg/(m~2·s)、干度为0.1～0.9、冷凝压力比为0.8和0.9时,对3种不同管径的内螺纹铜管(5、7和9.52 mm)进行单管冷凝换热实验。结果表明:冷凝换热系数随着质量流率和干度的增加而增加,冷凝压力越接近临界压力,换热系数越小;利用已有的近临界压力下的换热关联式对波状流进行预测,Garimella关联式结果较好,有87%的数据在±25%的预估偏差率以内;对环状流进行预测,Sunil关联式的预测效果比较好,有79%的数据在±25%的预估偏差率以内。     

低温地热双循环式发电系统横管喷淋降膜蒸发器传热性能实验研究

以R245fa为工质,搭建有机朗肯循环（ORC）发电系统横管喷淋降膜蒸发器传热测试平台,研究有机工质喷淋密度,地热水初温及流率等因素对管外换热系数的影响。实验结果表明：随着有机工质喷淋密度、地热水初温、地热水流率的增大,传热系数均先增大后减小。最后,根据实验结果,对现有横管喷淋降膜蒸发器的管外传热系数经验公式的参数进行修正。     

重力热管流动与传热特性的数值研究

采用计算流体力学(CFD)软件,在流体体积(VOF)模型中引入Boussinesq近似模型,以水为工质对不同加热功率下的重力热管进行了数值模拟,将实验、理论与数值结果三者结合对其内部流动与传热过程进行了分析.结果表明:CFD模拟得到的壁温与实验壁温吻合较好,可以用CFD可视化定性分析加热功率对重力热管传热特性的影响;在10~80 W范围内,随着加热功率的增大,蒸发段对流传热系数先增大后减小,冷凝段对流传热系数一直增大;当加热功率超过一定值时,蒸发段传热性能恶化,CFD可视化结果显示液池干涸,达到传热极限.     

水平单管内换热实验研究

利用隔膜泵作为系统动力输出源,搭建了单管内传热和流动测试实验台,对制冷剂R22在水平单管内的换热性能进行了实验研究,考察了不同蒸发温度和不同冷凝温度对总传热系数、制冷剂表面换热系数和管内压降的影响.实验结果表明:总传热系数和制冷剂表面换热系数均随着蒸发温度和冷凝温度的上升而增大;管内压降随着蒸发温度的上升而减小,随着冷凝温度的上升而增大;对于同一根实验管,在相同的冷却水流量和制冷剂质量流量下,最佳蒸发工况为10℃;冷凝实验中,总传热系数和制冷剂表面换热系数在40℃时高于其他两种冷凝温度时的值,但35℃冷凝时,管内压降高于其他两种工况.     

基于采用分液冷凝有机闪蒸循环分液干度分析及优化

分液冷凝是一种新兴的强化传热方法,可以显著提高冷凝传热系数。将分液冷凝应用于有机闪蒸循环(OFC),采用R227ea、R236ea、R245fa、R600、R601、R600a、R601a、R1234ze和R1234yf为循环工质,分别研究了进口干度、分液干度、冷却水温升和质流密度对冷凝器换热面积的影响。研究结果表明:当进口干度较大时,换热面积会随着分液干度的增大而先减小后增大;当分液干度较小时,分液干度越接近进口干度换热面积越小。采用分液冷凝后的冷凝器换热面积相对不分液时减少13.2%~55.3%,且相对减少量随着进口干度的增大而减小。     

水平微细管道内R717沸腾换热特性研究

搭建了氨(R717)沸腾换热测试台,对内径3 mm水平光管内R717的沸腾换热特性进行了测试,分析热流密度、干度、饱和温度及质量流率对沸腾换热及换热方式的影响。实验热流密度15～40 kW/m~2,质量流率40～160 kg/(m~2·s),饱和温度-5、0和5℃,干度0.1～0.9。结果表明:在氨制冷剂管内沸腾换热的过程中,质量流率过低和热流密度过高会导致干涸传热恶化,换热形式由核态沸腾换热向气态氨制冷剂强制对流换热转变,同时也影响干涸的起始干度;在干涸发生前,沸腾换热系数随着干度的增加而增大,逐渐达到峰值;在干涸发生后,传热恶化导致换热系数急剧降低;饱和温度升高会加快核态沸腾气泡生成速率,强化沸腾换热,但干涸的起始干度随着饱和温度升高而降低。     

水平内螺纹铜管内R404A的冷凝压降特性

对R404A在内螺纹铜管内冷凝压降进行了实验研究。为了给R404A在小管径换热器中应用的可行性提供依据,研究缩小管径带来压降上升的特性,设置了不同的影响因素来研究R404A在内螺纹铜管中的冷凝压降特性。实验工况为:饱和温度35～45℃,质流密度200～900 kg/(m~2·s),热流密度10 kW/m~2,入口干度0.1～0.9,内螺纹铜管管径分别为5、7和9.52 mm。实验结果表明:饱和温度对冷凝压降的影响主要集中在较高的质流密度区间,压降随饱和温度的升高而降低;压降随质流密度的增大而上升,随管径的减小而增大;随着干度值的降低,冷凝压降从一个峰值开始逐渐下降,其中5 mm管的压降下降速率最大;通过对比相对传热系数得出3种内螺纹管中,5 mm管的综合性能更好。     

水-酒精混合蒸气在板式换热器中凝结时的压降特性

通过设计搭建板式换热器凝结换热实验台,研究了不同酒精质量分数(0%、1%、10%和50%)、蒸气压力(70kPa、80kPa和90kPa)和蒸气流速(15m/s和25m/s)下,水-酒精混合蒸气在板式换热器中凝结时的热侧压降随出口蒸气干度的变化特性.在实验数据的基础上,采用Lockhart-Martinelli模型计算压降,并对其进行修正.结果表明:压降随着酒精质量分数的增大而升高,与纯水蒸气相比,在同样工况下,50%酒精质量分数的混合蒸气压降增大近1倍;在相同的酒精质量分数、蒸气流速和出口蒸气干度下,蒸气压力对压降影响明显,蒸气压力越大压降越小;实验值与拟合值的对比误差在±20%.     

超临界碳氢燃料流动换热的仿真研究

建立了适用于温度、压力大范围变化的超临界碳氢燃料换热特性研究的一维模型,试验验证了模型的可靠性,基于该模型分析了质量流率、换热状态转换和压力等因素对超临界碳氢燃料的换热特性的影响。结果表明:4.0 MPa的低压力工况下,在超临界碳氢燃料的拟临界温度附近存在传热强化现象,而7.0 MPa的高压力工况下,该传热强化现象消失;不论质量流率的大小,4.0 MPa工况下的传热系数始终高于7.0 MPa工况下的传热系数,压力的高低在超临界碳氢燃料的汽相换热区对传热性能的影响更为显著;40kg/(m2.s)的低质量流率条件下,由液相换热区向汽相换热区的换热状态转换将导致转换区附近的传热恶化,而增大质量流率则可避免该问题的发生。     

微通道内R152a的流动冷凝换热特性的实验研究

在饱和温度为30～50℃,质量流量为200～600 kg/(m~2·s),干度为0～1.0的工况范围内,对制冷剂R152a在微通道内的流动冷凝换热特性进行了实验研究,主要分析了冷凝温度、管型尺寸、质量流量、干度等参数对微通道内换热系数、压降的影响。实验结果显示:换热系数及压降均随着制冷剂干度、质量流量的增加而增大,随着冷凝温度的增大而减小;管型尺寸对压降的影响不大,但对换热系数具有较大影响。     

5 mm微肋管内R404A流动沸腾换热特性研究

通过实验研究了R404A在5 mm微肋管内的流动沸腾换热特性。热流密度为5～25 kW/m~2、质量流速为200～500 kg/(m~2·s)、饱和温度为-5～5℃、干度为0.1～0.9。结果表明:提高饱和温度可以提高换热系数,在0.1～0.3低干度区提升作用较为明显,在0.3～0.6中干度区提升作用逐渐降低;随着质量流速的增大,换热系数呈上升趋势,其对换热系数的影响主要体现在中干度区;热流密度的增大也能够有效提升换热系数,同时使换热系数的峰值提前出现,加速干涸现象的发生。针对本实验数据,修正后的Gungor模型预测精度较高,修正系数为1.372,统计得出平均绝对偏差仅9.30%,高达98.18%的数据偏差度小于±30%。     

油浓度对小管径水平内螺纹管内R404A冷凝换热影响的实验研究

研究了强制对流条件下水平内螺纹管内R404A气液两相流冷凝换热特性,主要讨论油浓度对外径为5 mm的内螺纹管内R404A冷凝换热的影响。实验中油浓度变化范围为0~5%,设置入口平均饱和冷凝温度为40℃,质量流密度变化范围为200~400 kg/(m~2·s),热流密度变化范围为5~45 kW/m~2。实验研究表明:油的出现恶化了换热,在油浓度为1%以下时恶化作用可以忽略,但随着油浓度的增加换热恶化作用越来越明显;对于纯R404A和油浓度为1%的R404A-油混合物,冷凝换热系数随着制冷剂蒸汽干度的降低而逐渐减小;对于油浓度为3%和5%的R404A-油混合物,随着制冷剂蒸汽干度的下降,冷凝换热系数先增加然后逐渐减小,在干度为0.7~0.75之间呈现出一个冷凝换热系数的峰值。同一质量流密度下,换热系数惩罚因子会随着干度的增加而减小,即干度越大,换热恶化作用越大;当质量流密度从200 kg/(m~2·s)增加到400 kg/(m~2·s)时,同一油浓度下油对换热系数的恶化作用相对变小。     

铝扁管内R410A冷凝传热特性研究

为了探究制冷剂在多孔铝扁管内的冷凝传热特性,采用实验方法对 R410A在多孔铝扁管内的冷凝传 热和压降特性进行了研究。冷凝温度分别为47、40和30℃,单位截面质量流率在200~600kg/(m2·s)。给 出了实验 测 试 结 果,并 采 用 公 开 发 表 的 学 术 文 献 中 的 模 型 与 这 些 实 验 测 试 结 果 进 行 了 对 比。 Müller- Steinhagen和 Heck模型预测压降的精度最高,它预测93.3%测试点的偏差在±20%之内,预测100%测试点 的偏差在±30%之内。Koyama等模型预 测 传 热 系 数 的 精 度 最 高,它 预 测 93.3%测 试 点 的 偏 差 在 ±10%之 内,预测100%测试点的偏差在±20%之内。