R245fa水平光管及强化管内冷凝换热实验研究

发布时间：2019-11-07 04:55

【摘要】：在当前经济快速发展的同时,世界各国也普遍面临着环境破坏及能源资源紧缺问题,寻找环保型制冷剂、开发新能源以及如何高效利用能源、提升换热器效率及性能成为研究的重点。R245fa(五氟丙烷)是国际上研发的第四代制冷剂,具有良好的热力性能,该制冷剂在低压冷水机组及高温热泵行业的应用具有良好前景。本文主要对R245fa在水平光管及强化管内冷凝换热特性进行研究,设计并改造了水平光管及强化管内R245fa冷凝换热实验台,通过加入并联强化管实验管段与水平光管进行对比实验,得到了相应冷凝换热规律。本课题实验工况为:冷凝温度30-45°C,换热温差8°C,纯工质R245fa质量流量范围为84-191kg/m~2.s,冷却水质量流量范围为732-1228kg/m2.s,实验管段干度变化范围0-1,研究分析了在不同工质质量流量、不同冷凝温度以及不同冷却水质量流量下冷凝换热系数随干度的变化情况,对比分析水平光管及强化管冷凝换热系数的差异,总结冷凝换热模型并与实验值进行对比分析,得到以下结论:(1)纯工质R245fa在水平光管及强化管内冷凝换热系数受冷凝温度、工质质量流量、冷却水流量、入口干度的综合影响。(2)冷凝换热系数随着工质质量流量的增加而增加,主要影响因素为潜热及动力粘度,在干度范围0.2-0.8之间水平管内冷凝换热系数基本呈正相关增长,随着冷凝温度从30-45°C的增加而下降,主要原因是冷凝温度的改变会造成工质的物性(压力、密度、焓值、熵值)发生变化。(3)冷凝换热系数随着冷却水质量流量的增加而缓慢增加,主要原因是冷却水作为能量交换的载体,对R245fa在水平管内的换热影响不大。(4)通过引入强化倍率得到内螺纹管的换热系数比水平光管的总换热系数高1.8-2.5倍,主要原因是内螺纹管增加了管内的换热面积,螺旋角与齿顶角使管内工质产生与径向不同的二次流,增强了湍流强度,从而减薄了冷凝换热液膜厚度,达到了强化换热的效果。(5)通过总结冷凝换热经验关联式并与实验值进行对比分析,水平光管与Kim关联式误差最小,强化管与Cavallini关联式误差最小,误差均在±20%内。本文对纯工质R245fa在水平光管及强化管中进行冷凝换热实验研究,通过改变运行工况,得出不同工况下的冷凝换热系数变化情况,通过对比分析水平光管及强化管冷凝换热的差异,为设计高效节能的R245fa冷凝器的设计及优化提供了参考依据。
【图文】：

中国能源,消费结构,制冷空调,能源消耗

成为生活必需品，制冷空调行业成为国民经济的支柱产业，供暖、空调以及热水的能源消耗占据建筑行业能源消耗的80%，因此，研究高效可靠的换热设备成为制冷空调行业的主要任务，中国能源消耗结构如图1-1所示。图1-1 中国能源消费结构Fig1-1 Energy consumption structure in China

分布情况,分布情况,臭氧层,紫外线

[2]显示：2014年成为过去有气象记录数据135年以来的最炎热的一年，全球气温分布情况如图1-2所示，，可以看出北美东部地区成为全球为数不多的温度较低的地区。此外，根据相关报道，在最近二十年中，全球海平面以每年3.2mm的速度持续上升。为了应对全球气候变暖，各国积极响应，制定了相应改善措施，比如全面禁用氟氯碳化物、改善汽车使用状况以及改善汽车的使用燃料状况等。图1-2 全球气温分布情况图1-3 臭氧层变化情况Fig1-2 The temperature distribution around the world Fig1-3 The change of the ozone layer臭氧层是由紫外线和氧气相互结合之后形成为氧分子和氧原子，臭氧层中的臭氧能够防止紫外线对动植物的直接照射，臭氧的数量一般用多布森单位（DU）表示，DU是指地球表面的空气压力下产生0.01mm的臭氧厚度所需的臭氧分子数
【学位授予单位】：天津商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB64

【参考文献】