含油R134a水平强化单管管外池沸腾换热的测试实验研究.pdfVIP

中国工程热物理学会 传热传质学 学术会议论文 编号：093529 含油R134a 水平强化单管管外池沸腾换热 的测试实验研究 1,2 1 2 2 费继友 李东明 张定才 何雅玲* 1 2 （大连交通大学机械工程学院，大连610028 西安交通大学能源与动力工程学院 动力工程多相流国 家重点实验室，西安710049 ） （Tel: 029 Email: yalinghe@mail.xjtu.edu.cn ） 摘要：本文对含Solest-120 冷冻油的R134a ，在饱和温度为5℃和10℃工况下，在水平高效强化管（管 Ｅ２１为C3 型管，管Ｅ２２为A1 型管）管外池沸腾换热进行了实验研究。实验结果表明：与相同管 径的光管的换热性能相比，强化管E21 、E22 的管内传热系数强化倍率分别为3.703 和3.035 。随着含 油浓度的增加，管外池沸腾换热效果得到优化，含油率为 −4 100×10 ％时的管外传热系数比含油 50 ×10−4 ％时更高，在实验研究的R134a 流速范围内，在蒸发温度为5℃时增加了3.7%-7.2%，而在 蒸发温度为 10℃时增加了0.8%-10.9% 。从含油R134a 的粘度、表面张力等的角度，对含油率高时换 热系数大的结论进行了必要的物理解释。研究对开发设计蒸发器有一定实际的指导意义。 关键词：强化管；R134a 含油工质；池沸腾传热；测试 0 前言 在制冷循环系统中，制冷剂不可避免地会含有一定的润滑油，润滑油对压缩机性能、 换热器的流动和传热以及毛细管的节流过程有重要的影响。由于润滑油主要累积在压缩 机中，因此以前的研究主要集中于润滑油对压缩机性能的影响。然而，由于气体制冷剂 的携带作用，制冷系统其它部位(如冷凝器和蒸发器) 也会有润滑油的存在，从而对换热 器的换热性能产生一定的影响。另外，换热条件的变化也会改变润滑油对换热的影响效 果，从而使得润滑油对换热器换热性能的影响变得更加复杂[1] 。目前已经开展了大量关 于润滑油对管内沸腾换热影响的研究[2-7] ，但国内外就润滑油对管外池沸腾换热影响的 研究并不多。鉴于此，本文对2 种不同结构尺寸的水平强化管进行了含油R134a 水平管 外池沸腾换热的实验研究，得出了实验管的总传热性能以及润滑油的浓度对传热的影响 规律，并从粘度和表面张力方面给出了物理解释，为进一步开展相关研究打下了基础。 1 实验测试系统 实验系统如图1 所示，主要由两部分组成：制冷剂循环系统与水循环系统。氟利昂 液体在蒸发器内被实验管内的热水加热产生饱和蒸气，蒸气上升进入冷凝器内，在水平 管外表面被冷却水冷凝成液体。冷凝液汇流后经凝液量筒流回至蒸发器内。加热水由恒 温热水箱流经流量计进入实验段，然后经出口水箱流回至恒温热水箱，完成一个循环。 当测量加热水流量时，冷却水由出口水箱直接流至称重水箱，再流回恒温热水箱。冷却 基金项目：中国博士后科学基金 (NO.20060400997) ；辽宁省自然科学基金(NO. 水同样完成这样一个循环，进入恒温冷水箱。 温度测点布置方式为：沿蒸发器、冷凝器顶部四等分别布置三个温度传感器以测量 制冷剂温度；分别在冷凝器、蒸发器进出口各布置一个温度传感器以测量水的温度。所 用传感器均采用A 级精度铂电阻。压力测点布置方式：分别在冷凝器、蒸发器顶部布置 一个压力测点。测量仪表为0.075 级Rosemount 绝压变送器。通过数据采集系统实现对 压力及温度信号的自动采集，数据采集系统由Keithley 2700 型六位半数字万用表、7708 程控开关和PC 机组成。分别在蒸发温