R22在新型水平三维微肋管内的沸腾传热实验.pdfVIP

中国工程热物理学会 编号：993044 传热传质学学术会议 1122在新型水平三维微肋管内的沸腾传热实验 和关联式+ 周杰 陈清华 辛明道 张罡 崔文智 (重庆大学工程热物理研究所，重庆，400044) 摘要： 本文以R22作为试验工质．对一种新型的水平三维微肋管内沸腾换热性能进行了 质量流速，蒸汽干度，热流密度和饱和压力对换热系数的影响。并把换热系数同Kandlikar 关系式计算的光滑管值进行了比较，在试验范围内．其平均强化比在21--3．2之间。另 外，根据获得的实验数值，得到了经验关系式，其关系式的计算值与实验数值的偏差在 ±25％以内。 关键词：沸腾，三维内微肋管，传熟强化。 一前言 二维螺旋微肋管以其优良的强化沸腾换热性能，受到国内外的普遍的重视。许多 学者对它进行了研究，并且它己被广泛商业应用到制冷空调工程中。 三维微肋管是在二维微肋管的基础上发展起来的．由于其加工方法是在二维螺旋 微肋上再通过机械切割或挤压出另一套微细沟槽．而形成为三维微肋．所以三维微肋管 内壁面可以比相应的二维螺旋微肋管有更多的人工核化点，因此，可以预计，有更为优 异的沸腾换热性能。然而．三维微肋管内沸腾换热的研究却很少。 LM．Chamra，R．L 实验研究．他们的三维微肋管的加工方法是在平直的薄铜板材上加工正．反等螺旋微 沟槽而形成菱形三维微肋，但正、反等螺旋微肋的肋高不同．再经卷板、高频焊接而 形成三维微肋管，其实验工质是R22，他们获得了1．90．5平均强化比。他们的结论是 有较多微肋、较高肋高和较低肋顶夹角的微肋管有更高的沸腾换热性能。 92nun内径的三维微肋管内沸腾换热的研究结果．其实验工质 Kuo等人【2】报道了8 也是R22，在不同的质量流速和热流密度下．得到的强化比都近似为2,2。 ’国家自然科学基金资助课题 Ⅳ一87 到目前为止，我们已进行了R134a在12ram内径的三维微肋管内的沸腾换热实验 5～21的平均强化比。基于微肋管强化管内沸腾换热的主要机理是其 研究f3】，获得了l 管内壁有很多的人工核化点，而在文献f3】中，因微肋密度较少(90齿／c炉2)，导致了强化 比不很高，所以，在本文的研究中i三维微肋管的微肋密度有了较大的提高(237齿，cm，。 其三维微肋与文献【l】【2】有较大的不同，是由等肋高的轴向微细沟槽利较大螺旋角的螺 旋微细沟槽切割相交形成的，其加工方法与文献脚相似，可直接在无缝铜管内加工， 并能形成商业化批量生产．所以实验研究这种新型三维微肋管成为迫切的需要。本文报 道了它的沸腾换热性能，并同Kand]ikar关系式f4】计算的光滑管值进行了比较。 二实验装置及测量 本实验是在重庆大学工程热物理研究所两相流传热实验台上进行的。实验装置详图 见文献[3]。 该装置包括三个循环回路：(1)制拎 工质回路；(2)加热水回路；(3)冷却水 回路。 实验段为一套管式换热器，其中内管 为实验用三维微肋管．环形侧通道为加热 水通道，工质和加热水以逆流方式换热。 图1新型三维微肋管斜截面外型圈 实验段用三维微肋管，由10段长均为 400n的实验管件组成。实验段进出口处 及各段之间用60Ⅻ长的耐压石英玻璃管连接，以便观察沸腾过程的流型变化。实验管 外径16∞，肋基处内径为141m．三维微肋是由二套微细沟槽切割相交而形成，其中一套 微细沟槽是平行于中心线的轴向微细沟槽。而另一套微细沟槽与管子轴向方向成89。螺 旋角的螺旋微细沟槽，微肋高均为O2mm，在轴向和螺旋微细沟槽方向微肋间距均为 0．65mm，另外肋顶角(B。．B2)均为45。，微肋密度为237齿／cm2。管内斜剖面齿形 结构如图l所示。 试验段进出口压力用0．25级精密标准压力表测量，各实验段工质进出口温度、加 热水进出口温度以及实验管外壁温