空调工况下非共沸制冷剂在冷凝器内的传热窄点

为了揭示15种常用非共沸制冷剂在空调工况下冷凝器中的传热窄点特征;探明它们和换热流体间温差的沿程变化规律;以及如何防止传热窄点的产生;进行了相应的理论分析。首先;建立了制冷剂的冷凝换热模型;明确了冷凝过程中传热窄点产生的条件;并根据标准的空调工况确定了15种制冷剂的冷凝物性参数。然后;利用制冷剂状态方程得到冷凝过程中温度与焓值的对应关系;并分段计算了焓随温度的变化率;进而得到15种制冷剂冷凝过程中发生传热窄点现象的概率。最后;针对10种可能发生传热窄点现象的制冷剂给出了换热流体温差控制范围;为合理选择制冷剂和设计运行工况提供了一定的理论依据。     

非共沸制冷剂非完全冷凝现象的假想及判据

为了探讨空调系统中非共沸制冷剂的变工况循环特性,揭示系统循环参数与冷凝器中的换热流体温度和流量之间的关系,进行了大量的实验研究。根据实验数据发现了一种特殊的实验现象,即在换热流体进口温度不变的前提下,系统性能系数（COP）随换热流体流量的逐步增大呈现先升高后降低的特性,为解释此现象提出了制冷剂非完全冷凝的假想。在此基础上,初步建立了非共沸制冷剂非完全冷凝的理论判据,并将该判据推广应用到了15种已商品化的非共沸制冷剂上,预测了这些制冷剂发生非完全冷凝现象的条件。     

基于传热和压降耦合的混合工质冷凝器结构优化

基于传热和压降的耦合作用,针对R744/R290(20/80)和R125/R290(25/75)混合工质逆流换热冷凝器建立基于熵产最小化的管长优化数学模型,并结合Cavallini凝换热性能评价指标PEI(performance evaluation index)和温度惩罚因子TTP(total temperature penalization),得到了混合工质PEI与传热系数α之间的函数关系,具体分析了管径、冷凝温度和被动压降对管长优化结果的影响。研究表明,制冷剂饱和温度降为制冷剂与壁面之间传热驱动温差的0.6倍,高压工质R744/R290(20/80)(临界温度低的工质)的PEI值更小,冷凝换热性能更优,同时小管径的冷凝器最优管长更小,且最优管长随随着冷凝温度的增大而增大,随着被动压降的增加而减小。     

R410A在水平强化管管外冷凝换热性能研究

研究强化管表面结构可有效强化水平管外的冷凝换热性能,对降低冷凝器的管材消耗有重要应用价值.文中研究了 R410A制冷剂在1根光管和3根水平双侧强化管管外冷凝换热特性.采用Gnielinski公式对实验数据进行处理.结果表明:1型强化管管外换热面积比Ⅱ型多出14％,但是Ⅱ型强化管的管外制冷剂侧传热系数是Ⅰ型的1.04-1...     

带有中间分液结构的管壳式冷凝器实验研究

对于管内凝结而言,为保持蒸汽在换热管进口段的高效换热状态而进行中间分液,改变气液两相流的流型,以保持相对较高的换热系数是"短管效应"理论的技术举措。结合传统冷凝器的结构,本文设计了一种用于实验研究的气液分离卧式管壳式水冷冷凝器。通过布置在冷凝器两端分程隔板处的不同直径和数量的分液管来观察其换热效果,并与传统冷凝器进行整体换热系数、出口冷凝液温度及压力损失三方面的实验对比。结果表明:具有不同直径和数量的分液管的冷凝器具有相似的热力性能;具有不同直径和数量的分液管的冷凝器整体换热系数比传统冷凝器要高,出口冷凝液温度比传统冷凝器要低,且具有较小的压力损失;在测试工况下,右侧开启1个0.5mm、1个1mm,左侧开启2个1mm、1个0.5mm分液管的冷凝器表现出较好的综合换热性能。     

管壳式混合蒸气冷凝器换热面积的校核计算

通过数学模型描述了冷凝过程的传热与传质机理;并利用简便设计法原理分过热段和饱和段对管壳式混合蒸气冷凝器进行了换热面积的校核计算。由计算实例对其计算精度和有效性做了验证,同时指出了换热面积随冷凝过程的变化规律。     

制冷空调用冷凝强化传热技术研究进展

管内冷凝与管外冷凝的风冷与水冷冷凝器是制冷空调系统中的重要部件。文中介绍了近期国内外冷凝强化传热技术的研究进展,包括管内冷凝与管外冷凝强化换热。简述了典型的冷凝强化传热元件的开发与应用,并对其强化传热性能进行了比较。     

冷凝器在化工设计中的设计选用

分析了目前设计选用的冷凝器所存在的达不到冷凝器负荷和浪费能源的其他问题以及设计人员容易忽视的问题,对在设计中如何合理的选择冷凝器进行了分析,阐述了冷凝器的平均温差的计算方法以及在实际工况中的冷凝段、过冷段和过热段的传热系数的计算方法。     

乙烯深冷分离中变温冷却过程制冷系统的设计与优化

根据乙烯装置中的用冷需求,将乙烯装置的深冷分离过程分为变温冷却过程和定温冷凝过程,变温冷却过程指的是裂解气的预冷过程,定温冷凝过程指的是乙烯装置中各塔塔顶冷凝器中的换热;分析了乙烯-丙烯复叠制冷系统的换热集成曲线,可知在裂解气的预冷阶段,冷热物流换热温差大。提出一种组合制冷系统,它集成了纯工质复叠制冷和混合冷剂制冷,其中的多元混合冷剂制冷系统为乙烯深冷分离的变温换热过程提供冷量。并用Aspen Plus软件对混合冷剂系统进行建模,使用遗传算法优化,优化结果表明在替代原制冷系统6895.5 kW冷量负荷的情况下,功耗降低521.6 kW,节能14.7%。     

微小菱形离散肋通道中R134a的冷凝换热实验研究

建立了采用空气射流冲击冷却方法的冷凝换热实验系统,对R134a在铝质微小菱形离散肋通道中的冷凝换热特性进行了实验研究。实验工况范围为制冷剂干度0~1、饱和压力0.50~1.50 MPa、制冷剂质量流率160~380 kg/(m²·s)、热通量10.1~59.8 kW/m²。实验获得了不同工况下的通道局部冷凝传热系数,分析了干度、饱和压力、质量流率以及热通量对冷凝换热的影响规律。实验结果表明：局部冷凝传热系数随干度、质量流率和局部热通量的减小而减小,随饱和压力的降低而增大,其中在干度x>0.4的区域内质量流率对于冷凝传热系数的影响效果更为明显。基于实验数据,提出了一个适用于本实验中微小菱形离散肋通道的冷凝换热计算公式。     

R134a/R125混合工质水平管外凝结换热

对纯工质R134a以及R134a/R125在三种不同组成比例下的混合工质,在光管和相同肋密度的二维及三维强化管外进行凝结换热试验研究。结果表明：R134a在光管外凝结表面传热系数与Nusselt数理论值的相对偏差均在±10%以内,R134a在光管及强化管外凝结表面传热系数变化趋势与Nusselt数理论解相一致。与纯R134a相比,含R125的混合工质管外凝结表面传热系数均所有下降;对于光管,含R125的混合工质管外凝结表面传热系数随壁面温差的增大而下降,但对于强化管,含6%及以上的R125混合工质,其凝结表面传热系数随壁面温差的增大而增大,有接近纯R134a凝结表面传热系数的趋势,表明混合工质凝结换热热阻分布与纯工质有较大差异。相同组分的工质,三维强化管凝结表面传热系数均高于二维强化管,二维强化管亦明显高于光管,在壁面温差为8 K时,强化管HT-3D、HT-2D相对于光管的传热强化倍率分别为9.83和7.85。     

相变蓄热冷凝热回收实验研究

当今能源紧缺问题严重,回收空调冷凝热用来制备生活热水可以节约部分能源,因此设计制作了相变蓄热冷凝热回收系统,并进行了相变蓄热实验、空调运行及有无相变蓄热器运行参数对比实验、蓄热器放热实验及冷水温升与流量的关系实验、空调运行制取热水实验。可以看出,利用在空调系统中增加相变蓄热器的方法可以有效回收空调机组的冷凝显热。空调系统在增加蓄热装置后,运行状况良好。相变蓄热器放热过程中,大流量情况下冷水的温升偏小。如放热过程中空调机组同时运行,可以相应提高冷水升高的温度。     

R404A在水平内螺纹管中的冷凝传热研究

经过实验与理论对比,研究了R404A在外径9.52 mm内螺纹管内局部平均冷凝换热系数。采用Cavallini纯工质与混合工质关联式分别计算的冷凝换热系数,最大偏差不到4%。在工程计算R404A内螺纹管内冷凝换热系数时,可将其以纯质来对待。分析比较Cavallini,Yu-Koyama和Kaushink-Azer关联式,各自的理论预测值和实验结果相比,表明Cavallini关联式的预测精度最高,其标准偏差为7.76%。因此Cavallini关联式对于R404A在管内的冷凝换热预测有较好的适用性。研究结果对R404A冷凝器的工程设计及其优化具有一定的参考意义。     

在新型水平三维内微肋管中R134a的凝结传热

以R1 34a为工质 ,对一种新型水平三维内微肋管内凝结传热性能进行了实验 .实验管件为外径 1 6mm ,内径 1 2mm的铜管 ,实验工况范围为 :质量通量 1 2 5～ 2 85kg·m- 2 ·s- 1 ;进口压力 0 .51～ 0 .77MPa ;蒸汽干度0 .1 4～ 1 .将实验得到的局部传热系数与相同工况下Shah的水平光滑管内凝结传热关系式的预测值进行了比较 ,结果在本实验质量通量范围内 ,该三维内微肋管的局部凝结传热系数 (x =0 .6时 )是光管的 1 .7～ 3倍 ,平均强化比为 2 .2 .     

微重力条件下FC-72在针肋表面冷凝传热的实验研究

对微重力条件下矩形窄通道内FC-72蒸气在4种不同参数的椭圆形针肋表面和平板表面上的冷凝传热进行了可视化实验研究，分析了微重力对冷凝表面冷凝液分布、气-液界面、入口蒸气温度、冷凝基底温度、热通量以及冷凝传热系数的影响。结果表明，微重力条件下，矩形窄通道内气-液界面出现不稳定，并有波动和沿侧壁爬升现象。落舱释放前后，冷凝表面液膜形态并未观察到明显变化；对于非稳态状态，冷凝基底温度出现小幅升高，并有一定的滞后，落舱释放后蒸气发生器盘管内流型的转变提高了加热效率，从而导致入口蒸气温度急剧升高；对于脉动状态，基底温度变化情况与非稳态状态相似，但入口蒸气温度并无明显变化；而对于准稳态状态，基底个别测温点温度发生阶跃，入口蒸气温度并无明显变化，热通量和冷凝传热系数发生急剧下降，降幅分别达18%和20%。     

矩形槽强化膜状冷凝换热数值分析与实验研究

研究了饱和蒸汽在垂直矩形槽表面的层流膜状冷凝换热,对物理模型进行了适当的简化,建立了冷凝液的流体流动方程,并与二维导热方程耦合,用数值方法解方程,通过迭代,得到了传热量与坐标z的关系。为了验证数值分析,建立了饱和蒸汽在矩形槽表面冷凝的实验模型和实验装置,测量了在不同的温差下的热通量,并与计算热通量做了对比。结果表明,热通量数值分析值与实验值吻合较好,最大偏差不超过10%,说明关于矩形槽强化冷凝换热的数值分析具有可行性,可用于矩形槽的参数设计和换热计算。     

水平管内低压蒸汽的冷凝

对水平管内低压蒸汽冷凝现象进行了实验研究.考察了冷却水流量、温度恒定条件下热流密度、蒸汽压力、蒸汽流速对冷凝传热膜系数及总传热系数的影响关系,同时考察了总传热温差、蒸汽进出口温差及压降随热流密度变化的关系.关联出了相应的水平管内冷凝传热膜系数的计算式,计算值与实测值的偏差在±15%以内.     

内置折边扭带管内高湿气体对流凝结换热与流动特性

对高湿气体在内置折边扭带管内对流凝结换热与流动特性进行了实验研究。分析了壁面温度、水蒸气含量、进口温度、气流速度等对高湿气体对流凝结换热的影响,降低壁面温度、提高水蒸气含量对流和凝结换热均提高,但对强化凝结换热尤其明显。引起扭带管内冷凝液膜状态变化的参数有扭曲比y和扭带与管壁间隙b。y越低气流旋转越强,导致液膜加厚而引起传热量降低和流动阻力增加;b较小时液膜积存在扭带端部,不仅降低传热面积而且无气流穿越扭带端部,b较大时旋转气流能穿越扭带端部,减薄管表面液膜厚度,强化凝结换热。