泡沫金屬作為一種新型多孔高效導(dǎo)熱材料,在強(qiáng)化換熱方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),其在氣液兩相制冷劑工質(zhì)中呈現(xiàn)出有別于單相工質(zhì)的傳熱和流動(dòng)特性。針對(duì)多種不同制冷劑工質(zhì),從單管、換熱器、相變蓄能三個(gè)方面,對(duì)制冷空調(diào)系統(tǒng)中泡沫金屬的傳熱強(qiáng)化與流動(dòng)特性進(jìn)行分析,并對(duì)后續(xù)的研究提出建議,可為制冷空調(diào)系統(tǒng)的提效和制冷劑工質(zhì)的減充提供借鑒。 

【文章來(lái)源】：家電科技. 2020,(S1)

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10℃飽和溫度下熱流密度與沸騰傳熱系數(shù)關(guān)系曲線(xiàn)[3]

圖1 10℃飽和溫度下熱流密度與沸騰傳熱系數(shù)關(guān)系曲線(xiàn)[3]以垂直管為研究對(duì)象[6,7]，文獻(xiàn)[6]采用多相混合模型，對(duì)制冷劑R134a在金屬泡沫填充垂直管內(nèi)的自然對(duì)流沸騰換熱進(jìn)行了數(shù)值模擬。分析了外加熱流、孔隙率、PPI和管直徑對(duì)溫度、液體飽和度等因素的影響。發(fā)現(xiàn)液體飽和度在管子出口處達(dá)到最小值，干燥點(diǎn)始終出現(xiàn)在管長(zhǎng)的后半部分。還發(fā)現(xiàn)PPI相同時(shí)，較小管直徑和較高孔隙率會(huì)導(dǎo)致整個(gè)泡沫金屬管的溫度變化較大，這與之前的研究結(jié)果一致。文獻(xiàn)[7]實(shí)驗(yàn)研究其水力性能和熱工性能，發(fā)現(xiàn)泡沫金屬的存在會(huì)帶來(lái)一定壓降，但可顯著提高傳熱系數(shù)和Nusselt數(shù)，并預(yù)測(cè)給出了質(zhì)量流量范圍3～40 kg/m2時(shí)的制冷劑壓力降和Nusselt數(shù)。

泡沫金屬的存在除了對(duì)制冷劑的壓降有一定影響外，還會(huì)影響到制冷劑的流型。胡海濤[9]等觀(guān)測(cè)了R410A在內(nèi)徑7.9 mm水平管內(nèi)的兩相流動(dòng)模式，對(duì)其段狀流、塞狀流及環(huán)狀流進(jìn)行分析研究，并建立流型圖。發(fā)現(xiàn)段狀流、塞狀流、環(huán)狀流隨著干度的增加而依次出現(xiàn)，泡沫金屬有利于環(huán)狀流的形成，并且高孔密度的泡沫金屬會(huì)促進(jìn)環(huán)狀流在制冷劑質(zhì)量流量和干度較小處形成。如圖1所示，與Zhao[5]等人得到的流型圖對(duì)比發(fā)現(xiàn)，均顯示了質(zhì)流密度>100 kgm-2s-1時(shí)的環(huán)狀流，此時(shí)整個(gè)管內(nèi)表面總是被液體潤(rùn)濕；還發(fā)現(xiàn)泡沫金屬管內(nèi)流型的過(guò)渡準(zhǔn)則與光管相同，這意味著泡沫金屬對(duì)流型過(guò)渡的影響不大。制冷劑在系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)，不可避免會(huì)攜帶一部分潤(rùn)滑油，研究人員對(duì)R410A與潤(rùn)滑油VG68的混合物在泡沫金屬管內(nèi)的相應(yīng)特性也開(kāi)展了研究[10-13]，包括泡沫金屬結(jié)構(gòu)、潤(rùn)滑油、管徑等因素對(duì)換熱的影響情況。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]泡沫金屬結(jié)構(gòu)對(duì)池沸騰換熱特性的影響[J]. 胡晨昱,賴(lài)展程,胡海濤,韓維哲.  制冷學(xué)報(bào). 2019(06)
[2]熱泵空調(diào)系統(tǒng)中相變蓄熱特性及系統(tǒng)性能試驗(yàn)研究[J]. 陳華,李戈,楊亞星,柳秀麗,劉園園,閆佳.  流體機(jī)械. 2019(09)
[3]壓縮和開(kāi)通道對(duì)泡沫金屬沸騰傳熱性能影響研究[J]. 李通,吳曉敏,馬強(qiáng).  工程熱物理學(xué)報(bào). 2019(07)
[4]泡沫銅對(duì)相變蓄熱系統(tǒng)蓄熱性能影響的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 陳華,柳秀麗,楊亞星.  熱科學(xué)與技術(shù). 2019(03)
[5]開(kāi)孔泡沫鋁對(duì)水凍結(jié)過(guò)冷度影響的試驗(yàn)研究[J]. 楊會(huì)林,杲東彥,劉木森,周翾,李志鵬.  南京工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(04)
[6]泡沫金屬管內(nèi)含油制冷劑流動(dòng)沸騰的壓降特性[J]. 胡海濤,朱禹,彭浩,丁國(guó)良,孫碩.  化工學(xué)報(bào). 2014(S2)
[7]含油制冷劑在泡沫金屬圓管內(nèi)流動(dòng)沸騰的換熱特性[J]. 胡海濤,朱禹,丁國(guó)良,孫碩.  制冷學(xué)報(bào). 2013(01)
[8]泡沫金屬對(duì)圓管內(nèi)R410A流動(dòng)沸騰壓降特性的影響[J]. 孫碩,胡海濤,丁國(guó)良,朱禹.  化工學(xué)報(bào). 2012(11)
[9]泡沫金屬對(duì)含油制冷劑管內(nèi)流動(dòng)沸騰換熱特性的影響[J]. 胡海濤,朱禹,孫碩,丁國(guó)良,莊大偉,景堯龍.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2012(06)
[10]高濃度潤(rùn)滑油對(duì)泡沫金屬池沸騰特性的影響[J]. 胡海濤,朱禹,丁國(guó)良,彭浩,莊大偉.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2011(11)

碩士論文
[1]泡沫金屬對(duì)相變蓄熱箱強(qiáng)化換熱特性研究[D]. 楊亞星.天津商業(yè)大學(xué) 2018
[2]緊湊式換熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)及其相變傳熱研究[D]. 牛玲.鄭州大學(xué) 2016
[3]中孔隙率泡沫鎂合金散熱性能研究[D]. 南森.太原科技大學(xué) 2016
[4]固氮低溫蓄冷特性研究[D]. 賈紅.上海交通大學(xué) 2016
[5]填充泡沫金屬換熱管內(nèi)含油制冷劑流動(dòng)沸騰換熱與壓降特性研究[D]. 孫碩.上海交通大學(xué) 2013



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