水平强化管外环空流动沸腾和冷凝传热实验研究
发布时间：2021-10-12 05:11
近几十年来,强化传热技术已经发展到了一个新的阶段,在降低能耗、提高能源利用率等方面发挥着重要作用。本文通过对制冷剂R410A在不同表面结构的水平强化管外环空沸腾、冷凝流动时的换热和压降特性研究,考察了表面结构、干度、质量流速、饱和温度等因素的影响,评价了各工况下的综合换热能力,并结合经验关联式对目标参数进行预测,丰富了管外流动沸腾和冷凝换热数据库,为强化传热研究提供了技术角度和思路。管外环空单相流动实验的饱和温度为311K,制冷剂质量流速范围为40110kg/（m2·s）,结果表明,四根换热管的单相换热系数和压降均随质量流速的增加而增加,CEHT管表现出最优的单相综合换热能力。Dittus-Boelter和Gnielinski经验关联式的换热系数预测结果与实验值相对误差均在±10%以内。管外环空流动沸腾实验的饱和温度为279K,进口干度为0.2,出口干度范围为0.30.8,质量流速范围为4080kg/（m2·s）,热流密度范围约为1.9021.54kW/m2,结果表明,LEHT管表现出最好的流动沸腾...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验系统原理
青岛科技大学研究生学位论文15(a)(b)图2-2(a)流动沸腾实验和(b)冷凝实验压焓图Fig.2-2Pressure-enthalpyrelationship(a)flowboilingand(b)condensationexperiment.图2-3为系统实物图。图2-3(a)中的长管道为所测试的强化管，可同时对长度为2m和1m的实验管型进行测量。实验所测强化管均为同心套管的形式：强化管内插在外径26mm的铜套管内部，铜套管外部经由发泡处理后再以保温材料包裹PVC管，以减少热量损失。图2-3(b)中分别是预热段恒温槽、测试段恒温槽和冷凝段恒温槽，为实验系统提供热交换。(a)(b)图2-3实验系统Fig.2-3Experimentalsystem2.1.1预热段预热段为制冷剂提供测试段所需的入口干度，测试段入口干度（预热段出口）是通过预热段中水侧的换热量和制冷剂在入口状态时的焓值进行计算的。图2-4为实验系统的预热段流程图。
水平强化管外环空流动沸腾和冷凝传热实验研究16图2-4预热段Fig.2-4Preheatingsection预热段主要由水浴恒温槽、离心泵、电磁流量计、阀门、四线制铂电阻、压力传感器等主要部件组成。为减少槽内污垢的产生，预热段恒温槽内的水采用去离子水代替自来水。根据实验工况要求，所需预热段的水温范围在6~40℃之间.恒温槽水箱通过PID系统精准控制水温，温度精确到0.01，温度波动在±0.1以内。与电加热方式相比，水浴加热方式的优势为受热更加均匀、安全性高；制冷动力由压缩机提供。电磁流量计精确监控与制冷剂换热的水体积流量，离心泵为循环水提供流动动力，水流量的大小可通过阀门开合度调节。为尽可能减少热量损失，保证数据计算结果的准确性，预热段中各管道均作了发泡和保温处理。2.1.2测试段测试段是整个系统的核心部分，其流程如图2-5。测试段可以测量不同管型、材质及不同直径的实验管，通过定质量流量或者定换热量的方法得到某种特定工况下的热力学数据，进而对其换热特性和压降特性进行评价。测试段中的水浴恒温槽由PID系统控制，控制精度精确到0.01，波动范围在0.1℃以内。在离心泵的作用下，水浴恒温槽中的循环水流经同心套管换热器，与同心套管换热器中另一侧的制冷剂工质进行热量交换，循环水的流量通过阀门的开合度控制。四线制铂电阻用来采集温度信息，并通过信号转换输出到采集终端。在测试段进出口位置分别布置了压力传感器，用来采集压力信息。
【参考文献】：
期刊论文
[1]R290微细通道流动沸腾摩擦压降特性研究[J]. 冯光东,柳建华,王皓宇,何宽. 热能动力工程. 2019(12)
[2]水平微肋管内R410A的冷凝换热特性[J]. 赵宇,刘荔. 建筑节能. 2019(09)
[3]R134a在微肋管内流动冷凝换热计算关联式的改进[J]. 李庆普,陶乐仁,吴生礼,毛舒适,张丹亭. 制冷学报. 2019(02)
[4]螺旋管内R134a沸腾换热特性试验研究[J]. 牛晓娟,袁怀杰,权琛,白博峰,赵亮. 工程热物理学报. 2019(03)
[5]矩形通道内沸腾换热特性及可视化研究[J]. 张飞朋,郭晨海,张朝烛,顾萌. 机械设计与制造. 2019(03)
[6]不锈钢三维强化管内的换热和压降特性[J]. 孙志传,李蔚,闫晓龙,马祥,陈伟,金春花,吴杰. 化工学报. 2018(S2)
[7]基于R410A制冷剂的强化管管外冷凝换热特性试验[J]. 张爱凤,郭瑞恒,李蔚. 机械制造. 2018(07)
[8]强化冷凝管外侧制冷剂冷凝换热试验分析与新计算方法研究[J]. 夏雨亮. 制冷与空调. 2018(06)
[9]R134a水平微细管内流动沸腾换热的实验研究[J]. 丁杨,柳建华,叶方平,姜林林,鄂晓雪,吴昊. 制冷学报. 2015(01)
[10]R417A在水平双侧强化管外沸腾换热研究[J]. 张定才,田松娜,冀文涛,赵安利,范晓伟,陶文铨. 制冷学报. 2014(03)
硕士论文
[1]内螺纹管齿形参数与管内蒸发强化机理研究[D]. 陈栩.浙江大学 2018
[2]R134a螺旋管内流动沸腾换热特性研究[D]. 孙宗保.山东大学 2007
本文编号：3431953
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验系统原理
青岛科技大学研究生学位论文15(a)(b)图2-2(a)流动沸腾实验和(b)冷凝实验压焓图Fig.2-2Pressure-enthalpyrelationship(a)flowboilingand(b)condensationexperiment.图2-3为系统实物图。图2-3(a)中的长管道为所测试的强化管，可同时对长度为2m和1m的实验管型进行测量。实验所测强化管均为同心套管的形式：强化管内插在外径26mm的铜套管内部，铜套管外部经由发泡处理后再以保温材料包裹PVC管，以减少热量损失。图2-3(b)中分别是预热段恒温槽、测试段恒温槽和冷凝段恒温槽，为实验系统提供热交换。(a)(b)图2-3实验系统Fig.2-3Experimentalsystem2.1.1预热段预热段为制冷剂提供测试段所需的入口干度，测试段入口干度（预热段出口）是通过预热段中水侧的换热量和制冷剂在入口状态时的焓值进行计算的。图2-4为实验系统的预热段流程图。
水平强化管外环空流动沸腾和冷凝传热实验研究16图2-4预热段Fig.2-4Preheatingsection预热段主要由水浴恒温槽、离心泵、电磁流量计、阀门、四线制铂电阻、压力传感器等主要部件组成。为减少槽内污垢的产生，预热段恒温槽内的水采用去离子水代替自来水。根据实验工况要求，所需预热段的水温范围在6~40℃之间.恒温槽水箱通过PID系统精准控制水温，温度精确到0.01，温度波动在±0.1以内。与电加热方式相比，水浴加热方式的优势为受热更加均匀、安全性高；制冷动力由压缩机提供。电磁流量计精确监控与制冷剂换热的水体积流量，离心泵为循环水提供流动动力，水流量的大小可通过阀门开合度调节。为尽可能减少热量损失，保证数据计算结果的准确性，预热段中各管道均作了发泡和保温处理。2.1.2测试段测试段是整个系统的核心部分，其流程如图2-5。测试段可以测量不同管型、材质及不同直径的实验管，通过定质量流量或者定换热量的方法得到某种特定工况下的热力学数据，进而对其换热特性和压降特性进行评价。测试段中的水浴恒温槽由PID系统控制，控制精度精确到0.01，波动范围在0.1℃以内。在离心泵的作用下，水浴恒温槽中的循环水流经同心套管换热器，与同心套管换热器中另一侧的制冷剂工质进行热量交换，循环水的流量通过阀门的开合度控制。四线制铂电阻用来采集温度信息，并通过信号转换输出到采集终端。在测试段进出口位置分别布置了压力传感器，用来采集压力信息。
【参考文献】：
期刊论文
[1]R290微细通道流动沸腾摩擦压降特性研究[J]. 冯光东,柳建华,王皓宇,何宽. 热能动力工程. 2019(12)
[2]水平微肋管内R410A的冷凝换热特性[J]. 赵宇,刘荔. 建筑节能. 2019(09)
[3]R134a在微肋管内流动冷凝换热计算关联式的改进[J]. 李庆普,陶乐仁,吴生礼,毛舒适,张丹亭. 制冷学报. 2019(02)
[4]螺旋管内R134a沸腾换热特性试验研究[J]. 牛晓娟,袁怀杰,权琛,白博峰,赵亮. 工程热物理学报. 2019(03)
[5]矩形通道内沸腾换热特性及可视化研究[J]. 张飞朋,郭晨海,张朝烛,顾萌. 机械设计与制造. 2019(03)
[6]不锈钢三维强化管内的换热和压降特性[J]. 孙志传,李蔚,闫晓龙,马祥,陈伟,金春花,吴杰. 化工学报. 2018(S2)
[7]基于R410A制冷剂的强化管管外冷凝换热特性试验[J]. 张爱凤,郭瑞恒,李蔚. 机械制造. 2018(07)
[8]强化冷凝管外侧制冷剂冷凝换热试验分析与新计算方法研究[J]. 夏雨亮. 制冷与空调. 2018(06)
[9]R134a水平微细管内流动沸腾换热的实验研究[J]. 丁杨,柳建华,叶方平,姜林林,鄂晓雪,吴昊. 制冷学报. 2015(01)
[10]R417A在水平双侧强化管外沸腾换热研究[J]. 张定才,田松娜,冀文涛,赵安利,范晓伟,陶文铨. 制冷学报. 2014(03)
硕士论文
[1]内螺纹管齿形参数与管内蒸发强化机理研究[D]. 陈栩.浙江大学 2018
[2]R134a螺旋管内流动沸腾换热特性研究[D]. 孙宗保.山东大学 2007
本文编号：3431953
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