混合工质水平内螺纹管内流动沸腾研究－－回顾和展望.pdfVIP

中田工程热物理学舍 ■号2哪187 传蔫{毒质学学术台议 {眙工质水平内螺纹瞥内流动沸腾研究 ——回顾与展望 马虎根 蔡祖恢 (上海理工大学动力工程学院 200093 TbI：021 e_mail：r9309@1^憎啊．usst．edu．cn) ●t 1、前言 ·l 在动力、制冷和空调及化工等领域中，水平管内强制对流沸腾是一种常见的换热现 象。随着工业技术的不断发展，混合物(如混合制冷剂、翩冷剂．油混合物)在水平管 内的流动沸腾换热的机理研究越来越受到人们的重视。随着研究的深入，人们发现，混 合工质的换热特性与纯工质在很多方面表现出不同的性质。其中，最显著的一个特点是 非共沸混合工质换热系数的退化．即其沸腾换热系数低于相应纯工质按理想混合原则计 算的数值。近年来，由于非共沸混合制冷剂被认为具有节能和作为HCFc22潜在替代 物的双重意义。引起众多研究者的兴趣，其沸腾换热特性的研究也得到广泛开展。此外， 为了追求高效的换热效果，人们研制了各种不同类型的强化换热元件，其中以螺旋微翅 片管(又称内螺纹管)的换热效果最佳。因此，混合物在水平内螺纹管中的流动沸腾换 热特性的研究具有重要的实用价值和理论价值。 2、摄合钧水平内一坟警内流动沸腾换热研究概况 日本学者儆a加船u【1]较早对三种成分比例的非共沸混台制冷剂R22瓜114在内螺 纹管内流动沸腾换热进行了实验研究。他们发现，对于混合物来说，由于汽液相中成分 的改变，流体温度沿营长是升高的，且温度的变化趋势取决于成分比。当R114的库尔 成分为25％时．温度曲线下凸；而当摩尔成分为50％和75％时，温度曲线上凸。然而， 纯工质R22则相反。由于压力损失的缘故，流体温度沿管长是逐渐降低的，直到Fl， 温度又突然上升。试验还表明，内螺纹管的局部换热系数比光管高约90～120％．文献 【1l的数据还表明．在差不多相同的质量流量、干度下，非共沸混合工质影12瓜114在强 ● 化管内的流动沸腾换热系数比纯工质低40％以上，换热系数的退化是很明显的。这甚至 ● 比Ju唱【2】用相同的制冷剂在光管中获得的退化36％的值还大．文献【3】对此作了解释： 内螺纹管内主要强化机理即是为核态沸腾提供了更多的接化点，而对混合物的流动沸腾 而言，核态沸腾的充分抑制更易达到．因此．混合物强制对流蒸发的强化效应．要弱于 纯工质。 Mu∞协H1用另一种非共沸混合工质R123瓜134a(沸点差约为54K)做了试验，他 对非共沸混合工质流动沸腾换热系数的退化机制进行了研究。他认为，相对于纯工质来 说．混合物换热系数的下降有两个原因。在核态沸腾控制区，主要是混合效应导致了换 热系数下降：而在对流蒸发控制区，则主要是因为沿流动方向饱和温度的升高汽液界面 向汽相传热所产生的热阻。在Mul啦的实验结果中．混合物R123瓜134a在内螺纹管中 220 的换热系数几乎与热流密度无关，即棱态沸精的影响由于混合效应的缘故已大大减弱。 相比之下，在同样的工况时纯工质R123的换热系敷仍然受热流密度的影响。 为了进一步改进强化管的传热性能，一些研究者不断推出新型强化管．Uchida【5】 等人用电加热的方法对三元非共沸混合工质R32瓜125瓜134a(30，10瑚州％)进行了实 验研究。UcfIi血除了采用常觏的内螺纹管外，还用一种交叉内螺纹管进行了试验．所 谓交叉内螺纹管。是在常规的内螺纹管中，按相反方向切出几个槽口。uchida的实验 结果显示，交叉内螺纹管对非共沸混合工