工质和管材及管径对强化管内冷凝传热影响研究

为评估制冷工质和管材及管径对强化管的冷凝传热影响规律,采用实验方法对R410a和R22在内螺纹管内的冷凝传热进行了测试。所采用的管外径包括7 mm和9.52 mm,管材料包括铝和铜。制冷剂的冷凝温度为47℃,质量流速为200—400 kg/(m²·s),入口干度从0.1—0.8变化,出口干度比进口干度低0.1。研究结果表明,波状分层流和环状流的转变干度介于0.4—0.5之间。R22的冷凝压降显著高于R410a,且压降增速快于R410a;当干度介于0.2—0.4时,R410a和R22的冷凝传热系数较为接近。干度与PF呈负相关关系,干度的增加并没有带来PF的改善,R410a和R22的PF比较接近。7 mm铜管和铝管管壁导热热阻与制冷剂冷凝热阻之比小于2%,制冷剂侧冷凝热阻占主导地位;管径对冷凝传热的影响远高强化表面结构,随着管径的减小,剪切力和表面张力逐渐取代重力,成为主导力,有利于去除和稀释底部的液膜。     

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。     

R410A在7 mm水平强化管内冷凝传热性能的实验研究

为了研究R410A制冷剂在1根光管和5根水平管内强化管冷凝换热特性,搭建一套集蒸发/冷凝于一体的水平单管换热实验台,研究变质量流速、变管型、变冷凝温度等参数对管内冷凝换热特性的影响.结果表明:保持环状流状态有利于强化传热;较大的螺旋角能够增大铜管内表面积和增加湍流效应,有利于强化传热;降低冷凝温度可以提高液相导热性能及...     

一种新型高效传热铜管的冷凝传热性能实验研究

建立无润滑油实验台，以R22。R134a和R410A为工质。测试新型铜管Turbo-DWT和常规内螺纹铜管Turbo—A的冷凝传热性能，并进行比较。从实验数据可知。新管型Turbo-DWT的冷凝传热系数高于Turbo-A约42％，且压降低于Turbo-A约65％（R134a）。三种制冷荆相比，R22的传热系数最高，R410A的压降最小。Turbo-DWT是一种更高效的冷凝传热管，且适用于各种冷媒。     

水平内螺纹管内R410A流动凝结换热的实验研究

本文实验研究了R410A在水平内螺纹管内的流动凝结换热特性,分析了水力工况、测试管结构参数对管内制冷剂侧表面传热系数、压降的影响。结果表明:表面传热系数、压降均随着质量流速的增加、冷凝温度的降低而增大;虽然表面传热系数随着测试水Re的增加而减小,但测试水Re对压降的影响很小。利用单位压降表面传热系数对换热进行综合性能评价时发现,单位压降表面传热系数随着质量流速的增加而减小,随着冷凝温度的增大而增大。将实验数据与经典关联式的预测值进行对比,对于光滑管,除了Akers et al.关联式低估了实验数据,Shah关联式与Thome et al.关联式均高估了实验数据,并且Thome et al.关联式表现出最高的预测精度。而对于内螺纹强化管,Cavallini et al.关联式展现出最高的预测精度,而Koyama et al.关联式与Miyara et al.关联式均低估了实验数据。     

一种冷凝强化换热管传热性能的试验研究

以目前广泛使用的R22为工质,对一种冷凝强化换热管管外冷凝换热性能进行了实验研究.管内以乙二醇为冷却介质.在恒定热流密度、变乙二醇流速与乙二醇流速不变条件下,改变乙二醇进口温度得到一系列实验数据,再通过威尔逊(Wilson)图解法同时得到管内外换热关联式.给出了不同管内流速时管外冷凝换热性能对比图.该冷凝强化换热管管外冷凝换热性能与普通光管相比,传热强化倍率为4.48.由于管内表面有细微的凹凸形状,使管内对流换热系数达到光滑管的1.33倍.     

微肋管内的换热强化的实验和理论分析

在1根光管、2根微肋管内运行了R1234yf两相流动冷凝换热实验,工况设定中冷凝温度为40℃、43℃、45℃,质量流量为500—900 kg/(m~2·s),换热管进出口处制冷剂干度分别为0.8—0.9、0.2—0.3。实验结果显示:传热系数随冷凝温度的降低、质量流量的增加而增大,且微肋管内传热系数均大于光管内传热系数,其中8°和15°肋片螺旋角微肋管换热强化倍率分别为2.51—2.89、3.11—3.57,均大于其面积增加比;使用关联式对管内传热系数预测时:Cavallini et al关联式对光管内传热系数预测精度最高,其预测误差范围在±8%以内,预测平均误差为0.56%;Cavallini et al关联式和Koyama et al关联式对微肋管内传热系数预测精度较高,其预测误差范围在±25%以内,两者的平均预测误差小于6%。     

R404A在水平强化管外的冷凝实验及数据处理方法

针对一种双侧强化换热管,实验测试和分析了制冷工质R404A在管外凝结与水在管内对流的传热规律,采用"Wilson图解法"和"Gnielinski法"两种不同的方法对实验数据进行了处理。经理论分析和实验研究表明,Wilson图解法对于双侧强化换热管管内、管外表面传热系数实验容易产生较大误差,"Gnielinski法"是更合适的方法。实验得出了管内对流传热和管外凝结传热的计算关联式及传热的强化倍率。对于制冷剂R404A,在强化管外凝结的表面传热系数随着壁面过冷度的增加而增大,呈现出与纯工质光滑管外冷凝时不同的变化趋势。     

蒸发管内传热研究的新进展

本文阐述了近年来对制冷剂在蒸发管内蒸发时强化传热的研究工作进展.不仅列出了纯制冷剂(R22)在同螺旋槽管、交叉槽管和人字形槽管内,在不同质量流速下的表面传热系数,还列出了替代混合制冷剂R407C在强化蒸发管中的表面传热系数.文中还说明了各种强化蒸发管的传热机理.     

一种自动清洗式传热强化新元件 ——旋流口椭圆齿平带

针对斜齿螺旋扭带的制造困难,提出了一种自动清洗式传热强化新元件--旋流口椭圆齿平带,每个椭圆齿都是使平带自转的流体动力结构元素,平带两侧的旋流口使管内的部分液体形成螺旋线流,因而具有近似斜齿螺旋扭带那样能够在较低流速下自转、实现管内污垢在线自动清洗的性能。同时流体经过椭圆齿后产生的大量涡流、管内部分液体转变成的螺旋线流以及螺旋线流与轴向流线不断交错混合等三方面的综合作用,使管内对流传热得到强化。对椭圆齿的齿距、斜角和旋流口三个因素进行了试验研究,结果表明：旋流口椭圆齿平带在管内流速为0.5 m/s左右就能可靠旋转运行;相对于光滑螺旋扭带,旋流口椭圆齿平带的管内侧传热系数可提高171％;其在管内流速为0.625 m/s时的流体阻力为3.25 kPa/m,流体阻力在一般工程许可的范围内。因此,旋流口椭圆齿平带具有良好的综合性能,并且又容易制造,具有较高的工程应用价值。     

横荡工况下板翅式换热器内天然气冷凝特性的模拟研究

为了定量描述海上横荡工况对板翅式换热器内天然气冷凝过程热质传递的影响规律,建立了板翅式换热器波纹翅片通道内冷凝流动与传热的数值模型。首先针对天然气冷凝过程的传热传质机理进行分析;通过翅片壁面的组分守恒建立了天然气冷凝过程的传质子模型,并基于传质速率计算得出潜热传热速率。基于提出的模型,对于不同干度下的板翅式换热器内天然气传热传质进行分析,发现当干度为0.05时,传热系数平均恶化32.9%,当干度上升至0.2时,恶化得到改善,传热系数平均降低28.7%。     

分液冷凝器及其空调/热泵系统的研究进展

分液冷凝技术是一种通过主动调控制冷剂冷凝过程的干度和流量,实现在制冷剂侧增大传热系数和减小压降的管内强化传热方法。本文综述分液冷凝技术原理、各类分液冷凝器的结构实现方式,总结该技术对冷凝器热力性能和空调/热泵系统性能的影响。结果表明,分液冷凝技术可大幅度减小压降,且在高质量流速下可实现强化传热系数;与常规翅片管式冷凝器相比,相同传热面积时分液冷凝器可提升空调/热泵系统能效比;在系统能效比相当时可减小冷凝器传热面积。该技术具有一定的应用前景和工程价值。     

R404A小管径冷凝传热与压降关联式的适配性

针对R404A的冷凝传热与压降关联式不少,但都是基于7 mm或者9.52 mm等大管径光管或者强化管,针对5 mm管径的关联式也都是适用于其它制冷剂,没有R404A小管径冷凝直接适用的关联式。本文通过实验测试与理论计算结合论证的办法,利用控制变量法、性质相似制冷剂优先法筛选出一批关联式,大量对比由关联式计算与由实验数据计算得出的传热系数与压降的偏差,研究关联式的适用性及可修正性。结果表明：Dobson and Chato冷凝换热关联式乘以修正系数2.13,能很好预测R404A在内螺纹管中的冷凝传热系数,与实验值正偏差为+15.51%,负偏差为﹣14.13%。黄翔超提出的摩擦压降关联式能很好预测R404A在小管径内螺纹管内冷凝的摩擦压降,与实验值的正偏差为+12.56%,负偏差为﹣13.58%,两者均可为换热器设计计算提供较准确的理论指导。     

一种高效复合多孔表面在液氮中沸腾传热的实验研究

本文对我们研制的一种复合多孔表面——烧结多孔U型翅片螺纹管表面,垂直置于液氮孔中,在常压下对其沸腾传热的性能进行了实验研究。结果表明,该复合多孔强化表面的沸腾传热系数是U型翅片螺纹管表面的3～6倍;是光滑表面的6～10倍。本文还拟合出该复合多孔强化传热表面的无因次沸腾传热准则关系式,拟合误差在±15％之内,具有实用意义。     

压缩式制冷空调机组壳管式换热器的传热强化研究进展

冷凝器和蒸发器是压缩式制冷空调机组中的重要设备,其传热系数的高低直接影响机组的效率和成本。采用强化传热技术是提高冷凝器与蒸发器传热性能的关键。对于管外冷凝传热强化,在Turbo-C管的基础上,将翅片从翅顶到翅根完全割裂,形成断裂的三维翅片管,以减少表面张力作用下冷凝液在传热管表面粘滞特性对传热的影响。采用螺旋隔板替代冷凝器和干式蒸发器的弓型隔板,能改善壳程流体的流动与传热性能;针对降膜蒸发器的降膜蒸发区与满液蒸发区的不同特点,应分别采用不同类型的强化管,以提高蒸发器传热系数。     

压缩式制冷空调机组壳管式换热器的传热强化研究进展

冷凝器和蒸发器是压缩式制冷空调机组中的重要设备,其传热系数的高低直接影响机组的效率和成本.采用强化传热技术是提高冷凝器与蒸发器传热性能的关键.对于管外冷凝传热强化,在Turbo-C管的基础上,将翅片从翅顶到翅根完全割裂,形成断裂的三维翅片管,以减少表面张力作用下冷凝液在传热管表面粘滞特性对传热的影响.采用螺旋隔板替代冷凝器和干式蒸发器的弓型隔板,能改善壳程流体的流动与传热性能;针对降膜蒸发器的降膜蒸发区与满液蒸发区的不同特点,应分别采用不同类型的强化管,以提高蒸发器传热系数.     

双面强化传热管与低肋管冷凝传热性能的对比试验研究

以R113为工质,对双面强化传热管及由相同尺寸的坯管加工而成的25矢/英寸之低肋管进行冷凝传热对比试验,并用威尔逊分离法求得管内、外给热系数,结果表明:在相同工质,相同冷却水量,水温的操作条件下,前者的总传热系数比后者大50～66％,其中管外冷凝给热系数高出50％以上,管内给热系数高58％以上,且在相同冷却水量下流经双面强化传热管的冷却水之压降比低肋管还要小。     

三种翅片管在空冷器应用中的性能比较与分析

通过实验，对缠绕式翅片管、外翅片铸铁管和外翅片铸铝管在低温空冷器应用中的传热性能进行比较和分析。实验表明，由普通缠绕式翅片管制成的空冷器比铸管制成的空冷器在短时期内的传热系数大，并且对管内流体的降温效果非常明显；铸铝管空冷器的散热能力并不比铸铁管空冷器强很多。     

R417A在水平双侧强化管外沸腾换热研究

对3根双侧强化管在饱和温度为8℃工况下进行了水平管外R417A沸腾换热特性研究。采用Wilson热阻分离法得到管外沸腾表面传热系数,并对实验结果进行了热阻分析。实验结果表明:管内轧制出0.32~0.34 mm的螺旋槽道,可以使管内对流传热系数提高到光管Gnielinski公式计算值的2.524~2.658倍。相同管型的强化换热表面,其沸腾传热系数随壁面温差变化的趋势相似,肋密度42fpi的E30管沸腾传热系数比50fpi的E32管大4.5%,表明沸腾传热系数的大小及变化趋势与肋密度(孔隙直径)及管型密切相关。双侧强化管外R417A沸腾换热,管外热阻约占总热阻的70%,管外仍需进一步强化,才能明显提高总体传热性能。R417A在强化管外沸腾传热系数仅为近似条件下其主要组分R134a的三分之一,表明混合工质沸腾换热与纯工质有较大差异。     

多支管并联的分离型热管回路传热特性实验研究

基于分离式重力热管在冷却50℃左右水池中的应用背景,本文实验研究了7根并联支管换热形成的分离型热管回路,主要研究以R134a为热管工质的热管散热能力及充液率对热管系统工作性能的影响,得到实验的最佳充液率为42. 3%。在此基础上对比分析了并联各支管的流动与传热性能差异,结果表明,水池加热功率在780～2 560 W实验范围内时,水池温度、管内蒸发温度和管内传热系数均随水池加热功率的增加而增加;并联蒸发管和冷凝管的流量分配均出现不均匀现象,且并联各支管间传热性能存在一定的差异性,其中在充液率为42. 3%、水池加热功率为1 680 W时,蒸发段支管1的最大传热系数是支管7的1. 68倍。