TBAB包络化合物浆水平管内传热特性研究.pdfVIP

中国工程热物理学会 多相流 学术会议论文 编号：086040 TBAB 包络化合物浆水平管内的 传热特性研究 1,2,3 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 宋文吉 ，肖睿 ，董凯军 ，何世辉 ，黄冲 ，冯自平 * （1 中科院广州能源研究所，2 可再生能源与天然气水合物重点实验室，广州 510640 ； 3 中科院研究生院，北京 100039 ） *通讯作者：fengzp@ms.giec.ac.cn, Tel/Fax: 020 摘要：TBAB包络化合物浆可以由其水溶液在常压及0~12℃条件下冷却生成，是一种良好的蓄冷及潜热 输送介质，在中央空调系统中具有良好的节能应用前景。本文采用实验方法，研究了B型TBAB包络化 合物浆在定热流密度条件下，水平不锈钢管内的对流换热特性。通过研究不同流速 V、不同固相含量 Xs 对换热系数α的影响，发现“换热降低区”和再层流化现象，得到层流区与湍流区的临界线。最后整 理出对流换热的无量纲准则式，其计算结果与实验结果的相对误差在±20%以内。 关键词：传热； TBAB； 包络化合物浆； 潜热输送 0 前言 相变材料在空调系统中有着广泛的应用。从传统的气-液相变制冷剂，到新一代的固 -液相变载冷剂，相变材料始终发挥着重要作用。使用适当的固-液相变材料替代冷水进 行冷量存储及输送，成为中央空调系统，乃至区域供冷系统[1]节能降耗的最佳方案之一。 实验研究表明，四丁基溴化铵(TBAB)包络化合物浆具有优异的相变特性、较高的相变潜 [2] 热和良好的流动性，在中央空调及区域供冷系统中显示出巨大的节能应用前景 。 TBAB 包络化合物可在常压及 0-12℃的条件下发生相变，具体的相变温度依赖于 TBAB水溶液的初始浓度。主要存在A型和B型两种结构形式的包络化合物，其中A型包 络化合物的相变潜热约为193 kJ/kg ，B 型的相变潜热约为 205 kJ/kg[3] 。包络化合物晶体 的粒径分布在 10-100 μm 之间[4]，且晶体颗粒之间不易凝聚，与其水溶液可以形成悬浊 液，具有良好的流动性。 作为一种潜热输送介质，TBAB 包络化合物浆的管内对流传热特性是重要的理论基 础，决定其应用范围和实际效果。然而，到目前为止，只有少数相关研究报道。基础研 究方面，仅有肖睿等针对 A 型包络化合物进行了水平铜管内的对流换热实验[5] 。实际应 [6, 7] 用方面，JFE 公司在 TBAB 包络化合物浆空调的应用进行了一定程度的研究和开发 ， 但其研究主要偏重于空调实用技术。除此之外，尚未发现其它有关 TBAB 包络化合物浆 相变传热的公开研究报道。本文针对 B 型包络化合物浆对流传热领域的研究空白，进行 *基金项目：科技部 863 计划(2006AA05Z254)，国家自然科学基金会--广东省联合基金(U0634005)， 广东省科技计划(2006 。 了定热流密度条件下的水平不锈钢管内传热特性的实验研究。 1 实验研究 1.1 实验装置 实验系统如图 1 所示。传热特性测试段为壁厚 1mm，内径 14mm，长 2.8m 的 304# 不锈钢管，管外包裹 30mm 厚玻璃棉耐热保温层。测试段上游留有足够长的流动发展段， 且安装一段约 0.2m 长的树脂玻璃管用于监视管内包络化合物浆的流动情况。其余管路 统一采用 PVC 管连接。 图 1 实验系统示意图 定热流边界条件通过高频开关电源直接对