新型共沸混合工质HC170FC116沸腾传热实验研究.pdf

中国工程热物理学会 传热传质学 学术会议论文 编号：063293 170／FC11 新型共沸混合工质HC 6沸腾传 热实验研究禾 张立强1公茂琼2吴剑峰2徐烈1 I上海交通大学低温与制冷研究所上海200030 2中国科学院理化技术研究所北京100080 摘要：实验测量了新型共沸混合工质HCl70／Fcll6的池核沸腾传热特性。实验测量的加热面为紫铜表 kWIm2～300kWIm 面，热流密度范围为50 2．同时实验结果与复叠温区常用制冷剂R503和R508B的 I旦l归得到了共沸混合工质传热系数计算关联式，此关联式的计算值与实验数据的偏差在±10％以内． 关键词：混合工质；共沸；沸腾传热；传热系数 1前言 随着科学技术的发展，对于制冷温度在一80C左右的需求越来越多，如半导体、军 事工业以及低温环境模拟等领域。对于一80。C温区的复叠制冷系统，低温级传统的制冷 工质为HFCl3和R503。由于以上两种工质对臭氧层有严重的破坏作用将面临被禁用。为 氟化物组成，其温室效应非常大。而且，由于R508系列制冷工质全部由氟化物组成， 与润滑油的互溶性很差，在低温下容易导致出现润滑油固相析出而堵塞节流元件，降低 了系统运行的可靠性。因此对于复叠温区制冷系统需要开发新的替代工质来解决这一问 题。中国科学院理化技术研究所幢一1近期推出了新型共沸混合工质HCl70／FCll6具有作 为此温区替代工质的巨大潜力。然而对于一种新型的替代混合工质，可靠的沸腾换热基 础数据和换热系数的计算关联式是换热器设计、设备改型等各项工作开展的基础。而且 作为替代物的混合工质与原纯工质相比，在传热特性上还存在一定的差异。冈此对此新 型替代工质的传热特性进行深入的研究成为当前需要解决的最为紧迫的任务之一。 本文的目的就是从热流密度和组分浓度变化两方面入手，研究新型共沸混合工质 ‘国家自然科学基金资助项目，资助u． 315 通过对混合：[质沸腾换热系数影响因素的分析以及对实验数据回归分析，得到共沸混合 ：[质沸腾传热系数的计算关联式。 2实验装置 图l为本文实验装置示意图。加热表面为直径25mm的紫铜棒5的上端面，其同定 。在不锈钢沸腾容器7的底部。通过功率调节器12来调节电加热器4的加热热流。加热 热流和加热面温度根据铜棒上的三个等距测温点，按照傅立叶定律线性外推的方法来计 算。沸腾容器7内的压力由精密压力变送器输出，当容器内的压力高出设定值时，电磁 阀13自动打开，液氮杜瓦14内的液氮输入到冷凝器8中使工质冷凝，从而保证了容器 内的压力恒定j混合工质的配置采用精度为0．1g的精密天平称重测量山各个组分的初 始配比。在沸腾容器中部和底部分别用细毛细管对工质采样，然后与气相色谱仪1连接 进行组分浓度测量。 实验共采用了5个Ptl00铂电阻温度计，每只温度计都经过了中国科学院低温计量 站标定，温度测量的不确定度为±O．1K。所用的PMP4010型压力变送采用精度为0．05 ％级的活赛式压力计标定，压力测量的不确定度为±1kPa。汽液相组分浓度采用SP一 3400型气相色谱仪进行测量，其组分测量的不确定度为±O．1％。沸腾传热系数的不确 数的不确定度为12％～9％。详细设备介绍见文献聆1。 l、气相色谱仪2、真空泵3、真空罩4、电 图2HCl70／Fcll6在不同热流密度下的沸腾换热系 加热器5、紫铜棒6、铂电阻温度计7、沸腾 数曲线 容器8、冷凝器9、连通阀10、温度、压力 采集系统ll、工质储罐12、功率调节器13、 电磁阀14、液氮杜瓦 ‘ 图l沸腾传热实验装置示意图