R410A在竖直管内蒸气向上流动凝结换热实验研究

发布时间：2017-09-12 23:06

  本文关键词：R410A在竖直管内蒸气向上流动凝结换热实验研究

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【摘要】：本文通过实验方法,探讨了制冷剂R410A干饱和蒸气在竖直方向垂直向上流动凝结换热条件下的凝结液膜表面流动特征、凝结换热系数和压降的特性。实验采用了具有可视窗的竖直矩形槽道实验件、光滑铜管换热实验件和内螺纹铜管换热实验件,分析讨论了蒸气质量流量的影响,制冷剂的饱和温度、管长、热流密度等因素对凝结换热系数的影响。比较了内螺纹管和光滑管在相同的冷却水入口条件下的换热能力和压力损失能力,对现有的一些广泛应用的光滑管内和内螺纹管内的换热关联式进行了适用性评价分析。最后通过实验数据的回归分析,获得了适用于蒸气向上流动凝结换热的光滑管内和内螺纹管内换热关联式和适用于内螺纹管内的摩阻压降关联式。 竖直矩形槽道内的可视化实验中,通过高速摄影仪拍摄手段,观察了制冷剂R410A干饱和蒸气在水力直径为14.34mm、长度为160mm的竖直矩形槽道内垂直向上流动凝结过程中壁面液膜的流动特征。实验结果表明：在质量流速范围为1.8-23kg/m2s实验条件下,随着质量流速的增大,壁面出现假滴状流动和层流波状流动,并且随着质量流速的增大凝结液膜逐渐增厚,液膜表面波动亦更加明显；槽道内的平均凝结换热系数随质量流速的增大出现先增大后减小的趋势。实验得到沿槽道轴向由壁面测温点分割出的四段壁面的各段中心位置处的近似局部凝结换热系数的变化情况。 通过实验方法研究了R410A干饱和蒸气在内径为8.02mm,管长为300mm、400mm、500mm和600mm的光滑铜管管内向上流动时的凝结换热特性。实验所测的质量流速范围为103-490kg/m2s,饱和温度分别为31℃、38℃和48℃。管内制冷剂的平均干度范围为0.91-0.98。分别对管长、饱和温度、质量流速对凝结换热的影响进行了讨论。四个广泛应用的并且不受管道倾角影响的换热关联式的预测值与实验值进行了对比分析,通过数据拟合修正了Shah[21]的换热关联式,新关联式的预测值与实验值的偏差范围为±15%。 通过实验方法比较了外径均为9.52mm,内径为8.32mm的光滑管和齿顶内径为8.46mm的内螺纹管在四种相同的冷却水入口条件下的凝结换热和压降特性。实验的制冷剂质量流速范围为80-345kg/m2s,饱和温度为40℃和48℃。利用换热强化因子Eh和压降惩罚因子pf描述了在相同工况条件下内螺纹管相对于光滑管的换热强化和压降损失能力。四个广泛应用的内螺纹管内凝结换热关联式的预测值与实验值进行了对比分析,修正了Cavallini等人[71]的换热关联式,新关联式的预测值与实验值的偏差范围为±15%。根据实验获得的压降数据,修正了Haraguchi等人的摩阻压降关联式,新关联式的预测值与实验值的偏差范围为±25%。
【关键词】：R410A 管内冷凝 竖直管 光滑管 内螺纹管 蒸气向上流动 流型 关联式
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB64
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 目录10-12
• 1 绪论12-22
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-20
• 1.2.1 流型的研究13-15
• 1.2.2 光滑管内凝结换热研究15-18
• 1.2.3 强化管内凝结换热研究18-20
• 1.3 本文研究的主要内容20-22
• 1.3.1 目前研究中存在的不足20
• 1.3.2 本文的主要研究内容20-22
• 2 实验系统22-31
• 2.1 实验装置22-23
• 2.2 测量设备23
• 2.3 实验件23-24
• 2.3.1 可视化实验件23-24
• 2.3.2 竖直套管换热实验件24
• 2.4 制冷剂R410A24-25
• 2.5 数据处理25-31
• 2.5.1 进入实验段的制冷剂流量25
• 2.5.2 预冷段出口蒸气干度25-26
• 2.5.3 平均凝结换热系数26
• 2.5.4 实验段的内壁面平均温度26-27
• 2.5.5 可视化实验件的沿轴向局部凝结换热系数27
• 2.5.6 摩阻压降27-28
• 2.5.7 换热强化因子Eh和压降惩罚因子Pf28
• 2.5.8 参数不确定分析28-31
• 3 竖直矩形槽道内的液膜表面形态及换热情况31-37
• 3.1 质量流速对壁面液膜流动形态的影响31-33
• 3.2 沿槽道轴向不同观察位置处的流型对比33-34
• 3.3 平均凝结换热系数随质量流速的变化34-35
• 3.4 沿槽道轴向局部凝结换热的变化35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 4 竖直光滑管内凝结换热实验研究37-48
• 4.1 流型的判定37-38
• 4.2 质量流速和饱和温度对凝结换热系数的影响38-39
• 4.3 管长对凝结换热系数的影响39-41
• 4.4 现有光滑管内换热关联式的适用性评价分析41-45
• 4.5 竖直光滑管内凝结换热关联式45-47
• 4.6 本章小结47-48
• 5 内螺纹管和光滑管换热和压降的比较分析48-70
• 5.1 质量流速和热流密度对凝结换热系数的影响49-53
• 5.2 质量流速和热流密度对总压降的影响53-56
• 5.3 换热强化因子56-58
• 5.4 压降惩罚因子58-60
• 5.5 现有内螺纹管内换热关联式的适用性评价分析60-64
• 5.6 内螺纹管内凝结换热关联式64-66
• 5.7 内螺纹管内摩阻压降关联式66-69
• 5.8 本章小结69-70
• 6 结论70-72
• 参考文献72-78
• 主要符号表78-80
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果80-82
• 学位论文数据集82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 黄理浩;陶乐仁;郑志皋;王伟;张庆钢;王金锋;;R410A在管内冷凝换热及压降的实验研究[J];低温与超导;2011年04期

2 王补宣,杜小泽;细竖管内流动凝结液膜的稳定性分析[J];化工学报;2000年01期

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本文编号：840062