【摘要】：隨著溫室效應的加重,限制使用高GWP值的制冷劑已經(jīng)成為了一種趨勢,尋找環(huán)保的替代制冷劑,已經(jīng)成了人們所面臨的、必須迫切解決的問題。R290是R22理想的替代制冷劑之一,擁有出色的環(huán)保性能和熱物性質(zhì),但存在可燃性的安全問題。為了降低R290可燃性風險,需要盡可能減少制冷系統(tǒng)中R290的充灌量,而冷凝器通常和壓縮機組合成房間空調(diào)器的室外機,較易發(fā)生燃爆性危險,冷凝器傳熱管的小徑化可在滿足同等散熱要求的條件下減少R290的充灌量,為此,有必要對R290在小管徑水平傳熱管內(nèi)的凝結(jié)換熱進行研究。論文主要工作如下:設(shè)計并搭建了流動凝結(jié)換熱實驗臺,對R290在小管徑水平管內(nèi)的凝結(jié)換熱特性進行實驗研究。實驗選取的管型為光滑管和微肋管,管內(nèi)徑分別為6mm和4mm。實驗工況設(shè)定飽和溫度為40℃、50℃和55℃,質(zhì)量流速為100~300kg/(m2·s),干度范圍為0~1,熱流密度為3~10kW/m2。通過對實驗數(shù)據(jù)的處理,分析了干度、質(zhì)量流速、飽和溫度、熱流密度和管型管徑對R290管內(nèi)凝結(jié)換熱的影響。研究表明,一定工況下,R290的管內(nèi)凝結(jié)換熱系數(shù)隨著質(zhì)量流速和干度增大而增大。相同工況下,熱流密度增加,凝結(jié)換熱系數(shù)隨之增加;飽和溫度增加,凝結(jié)換熱系數(shù)隨之減小;管徑越小,凝結(jié)換熱系數(shù)越大。微肋管內(nèi)的整體凝結(jié)換熱系數(shù)大于光滑管,但在高干度工況下微肋管強化換熱性能會有所削弱;質(zhì)量流速和飽和溫度對R290在不同管型內(nèi)凝結(jié)換熱的影響不完全相同。并提出在R290的冷凝器設(shè)計中,存在最佳熱流密度使所設(shè)計的冷凝器在常規(guī)工況下凝結(jié)換熱性能最佳而能耗增加較少。通過將Chang、Cavallini、Thome、Yu、Kedzierski關(guān)聯(lián)式的預測數(shù)據(jù)與所得實驗數(shù)據(jù)進行對比,分析了現(xiàn)有關(guān)聯(lián)式的優(yōu)點與不足。指出通過對凝結(jié)換熱過程的流型細化和換熱特性研究,能夠提高關(guān)聯(lián)式對R290小管徑傳熱管內(nèi)凝結(jié)換熱的預測精度。現(xiàn)有關(guān)聯(lián)式中,Cavallini關(guān)聯(lián)式對小管徑光滑管和微肋管的預測精度均為最高,Thome關(guān)聯(lián)式對光滑管的預測精度較好,Chang、Thome、Yu、Kedzierski關(guān)聯(lián)式對微肋管預測精度則不夠理想。
【圖文】：

于實驗段換熱總量有限，為了提高實驗精度，恒溫加熱器所設(shè)定的溫度通常比管內(nèi)制冷劑的飽和溫度低 8~10℃，從而使實驗段冷卻水的進出口水溫在 2℃以上，以保證測量精度。過冷劑循環(huán)的主要功能是對從實驗段出來的 R290 氣液混合物進行過冷，一方面能夠避免氣液混合物進入之后的質(zhì)量流量計，影響質(zhì)量流量計的正常工作，另一方面保證了實驗臺管路的熱平衡。為了保證過冷段的有效性，在參數(shù)設(shè)計時，假設(shè)從實驗段出來的 R290 干度為 1，計算了設(shè)計質(zhì)量流量下過冷段所需最大換熱功率。為實現(xiàn)這一目的，本文采用型號為 8-12AC 的風冷冷水機組提供流量為 0~5L/min，溫度為-5℃~5℃的 30%乙二醇冷卻劑作為過冷段冷源。過冷劑循環(huán)的流程為：設(shè)定溫度的過冷冷卻劑從冷水機的水箱組出來，經(jīng)過流量調(diào)節(jié)閥逆流進入過冷段，將過冷段內(nèi)的 R290 過冷成為過冷液態(tài)，之后經(jīng)過電磁流量計回到冷水機組的水箱。實驗臺所采用儲液罐的角閥上連接了充灌頭和系統(tǒng)壓力表，通過角閥開關(guān)和充灌頭的手閥開關(guān)，可以對充灌頭進行二次密封，從而強化系統(tǒng)的氣密性；系統(tǒng)壓力表能夠?qū)ο到y(tǒng)整體壓力進行觀測。

圖 2.2 實驗系統(tǒng)實物圖驗段結(jié)構(gòu)段為紫銅套管換熱器，結(jié)構(gòu)如圖 2.3 所示。實驗段的內(nèi)管通過管路連接，并在換熱段的進出口位置留有壓力傳感器接口；密封，并分別在兩側(cè)留有冷卻水進出通道，通道方向與制冷。在制冷劑的進出口用錫箔紙包有 T 型熱電偶，能夠?qū)χ评湫袦y量。通過壓力傳感器和熱電偶所采集的數(shù)據(jù)，，能夠計算度。
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB64

【參考文獻】

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本文編號：2573487