基于制冷剂沿程相变的蒸发器强化换热实验研究

发布时间：2021-01-22 03:42

　　流动沸腾传热发生在石油、化工等各个行业的重要环节,更是制冷系统蒸发器内的主要换热过程,换热器传热性能的优劣直接影响系统性能的优劣,因此,研究强化换热技术对系统的节能性以及运行稳定性都具有重要意义。本文从制冷剂侧对流换热入手,探究一种通过改变制冷剂在管内的干度以此提高制冷剂测对流换热效率的方法。首先通过MATLAB软件编程调用Refprop软件中的物性参数,以水为载冷剂、R134a为制冷剂对一个使用套管式蒸发器的间接冷却制冷系统建立了传热模型,利用数值模拟的方法研究了制冷剂侧对流换热系数对系统运行的影响,得出以下结论:制冷剂侧对流换热系数每增加100W·m^-2·℃^-1,在制冷剂侧对流换热系数为904W·m^-2·℃^-1至1300W·m^-2·℃^-1的条件下,换热面积减小1.5%至2.7%,在制冷剂侧对流换热系数为1400W·m^-2·℃^-1至2000W·m^-2·℃^-1的条件下,... 

【文章来源】：天津商业大学天津市

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

单级压缩制冷系统原理图及相应的p-h图

第三章强化换热实验系统与数据处理20第三章强化换热实验系统与数据处理本文的主要研究内容为：基于制冷剂在蒸发器内的沿程相变，探究一种通过改变制冷剂在管内分布流型，从而提高制冷剂侧对流换热系数的方法。为此，搭建了强化换热实验台，以R134a作为系统的制冷剂，在实验前对实验台作了调试，并对系统进行了热平衡实验，以此保证实验数据的可靠性。3.1实验系统介绍3.1.1系统结构及原理图3-1所示为本实验系统的原理图，图中展示了试验段、预热段以及补液段的部分细节，并对系统中部分压力、温度测量点进行了标注。图3-1强化换热实验系统原理图Fig.3-1SchematicdiagramoftheenhancedheattransferexperimentalsystemA-压缩机；B-冷凝器；C-储液器；D-精密手动节流阀；E-蒸发管段；F-电加热丝；G-保温材料；H-220V交流电调压器；I-升压变压器；J-过热管段；P-压力测点；T-温度测点；M-质量流量测点

第三章强化换热实验系统与数据处理23图3-3电加热丝缠绕方式示意图Fig.3-3Schematicdiagramofwindingmodeofelectricheatingwire自冷凝器流出的过冷制冷剂液体分两路，一路制冷剂经节流后进入预热段，经过预热后制冷剂进入干度为0的饱和状态，之后制冷剂进入实验段；另一路制冷剂经节流后进入补液段，在补液段中被加热到饱和状态后进入实验段的补液点。由于三段管路的具体功能不同，因此在具体参数上有所差异，表3-1对三段管路的内外管径、长度和最大电加热功率做了详细记录。表3-1实验段、预热段以及补液段的参数Table3-1Parametersoftestsection,preheatingsectionandreplenishrefrigerantsection内径/mm外径/mm长度/mm最大加热流密度/kWm-2保温棉厚度/mm实验管段8.51230002250预热管段8.51210002550补液管段4.6645028403.2实验参数测量及数据采集3.2.1测量参数与测量仪器实验中主要通过制冷剂的压力和温度状态，结合压焓图和判断制冷剂的状态，并求其参数，因此压力和温度是两个重要的测量参数。实验设计的主要思路是通过测量电加热量求出热流密度，再结合实验段的铜管外壁温度求出铜管内壁温度，最终求得实验段铜管内某点的制冷剂对流换热系数，因此，功率的测量对实验也至关重要。除了电加热丝，需要测量功率的设备还有压缩机。选用建林工控牌PT100热电阻作为温度的测量仪器，并对所有用与实验的PT100进行标定。该款Pt100的精度为±0.05℃，且其测温头规格为2*2.3*1.1mm，与铜管外表面能较好贴合。除图3-1所标注的测温点外，还在预热段出口和补液段出口位置布置了温度测点，在实验段，在沿换热管轴向每隔200mm的截面处布置一个测温点，具体布置情况如图3-4(a)所示。由于重力的影响，制冷剂在水平管内流动沸腾传热会出?

【参考文献】：
期刊论文
[1]R290在小管径水平微肋管内沸腾传热的实验研究[J]. 王乐乐,戴源德,田思瑶,林秦汉.  化工学报. 2020(03)
[2]双级氨压缩制冷系统供液及制冷量失稳问题分析[J]. 陈建刚,刘辉,李康,杨明.  低温与特气. 2019(03)
[3]制冷剂种类与翅片管换热器管径的匹配特性[J]. 张浩,李金波,赵夫峰,黄云,樊超超,刘浩,晏刚.  制冷学报. 2019(02)
[4]定壁温条件下竖直管内沸腾传热特性研究[J]. 张承虎,魏继宏,王欣,张建利.  可再生能源. 2019(04)
[5]变频压缩机对双蒸发器并联重力供液系统的影响[J]. 李新平,臧润清,张秋玉,李延贺,张晨旭.  低温与超导. 2019(01)
[6]流路布置对蒸发器除湿性能的影响[J]. 杨哲,张浩,邓海钊,程超,刘迎文.  家电科技. 2018(S1)
[7]再循环系统中水平管式降膜蒸发器的性能研究[J]. 马慧齐,李应林,林柳.  制冷技术. 2018(06)
[8]基于高速摄像的直管内多相流动特性研究进展[J]. 饶永超,丁博洋,王树立,吕晓方,廉明明.  科技通报. 2018(10)
[9]R410A与R134a应用于车用热泵空调平行流蒸发器的模拟研究[J]. 杨卫芳,桂超.  低温与超导. 2018(10)
[10]蒸发器流路优化对重力再循环制冷系统性能的影响[J]. 臧润清,王赫.  热科学与技术. 2018(04)

硕士论文
[1]R744/R290热泵系统用蒸发器性能优化研究[D]. 欧阳怀瀑.郑州大学 2019
[2]动力型热管内R134a流动沸腾过程的特性研究[D]. 李晓花.青岛大学 2016
[3]混合制冷剂R32/R290水平管内沸腾换热的实验研究[D]. 刘芳.华中科技大学 2015
[4]采用流型调控原理强化水平管内沸腾传热的实验研究[D]. 牛志愿.华北电力大学 2014
[5]制冷剂管内强制对流换热的可视化研究[D]. 孙志利.天津商业大学 2010
[6]R134a卧式螺旋管内流动沸腾阻力及传热特性研究[D]. 吴贤栋.山东大学 2009



本文编号：2992482