R134a在水平三维微肋管内的沸腾换热.pdfVIP

中国工程热物理学会 编号：993060 传热传质学学术会议 R134a在水平三维微肋管内的沸腾换热’ 张是 辛明道 周杰 陈清华 崔文智 (重庆大学工程热物理研究所 重庆400044) 摘要 本文对R134a在外径为16ram的两种不同结构尺寸的水平三维微肋管内的沸腾换 热进行了实验研究。实验结果给出了沸腾换热系数与质量流率、热流密度、质量干度和 饱和压力的关系。新型三维微肋管的换热系数是光管的l5~2．6倍，压力损失比光管增 加55‰91％。研究表明，这种新型三维管是一种高性能的换热强化管。 关键词；R134a，三维微肋管，沸腾换热 l 引言 水平管内沸腾换热广泛应用于动力装置、制冷空调等行业。深入研究强化水平管 内流动沸腾换热及开发高效换热管，开展替代工质的研究就成为迫切需要。 微肋管在强化沸腾换热和凝结换热时具有明显的优越性，许多文献对于二维微肋 管的换热性能进行了报道．而有关三维微肪管沸晦换热，尤其是R134a在水平三维微 肋管内流动沸腾换热特性的研究还不多见。 Suguru’roshjda(1】等人研究了R22和RI1在三种不同类型螺旋槽管内的沸腾换热特 性。他们发现：质量流率对螺旋管换热特性的影响明显不同于光管，螺旋管的局部换热 系数在75～100k趴m。·s)时达到最大值；当质量流率增加时，换热系数有所下降，并趋 于一个常数。在质量流率低于100kg(m2·s)时，螺旋管的换热系数明显比光管强化了； 当质量流率高于Iook鲋m：·s)时，强化园子迅速减少．换热系数逐渐接近光管的换热 系数。 C Kuo和C 了研究。实验显示．沸腾换热系数近似与q”4成正比；G=100kg／(m：·s)时．换热系数 变化不大：C_r=-30唰(m2·s)时，流动区域呈环状流，所以换热系数大大增强。蒸发温 度对换热系数的影响为：高干度区(x02)，换热系数随着蒸发温度的增加而增加。但 是，在低干度区(xco．2)时，蒸发温度对换热系数影响不大，其实验条件下的强化因 子为2．2。 M．Cllamra和RLWebb研制出一种新型三维微肋管，并对外径为15．88mm的微肋 管进行了沸腾换热性能的实验研究13】。研究表明．这种三维微肋管(交叉螺旋槽MCG ‘国家自然科学基金资助课题 Ⅳ一101 管)具有比已经存在的二维微肋管(单槽螺旋MX管)的换热系数高23％，压降仅比 它高6％。但是，这种三维内微肋管是有缝焊接管。 本文是实验研究R134a在一种新型三维(无缝)微肋管内的沸腾换热特性，揭示 出质量流率、热流密度、蒸汽千度、不同微肋数与沸腾换热系数和流动阻力的关系．， 2 试验装置 本实验装置的设计原则是既可进行管内流动沸腾换热实验，又可进行凝结换热的 研究．设计的实验装置系统如图l所示。 整个实验系统是由三个独立的循环回路组成，即：(1)R134a制冷剂循环回路；(2) 加热水回路；(3)冷凝水回路。在进行沸腾换热实验时．储液罐里的液态工质经过安装 在低于储液罐位置的磁力驱动泵的加压，一部分工质通过旁路返回到储液罐中，其余部 分工质通过流量计3进入前置热交换器4，再进入到实验段5，工质在实验段内被加热 沸腾，之后，工质进入汽液分离器6，分离后的汽液工质分别进入套管式冷凝器7和过 冷器8，冷凝后的液体回到储液罐I中，从而完成一个工质循环。 6 圈1实验系统示意图 1储液罐 2磁力驱动泵 3流量计4热交换器 5实验段 6汽一液分离器 7冷凝器8过冷器 9加热水箱 lO水泵 1l制冷机组 12冷水箱 13水泵 14玻璃转子流量计15量筒 16电加热器 17流量计 kl-kS阀门 实验段采用套管式换热器，加热水通过 实验段环套以逆流方