涟漪纹管换热性能试验研究

为了研究涟漪纹管换热性能搭建测试台。采用外径为12.7 mm,内径为11.5 mm的涟漪纹管,以及外径为12 mm的光管,统一采用外径为17 mm的套管进行试验研究。制冷剂进、出口干度分别为0.8和0.2,制冷剂质量流速为90~260 kg/(m~2·s),冷凝饱和温度为318 K。测试结果表明,单相热平衡损失在±3%以内,光管冷凝换热系数的3个关联式计算结果与试验结果的偏差范围都在±20%以内。随着制冷剂质量流速的增大,涟漪纹管的冷凝换热系数和压降增大,涟漪纹管相对于光管的换热强化倍率为1.05~1.24,涟漪纹管多凹坑表面使得其强化冷凝换热效果明显。     

分液冷凝器的管程理论设计及热力性能评价

根据分液冷凝器强化换热思想对其管程理论设计方法进行了研究。依据质量流速和干度来判断每一流程中制冷剂的流型,并依此选取Cavallini换热模型公式的方法求其平均换热系数,同时采用Cavallini两相压降模型和Darcy-Weisbach单相压降模型分别确定冷凝区和过冷段的压降。针对一个案例计算了三种管程设计方案下冷凝器管内冷凝换热系数和端压值,并用惩罚因子PF对其综合热力性能进行了评价。计算结果表明:不同的管程设计方案中管内制冷剂的流量分配均匀性存在较大的差异,均匀性越好,其综合热力性能越优。在质量流速为1200~1500 kg/(m2.s)范围内,与同等换热面积的蛇形管冷凝器相比,其中最好的分液冷凝器的PF值减小了48.5%~54.1%,可见设计优良的分液冷凝器的综合热力性能明显优于蛇形管冷凝器。     

R410A和R22在小管径水平管内冷凝换热特性研究

本文搭建了冷凝换热实验台,对R410A和R22管内冷凝换热系数性能进行对比研究,实验工况为质量流速200~800kg/(m^2·s)、饱和温度40℃、干度0~1、5 mm外径水平光滑铜管,分析了质量流速和干度对管内冷凝换热的影响,并将应用于传统管道的关联式与实验所得数据进行对比。结果表明:冷凝换热表面传热系数与质量流速和干度呈正相关,高干度区域时的冷凝换热表面传热系数增幅显著;M. M. Shah[4]关联式来预测实验数据的效果并不理想,与实际值相比偏差最大可达60%,但是预测低质量流速和低干度区的数据较为理想;当质量流速较小(G=200 kg/(m^2·s))时,R410A的冷凝换热表面传热系数要低于R22;随着质量流速的增大(G=400 kg/(m^2·s)),二者冷凝换热表面传热系数的差距减小;当达到中高质量流速(G=600kg/(m^2·s))时,R410A的冷凝换热表面传热系数与R22的相似;当质量流速继续增大(G=800 kg/(m^2·s))时,R410A的冷凝换热表面传热系数随着干度的增大开始高于R22的。     

不同结构布置空调用翅片管冷凝器性能的仿真研究

在空调用翅片管冷凝器的几何结构尺寸相同,空气的进口状态和流量相同的条件下,采用计算机仿真技术,研究了支路数、管排数对翅片管冷凝器的传热与流动特性的影响,结果表明:随着支路数的增大,压降随之减小,最大值为2个支路时的33.8kPa,最小值为6个支路时,仅为0.9kPa;空气与制冷剂间传热温差增大,总传热系数减小,冷凝器的换热量递减,最大值比最小值大32.1%。随着排数的增多,压降增大,4排管的压降是1排管的4.3倍;空气侧换热系数与制冷剂侧换热系数的变化呈相反趋势,但传热温差增大,换热量也增大,4排管的换热量是1排管的2.45倍。     

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。     

R410A应用于内螺纹强化管的蒸发实验研究

R410A不会与臭氧发生反应,即不会破坏臭氧层,是国际公认的用来替代R22最合适的的冷媒之一。实验研究了环保替代制冷工质R410A、R22在水平内螺纹强化管管内蒸发的换热特性,探索了水流速度对换热特性、压降的影响。实验结果表明:制冷剂R410A、R22的换热系数和压降随质量流速的增大而增大,当质量流速小于300 kg/s.m2时,两者的换热系数hr和压降Δp曲线基本吻合,当质量流速大于300kg/s.m2时,R410A的换热系数hr和压降Δp小幅增加,而R22的换热系数hr和Δp增加幅度较大。因此在质量流速要求不太大的情况,R410A比R22有更好的换热效率和较小的压降,可以用来替代R22。     

不同空气侧风速下微通道蒸发器换热特性实验研究

搭建微通道蒸发器性能实验台,采用控制变量法研究不同空气侧风速下微通道蒸发器表面温度分布、制冷剂进出口压力的变化规律,计算换热量和换热系数,从而分析空气侧风速对微通道蒸发器的流量分配特性和换热效果的影响。结果表明,随着风速增大,微通道蒸发器制冷剂流量分配不均匀性增大,进出口压力波动振幅和周期增加,压降增大,风速2 m/s时微通道蒸发器换热效果最佳。     

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。     

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。     

采用多通道直冷板的两相循环冷却系统实验研究

本文搭建了以R1233zd(E)为工质的多通道直冷板两相循环冷却系统,并在冷凝温度为10、15、20 ℃,质量通量147~882 kg/(m2?s),热流密度7.73~39.75 kW/m2工况下对系统热力学循环和冷却性能进行实验研究。实验结果表明：质量通量上升,出口制冷剂焓值降低,热流密度上升,蒸发压力与出口制冷剂焓值升高。不同热流密度下冷板壁面温度随质量通量的变化趋势有所不同：当热流密度为7.73 kW/m2时,制冷剂质量通量由147 kg/(m2?s)增至735 kg/(m2?s),最大温差由2.9 K降至1.6 K;当热流密度为39.75 kW/m2时,最大温差由3.6 K增至5.2 K。不同质量通量下,换热系数随热流密度增加有不同幅度的升高：质量通量为147 kg/(m2?s)时,换热系数由1 843 W/(m2?K)增至4 528 W/(m2?K);而质量通量为588 kg/(m2?s)时,在相同条件下换热系数由1 536 W/(m2?K)增至3 569 W/(m2?K)。