泡沫金属在制冷空调系统内的传热与流动特性研究
发布时间：2021-11-11 23:25
泡沫金属作为一种新型多孔高效导热材料,在强化换热方面具有独特的优势,其在气液两相制冷剂工质中呈现出有别于单相工质的传热和流动特性。针对多种不同制冷剂工质,从单管、换热器、相变蓄能三个方面,对制冷空调系统中泡沫金属的传热强化与流动特性进行分析,并对后续的研究提出建议,可为制冷空调系统的提效和制冷剂工质的减充提供借鉴。
【文章来源】：家电科技. 2020,(S1)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
10℃饱和温度下热流密度与沸腾传热系数关系曲线[3]
图1 10℃饱和温度下热流密度与沸腾传热系数关系曲线[3]以垂直管为研究对象[6,7]，文献[6]采用多相混合模型，对制冷剂R134a在金属泡沫填充垂直管内的自然对流沸腾换热进行了数值模拟。分析了外加热流、孔隙率、PPI和管直径对温度、液体饱和度等因素的影响。发现液体饱和度在管子出口处达到最小值，干燥点始终出现在管长的后半部分。还发现PPI相同时，较小管直径和较高孔隙率会导致整个泡沫金属管的温度变化较大，这与之前的研究结果一致。文献[7]实验研究其水力性能和热工性能，发现泡沫金属的存在会带来一定压降，但可显著提高传热系数和Nusselt数，并预测给出了质量流量范围3～40 kg/m2时的制冷剂压力降和Nusselt数。
泡沫金属的存在除了对制冷剂的压降有一定影响外，还会影响到制冷剂的流型。胡海涛[9]等观测了R410A在内径7.9 mm水平管内的两相流动模式，对其段状流、塞状流及环状流进行分析研究，并建立流型图。发现段状流、塞状流、环状流随着干度的增加而依次出现，泡沫金属有利于环状流的形成，并且高孔密度的泡沫金属会促进环状流在制冷剂质量流量和干度较小处形成。如图1所示，与Zhao[5]等人得到的流型图对比发现，均显示了质流密度>100 kgm-2s-1时的环状流，此时整个管内表面总是被液体润湿；还发现泡沫金属管内流型的过渡准则与光管相同，这意味着泡沫金属对流型过渡的影响不大。制冷剂在系统中运行时，不可避免会携带一部分润滑油，研究人员对R410A与润滑油VG68的混合物在泡沫金属管内的相应特性也开展了研究[10-13]，包括泡沫金属结构、润滑油、管径等因素对换热的影响情况。
【参考文献】：
期刊论文
[1]泡沫金属结构对池沸腾换热特性的影响[J]. 胡晨昱,赖展程,胡海涛,韩维哲. 制冷学报. 2019(06)
[2]热泵空调系统中相变蓄热特性及系统性能试验研究[J]. 陈华,李戈,杨亚星,柳秀丽,刘园园,闫佳. 流体机械. 2019(09)
[3]压缩和开通道对泡沫金属沸腾传热性能影响研究[J]. 李通,吴晓敏,马强. 工程热物理学报. 2019(07)
[4]泡沫铜对相变蓄热系统蓄热性能影响的实验研究[J]. 陈华,柳秀丽,杨亚星. 热科学与技术. 2019(03)
[5]开孔泡沫铝对水冻结过冷度影响的试验研究[J]. 杨会林,杲东彦,刘木森,周翾,李志鹏. 南京工程学院学报(自然科学版). 2015(04)
[6]泡沫金属管内含油制冷剂流动沸腾的压降特性[J]. 胡海涛,朱禹,彭浩,丁国良,孙硕. 化工学报. 2014(S2)
[7]含油制冷剂在泡沫金属圆管内流动沸腾的换热特性[J]. 胡海涛,朱禹,丁国良,孙硕. 制冷学报. 2013(01)
[8]泡沫金属对圆管内R410A流动沸腾压降特性的影响[J]. 孙硕,胡海涛,丁国良,朱禹. 化工学报. 2012(11)
[9]泡沫金属对含油制冷剂管内流动沸腾换热特性的影响[J]. 胡海涛,朱禹,孙硕,丁国良,庄大伟,景尧龙. 工程热物理学报. 2012(06)
[10]高浓度润滑油对泡沫金属池沸腾特性的影响[J]. 胡海涛,朱禹,丁国良,彭浩,庄大伟. 工程热物理学报. 2011(11)
硕士论文
[1]泡沫金属对相变蓄热箱强化换热特性研究[D]. 杨亚星.天津商业大学 2018
[2]紧凑式换热器优化设计及其相变传热研究[D]. 牛玲.郑州大学 2016
[3]中孔隙率泡沫镁合金散热性能研究[D]. 南森.太原科技大学 2016
[4]固氮低温蓄冷特性研究[D]. 贾红.上海交通大学 2016
[5]填充泡沫金属换热管内含油制冷剂流动沸腾换热与压降特性研究[D]. 孙硕.上海交通大学 2013
本文编号：3489744
【文章来源】：家电科技. 2020,(S1)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
10℃饱和温度下热流密度与沸腾传热系数关系曲线[3]
图1 10℃饱和温度下热流密度与沸腾传热系数关系曲线[3]以垂直管为研究对象[6,7]，文献[6]采用多相混合模型，对制冷剂R134a在金属泡沫填充垂直管内的自然对流沸腾换热进行了数值模拟。分析了外加热流、孔隙率、PPI和管直径对温度、液体饱和度等因素的影响。发现液体饱和度在管子出口处达到最小值，干燥点始终出现在管长的后半部分。还发现PPI相同时，较小管直径和较高孔隙率会导致整个泡沫金属管的温度变化较大，这与之前的研究结果一致。文献[7]实验研究其水力性能和热工性能，发现泡沫金属的存在会带来一定压降，但可显著提高传热系数和Nusselt数，并预测给出了质量流量范围3～40 kg/m2时的制冷剂压力降和Nusselt数。
泡沫金属的存在除了对制冷剂的压降有一定影响外，还会影响到制冷剂的流型。胡海涛[9]等观测了R410A在内径7.9 mm水平管内的两相流动模式，对其段状流、塞状流及环状流进行分析研究，并建立流型图。发现段状流、塞状流、环状流随着干度的增加而依次出现，泡沫金属有利于环状流的形成，并且高孔密度的泡沫金属会促进环状流在制冷剂质量流量和干度较小处形成。如图1所示，与Zhao[5]等人得到的流型图对比发现，均显示了质流密度>100 kgm-2s-1时的环状流，此时整个管内表面总是被液体润湿；还发现泡沫金属管内流型的过渡准则与光管相同，这意味着泡沫金属对流型过渡的影响不大。制冷剂在系统中运行时，不可避免会携带一部分润滑油，研究人员对R410A与润滑油VG68的混合物在泡沫金属管内的相应特性也开展了研究[10-13]，包括泡沫金属结构、润滑油、管径等因素对换热的影响情况。
【参考文献】：
期刊论文
[1]泡沫金属结构对池沸腾换热特性的影响[J]. 胡晨昱,赖展程,胡海涛,韩维哲. 制冷学报. 2019(06)
[2]热泵空调系统中相变蓄热特性及系统性能试验研究[J]. 陈华,李戈,杨亚星,柳秀丽,刘园园,闫佳. 流体机械. 2019(09)
[3]压缩和开通道对泡沫金属沸腾传热性能影响研究[J]. 李通,吴晓敏,马强. 工程热物理学报. 2019(07)
[4]泡沫铜对相变蓄热系统蓄热性能影响的实验研究[J]. 陈华,柳秀丽,杨亚星. 热科学与技术. 2019(03)
[5]开孔泡沫铝对水冻结过冷度影响的试验研究[J]. 杨会林,杲东彦,刘木森,周翾,李志鹏. 南京工程学院学报(自然科学版). 2015(04)
[6]泡沫金属管内含油制冷剂流动沸腾的压降特性[J]. 胡海涛,朱禹,彭浩,丁国良,孙硕. 化工学报. 2014(S2)
[7]含油制冷剂在泡沫金属圆管内流动沸腾的换热特性[J]. 胡海涛,朱禹,丁国良,孙硕. 制冷学报. 2013(01)
[8]泡沫金属对圆管内R410A流动沸腾压降特性的影响[J]. 孙硕,胡海涛,丁国良,朱禹. 化工学报. 2012(11)
[9]泡沫金属对含油制冷剂管内流动沸腾换热特性的影响[J]. 胡海涛,朱禹,孙硕,丁国良,庄大伟,景尧龙. 工程热物理学报. 2012(06)
[10]高浓度润滑油对泡沫金属池沸腾特性的影响[J]. 胡海涛,朱禹,丁国良,彭浩,庄大伟. 工程热物理学报. 2011(11)
硕士论文
[1]泡沫金属对相变蓄热箱强化换热特性研究[D]. 杨亚星.天津商业大学 2018
[2]紧凑式换热器优化设计及其相变传热研究[D]. 牛玲.郑州大学 2016
[3]中孔隙率泡沫镁合金散热性能研究[D]. 南森.太原科技大学 2016
[4]固氮低温蓄冷特性研究[D]. 贾红.上海交通大学 2016
[5]填充泡沫金属换热管内含油制冷剂流动沸腾换热与压降特性研究[D]. 孙硕.上海交通大学 2013
本文编号：3489744
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