水平管内R245fa凝结换热研究

发布时间：2020-02-24 09:36

【摘要】：目前,能源和环境问题已经成为全世界亟需解决的重大问题。工业生产排放的中、低温余热是节能潜力巨大的宝贵余热资源。R245fa工质在进行余热回收方面有着独天得厚的优势,可作为有机朗肯循环系统中的良好工质。同时随着制冷空调行业的发展,已对R245fa工质替代其他制冷剂作出了相关研究。本文主要研究R245fa在水平管内的凝结换热特性。本文设计和搭建了水平管内R245fa凝结换热与流型观测的实验台,详细介绍水平管内R245fa凝结换热的实验内容、实验步骤、数据处理方法;分析实验系统的不确定度,证明了本实验系统和实验方法可靠。进行了管内凝结换热实验,实验中通过研究不同冷凝温度、工质蒸汽质量流率、入口干度、冷却水温、冷却水流量下,R245fa工质蒸汽在水平圆管内凝结的换热特性,得出R245fa水平管内的凝结换热规律,其规律如下:1.工质蒸汽质量流量从4.38kg/h增加到10.05kg/h,冷凝系数一直增大。当蒸汽入口质量流量增加时,蒸汽流速增大,对凝结过程所生成的液膜的作用力增大,使得液膜厚度减小,减小了由于液膜的存在而产生的换热热阻,凝结换热系数增大。2.当冷凝温度由51.2°C上升到58.9°C时,冷凝换热系数随冷凝温度的升高而降低,主要是因为冷凝温度不同造成工质的物性不同。3.入口干度从0.89变化到1时,冷凝换热系数随之增加。其原因是当入口干度增加时,气相的速度及其表面张力变大,气液两相界面之间的切应力增大,其综合效果使得管壁释放热量产生的凝结液膜变薄,换热热阻变小。4.当冷却水温度从40°C减小到37°C,冷凝换热系数随着冷却水温度的降低反而增大。冷却水温度越低,换热系数越大。当冷却水越低时,管壁温度越低,因此冷凝换热温差增大。5.冷却水流量由0.69L/min增加到0.87L/min,冷凝换热系数随之增大。冷却水流量增大,使得冷却水侧的换热加强;冷却水流量增大时,冷却水侧的变化温度减小,导致换热温差增大,换热系数增大。同时,利用CFD软件对工质R245fa在管内凝结进行数值模拟,采用VOF模型,结合UDF编程对工质蒸汽在水平管内凝结换热进行分析,对实验条件进行模拟得到:模拟结果与实验结果误差小于17%。本文针对纯工质R245fa管内凝结换热的研究,进而通过控制运行工况下的运行参数,来保持水平管内凝结时的高效换热状态。为提高换热器换热系数、节约能源以及下一步开发设计R245fa高效凝结换热器提供依据。
【学位授予单位】：天津商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK124

【参考文献】