并联管矩形微通道流动沸腾换热特性研究

发布时间：2020-04-10 17:13

【摘要】：在换热器设备中,大多都是并联多管的形式,由于在并联管内流动过程中存在流型交变以及各支管流量分配不均匀等问题,微通道并联管流量分配不均使得换热器部分区域温度过高,不利于换热,并会对微型换热器的安全运行造成很大影响,这就使得对微型通道流动与传热机理研究变得十分必要。而目前大多数研究仅停留在一些宏观因素的影响方面,关键的微尺度影响机理研究还仅仅处于初级阶段。但介于其在工程领域中应用的重要性,一直以来都得到人们的广泛关注。截至目前,虽然学者们对于微通道内的换热、流动以及压降特性进行了许多研究,但是关于流量分配的影响机理尚未成熟,仍有很多的研究需要进行,对于制冷剂在微通道中沸腾过程中的流量分配状况以及不同分配情况下的压降和换热特性的变化的研究更是少见。本文通过实验研究的方法对R141b制冷剂在主管1×0.5mm,三根0.5×0.5mm支管的矩形截面微通道并联管内流动沸腾的流动特性以及换热机理进行研究,设计并搭建了可视化实验系统,分析了流动沸腾过程中的流型以及流量分配状况,并对主管质量流量、热流密度、干度、分配点前流型、流量分配对换热系数以及压降的影响进行了研究分析。在对流型的研究时,在显微镜下通过可视化系统观察并拍摄分配点前流型,根据分配点前流型变化,绘制出关于质量流量和热流密度的流型图。在对流量分配的研究时,研究热流密度以及主管质量流量对三根支管的流量分配的影响,根据分配点前流型结合气泡动力学对流量分配机理进行研究。在对压降特性的研究时,根据各工况下热流密度以及主管质量流量的变化对通道内平均压降进行探究,并结合流量分配情况对各支管内压降变化进行分析。最后与文献中所建立的压降进行对比,并提出对Kim and Mudawar所建立的压降模型进行修正。在对换热特性的研究时,根据不同工况下质量流量、热流密度、干度对微通道并联管换热特性的影响进行探究,结合流量分配对比分析各支管内换热特性。文中总结了6种文献中所建立的换热模型,并与实验数据进行对比。最后根据实验结果提出对工程换热器设备设计与运行的建议。
【图文】：

东北电力大学工学硕士学位论文第 2 章 实验系统及数据处理.1 实验系统及实验设备.1.1 可视化实验系统在多管并联微矩形通道管内进行可视化实验，本文采用 R141b 制冷剂材料验，，研究分析在微通道并联管内的工质发生相变后的流动与换热特性。实验系示，实物图如图 2-2 所示。

第 2 章 实验系统及数据处理微型流量计分别测得三根支管内液体的质量流量进入储液罐，重新进行一个闭合回路，使得系统内始终保持一定的压力。由于通道尺寸较小，对试验段进行观测并拍摄，同时，将在实验过程中用热电偶测量出的温进行处理，在完成一次上述试验后改变质量流量和热流密度，重复上述验数据的准确性，排除随机误差，实验每组工况重复实验 5 次，最后计处理。
【学位授予单位】：东北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK124

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