【摘要】：在當(dāng)前經(jīng)濟快速發(fā)展的同時,世界各國也普遍面臨著環(huán)境破壞及能源資源緊缺問題,尋找環(huán)保型制冷劑、開發(fā)新能源以及如何高效利用能源、提升換熱器效率及性能成為研究的重點。R245fa(五氟丙烷)是國際上研發(fā)的第四代制冷劑,具有良好的熱力性能,該制冷劑在低壓冷水機組及高溫?zé)岜眯袠I(yè)的應(yīng)用具有良好前景。本文主要對R245fa在水平光管及強化管內(nèi)冷凝換熱特性進(jìn)行研究,設(shè)計并改造了水平光管及強化管內(nèi)R245fa冷凝換熱實驗臺,通過加入并聯(lián)強化管實驗管段與水平光管進(jìn)行對比實驗,得到了相應(yīng)冷凝換熱規(guī)律。本課題實驗工況為:冷凝溫度30-45°C,換熱溫差8°C,純工質(zhì)R245fa質(zhì)量流量范圍為84-191kg/m~2.s,冷卻水質(zhì)量流量范圍為732-1228kg/m2.s,實驗管段干度變化范圍0-1,研究分析了在不同工質(zhì)質(zhì)量流量、不同冷凝溫度以及不同冷卻水質(zhì)量流量下冷凝換熱系數(shù)隨干度的變化情況,對比分析水平光管及強化管冷凝換熱系數(shù)的差異,總結(jié)冷凝換熱模型并與實驗值進(jìn)行對比分析,得到以下結(jié)論:(1)純工質(zhì)R245fa在水平光管及強化管內(nèi)冷凝換熱系數(shù)受冷凝溫度、工質(zhì)質(zhì)量流量、冷卻水流量、入口干度的綜合影響。(2)冷凝換熱系數(shù)隨著工質(zhì)質(zhì)量流量的增加而增加,主要影響因素為潛熱及動力粘度,在干度范圍0.2-0.8之間水平管內(nèi)冷凝換熱系數(shù)基本呈正相關(guān)增長,隨著冷凝溫度從30-45°C的增加而下降,主要原因是冷凝溫度的改變會造成工質(zhì)的物性(壓力、密度、焓值、熵值)發(fā)生變化。(3)冷凝換熱系數(shù)隨著冷卻水質(zhì)量流量的增加而緩慢增加,主要原因是冷卻水作為能量交換的載體,對R245fa在水平管內(nèi)的換熱影響不大。(4)通過引入強化倍率得到內(nèi)螺紋管的換熱系數(shù)比水平光管的總換熱系數(shù)高1.8-2.5倍,主要原因是內(nèi)螺紋管增加了管內(nèi)的換熱面積,螺旋角與齒頂角使管內(nèi)工質(zhì)產(chǎn)生與徑向不同的二次流,增強了湍流強度,從而減薄了冷凝換熱液膜厚度,達(dá)到了強化換熱的效果。(5)通過總結(jié)冷凝換熱經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式并與實驗值進(jìn)行對比分析,水平光管與Kim關(guān)聯(lián)式誤差最小,強化管與Cavallini關(guān)聯(lián)式誤差最小,誤差均在±20%內(nèi)。本文對純工質(zhì)R245fa在水平光管及強化管中進(jìn)行冷凝換熱實驗研究,通過改變運行工況,得出不同工況下的冷凝換熱系數(shù)變化情況,通過對比分析水平光管及強化管冷凝換熱的差異,為設(shè)計高效節(jié)能的R245fa冷凝器的設(shè)計及優(yōu)化提供了參考依據(jù)。
【圖文】：

成為生活必需品，制冷空調(diào)行業(yè)成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，供暖、空調(diào)以及熱水的能源消耗占據(jù)建筑行業(yè)能源消耗的80%，因此，研究高效可靠的換熱設(shè)備成為制冷空調(diào)行業(yè)的主要任務(wù)，中國能源消耗結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。圖1-1 中國能源消費結(jié)構(gòu)Fig1-1 Energy consumption structure in China

[2]顯示：2014年成為過去有氣象記錄數(shù)據(jù)135年以來的最炎熱的一年，全球氣溫分布情況如圖1-2所示，，可以看出北美東部地區(qū)成為全球為數(shù)不多的溫度較低的地區(qū)。此外，根據(jù)相關(guān)報道，在最近二十年中，全球海平面以每年3.2mm的速度持續(xù)上升。為了應(yīng)對全球氣候變暖，各國積極響應(yīng)，制定了相應(yīng)改善措施，比如全面禁用氟氯碳化物、改善汽車使用狀況以及改善汽車的使用燃料狀況等。圖1-2 全球氣溫分布情況 圖1-3 臭氧層變化情況Fig1-2 The temperature distribution around the world Fig1-3 The change of the ozone layer臭氧層是由紫外線和氧氣相互結(jié)合之后形成為氧分子和氧原子，臭氧層中的臭氧能夠防止紫外線對動植物的直接照射，臭氧的數(shù)量一般用多布森單位（DU）表示，DU是指地球表面的空氣壓力下產(chǎn)生0.01mm的臭氧厚度所需的臭氧分子數(shù)
【學(xué)位授予單位】：天津商業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB64

【參考文獻(xiàn)】

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1 歐陽新萍;舒濤;劉冰

本文編號：2557111