管内流动沸腾传热关系式对R410A的适应性研究

R410A作为一种替代制冷剂,已经大量用在工业生产中。R410A制冷系统的设计和研发需要进行R410A管内流动沸腾换热计算。目前有很多公式预测两相流流动沸腾换热系数,它们对R410A的适应性需要判断。本文从10篇论文中收集了1268组R410A流动沸腾传热实验数据,用这些数据对27个两相流流动沸腾换热关系式进行了评价,选出了较为精确的R410A管内流动沸腾换热关系式,为R410A管内流动沸腾换热计算的公式选择提供了依据,为提出精确度更高的R410A管内流动沸腾公式提供了参考。     

细通道内R717沸腾干涸特性及关联式评价

研究了R717(氨)在管内直径3 mm细通道内的沸腾传热及摩擦压降特性。从试验结果来看,干涸前后,传热系数与摩擦压降呈现截然相反的变化趋势,干涸前,随着干度的增加,传热系数与摩擦压降明显会逐渐增加。而在干涸后,随着干度的增加,传热系数与摩擦压降出现了不同程度的衰减。利用实测数据对现存的流动沸腾传热关联式和两相流摩擦压降关联式进行评价,评价关联式捕捉干涸后传热系数与摩擦压降衰减的能力。     

外热式自然循环蒸发器的流动传热模拟

为了进一步研究外热式自然循环蒸发器换热管内的流动和传热规律,本文采用Mixture多相流模型对自然循环蒸发器进行了数值模拟。模拟结果发现管内温度在沸腾点之上沿轴向呈线性分布,热流密度对沸腾高度、沸腾点温度和传热温差影响较大,对循环速度的影响不大。模拟结果与实验数据相吻合,可以为自然循环蒸发器的研究和设计提供指导。     

非圆截面小通道内R113的流动沸腾换热特性

针对非圆截面小通道流动沸腾换热研究报道较少的现状,以R113为工质,对4种不同水力直径的正方形、三角形截面小通道内的流动沸腾换热特性进行试验研究,试验参数范围：入口干度,过冷～1.0;质量流速400～ 3 300 kg/(m2?s);热流密度20～150 kW/m2,并将试验结果与相近水力直径的圆通道内流动沸腾试验结果进行了对比分析。试验结果表明：非圆小通道内饱和流动沸腾局部壁面温度与质量流速密切相关,并受热负荷与流动沸腾换热状况的影响;质量流速和壁面热负荷是非圆小通道内流动沸腾换热特性的主要影响因素;与相近水力直径的圆通道内流动沸腾试验数据对比显示,非圆截面小通道具有明显的强化传热作用。     

自然循环蒸发器内流动和传热的数值模拟研究

为了深入研究自然循环蒸发器的传热机理,对自然循环蒸发器的流动和温度场进行了数值模拟,模拟结果与试验数据进行比较,验证了数学模型是可靠的。在此基础上,讨论了热流密度对管内温度分布、循环速度、沸腾高度、沸腾点温度以及传热温差的影响,模拟结果对自然循环蒸发器的设计提供了重要参考意义。     

微尺度通道内混合物流动沸腾特性研究

对非共沸混合工质R32／R134a(25％／75％)在微尺度管内的流动沸腾换热特性进行了试验研究。试验结果表明,在较高热流密度下,微尺度管内流动沸腾换热与质量干度和质量流量基本无关,热流密度对换热有着很大的影响,在较宽的热流密度范围内,核态沸腾在换热过程中占据主导地位。和细小管道相比,在相同条件下,微尺度管道内的流动沸腾表面传热系数高于细小管道。     

工质R245fa水平管内流动沸腾换热的试验研究

设计了管内沸腾换热系数及总传热系数测定试验台架,对R245fa工质在内径6 mm水平光管内的流动沸腾换热特性进行试验研究。测试质流密度为50~150 kg/(m~2·s),工质蒸发温度为50,60和70℃。结果表明:随着工质含汽率的增加,R245fa的流动沸腾换热系数呈先增大后降低趋势。对于304不锈钢套管式换热器,烟气与R245fa工质进行换热的总传热系数约在40~65 W/(m~2·K)。     

替代制冷剂流动沸腾传热实验台设计建造与探讨

以R134a为流动工质,设计并建造了流动沸腾传热实验台,从原理设计到调试运行作了详细介绍,并探讨了用材与焊接、密封与保温、特殊加工与制作以及附件布置等环节的流体与机械相关技术问题.该实验台可作为两相流动和沸腾传热特性以及流体模化技术实验研究平台.     

缩放管内脉动流传热性能研究

分析研究了缩放管内脉动流的传热性能,利用Fluent数值模拟脉动振幅、脉动频率和扩缩比对缩放管传热和沿程阻力的影响。研究结果表明:缩放管内脉动流的传热性能要优于缩放管内流体稳态流动,与缩放管内流体流动为稳态时传热强化了11.4%左右;缩放管内脉动流强化传热同时也增大了沿程阻力;对综合评价指标数的分析得到脉动流条件下缩放管的传热性能显著增强。     

再循环重力供液制冷系统换热性能可视化研究

建立了再循环重力供液制冷系统可视化试验台,在不同工况下对制冷系统进行实验研究,观察玻璃蒸发管内制冷剂的沸腾换热流动状态,研究分析重力供液蒸发器的传热特性。试验表明:再循环重力供液蒸发器内,制冷剂的沸腾换热出现了气泡流、气塞流、气弹流、分层流、波状分层流等流型。通过编程计算得到,经过修正的J.Chawla关联式和Kandlikar关系式分别在低温及高温工况下对沸腾换热系数有较好的预测,计算结果与试验值的偏差均在12.5%以内,采用两种关联式相结合的方法能较好地对重力供液蒸发器管内沸腾换热进行预测。     

微通道中液氮的流动沸腾——换热特性分析

对微通道中液氮流动沸腾换热特性进行试验研究和分析。给出典型的沸腾曲线,分析壁温、干度和换热系数沿微通道管程的变化规律,考察热流密度、质量流量和压力对流动沸腾换热的影响。将126个试验数据点与四个换热关联式比较,并对微通道中流动沸腾换热机理进行分析。结果表明,在多数情况下干度和热流密度对沸腾换热系数的影响较小,换热系数主要决定于质量流量和压力,随两者增加而增加,换热以对流蒸发为主导机理。KLIMENKO关联式预测效果最好,TRAN微通道关联式次之,对常规管道得到广泛使用的CHEN关联式和SHAH关联式都远远高估了试验值。基于两相流压降和换热特性分析,推知微通道中的两相流流型不同于常规管道：在低干度情况下,流型以弥散泡状流为主;而在高干度情况下,流型以由雾状汽芯和不规则液膜组成的环状流为主。     

竖直矩形窄通道内水流动沸腾换热特性的研究

建立单面加热垂直矩形窄通道流动沸腾换热试验装置,针对截面250mm×3.5mm的窄缝通道,对水流动沸腾换热特性进行试验研究。通过试验分析可知:(1)随着干度的增加,局部换热系数先增加后减小,有一个最大值,此时处于饱和核沸腾区域,其蒸汽干度也接近于0,同时也接近于沸腾起始点。相应地流体从单相流-泡状-块状流-搅拌-环状流转变。(2)在流动沸腾换热中,热流密度对核态沸腾换热有明显影响,而对流动沸腾液膜蒸发的影响甚小,所以可以认为由热流密度的变化而引起的换热变化,主要表现在核态沸腾。(3)入口温度的变化对单相流动的换热系数有影响,而沸腾换热系数与流型及汽泡的产生及扰动有极大关系,入口温度对流动沸腾局部换热系数基本没有影响。     

电子设备芯片沸腾换热应用试验研究

针对电子设备单芯片热耗超过500 W、热流密度超过50 W/cm²、单个机柜超过50 kW 的散热需求,采用沸腾换热结合微槽道的方法为大热耗、高热流芯片散热提供了新的解决方案。通过试验验证了微槽道与常规通道蒸发器的流动和换热差异。结果表明,微槽道相比常规流道,其散热温差降低了44%,细长结构的微槽道蒸发器能获得更优越的换热性能,流动沸腾换热系数可达2 ~ 3 W/(cm²·K)。     

Boiling heat transfer-based temperature rise characteristics of automotive permanent magnet synchronous motors at peak operating conditions

Using two-phase flow boiling heat transfer theory, the RPI subcooling boiling heat transfer model was established to study the temperature rise characteristics of the permanent magnet synchronous motor (PMSM) of electric vehicles under peak operating conditions, and the effects of coolant inlet temperature, altitude and inlet flow rate on the motor temperature rise were analyzed. The results showed that: the temperature rise characteristics of the motor are closer to the test results when boiling heat transfer is considered after the motor is warmed up, so the effect of boiling heat transfer of the cooling system should be considered when studying the temperature rise characteristics of the motor; The temperature rise characteristic of the motor increases with the increase of coolant inlet temperature at peak working condition. The short time required for the motor winding to reach 150 °C indicates that the motor temperature rises quickly. In the plateau environment, the temperature growth rate of the motor at peak working conditions increases with the increase of cooling water inlet temperature, while the motor temperature decreases with the decrease of atmospheric pressure. Thus, due to the boiling heat transfer phenomenon of cooling water two-phase flow, the temperature rise characteristic of the motor at high altitude is better than that in plain area.

     

Forced convective boiling in vertical tube for binary refrigerant mixtures of R11 and R113

An experimental study was carried out on convective boiling heat transfer for mixtures of R11 and R113 flowing in a uniformly heated vertical tube by measuring the wall and bulk temperatures, and the results were compared with an existing correlation. A reduction of the average heat transfer coefficient for mixtures was verified for flow boiling. It was observed that two kinds of boiling behavior existed depending on mass flux. It was also found that the Chen's correlation was particularly successful for the case of high mass rate flow in which convective boiling prevailed. However in the case of low mass rate flow where nucleate boiling was dominant, the Chen's correlation was found to be inappropriate. Mass transfer resistance in the liquid film played a vital role for determining the heat transfer coefficient of refrigerant mixtures. It has been also found that the equilibrium assumption was hardly applicable to the convective boiling phenomena.