制冷剂竖管降膜蒸发的流动与换热特性研究
发布时间：2022-01-08 14:47
随着氟氯烃类制冷剂淘汰限期日渐临近,虽然有更理想的替代制冷剂被投入使用。然而目前为止很难找到一种在对温室效应、臭氧层破坏以及可燃性安全性上具有全面优势的替代制冷剂。因此另辟蹊径通过改进制冷系统内换热器的结构及制冷剂侧相变换热模式、减少制冷剂的充灌量和使用量,使一些可燃制冷剂的安全性提高可能是应对氟氯烃类制冷剂限期淘汰的更好的技术路线。薄降液膜的贴壁流具有很强的热质交换能力,且无需使液态工质填满整根换热管/板,使得换热工质的填充量（持液量）显著减少,若能在空调系统上运用势必能对制冷剂的替代作出贡献。而研究制冷剂降膜蒸发过程的传热传质特性与流动特性对降膜蒸发技术在空调系统上的运用有着重要的推动作用。制冷剂的润湿性会影响制冷剂降膜流动过程液膜能否完全铺展。而接触角则是衡量液体润湿性的主要参数。因此本文通过对不同饱和状态制冷剂（R22,R134a,R290,R32,R600a）在红铜,不锈钢304与铝合金6063上进行接触角测量,实验探究了制冷剂在常用换热器材料上的润湿特性。测量结果显示制冷剂的接触角都接近零度,润湿性为超润湿。同时,对不同曲线拟合方法计算接触角的结果比较显示,Young-La...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
接触角的定义
第一章绪论71.3.1液膜的破裂与干斑的产生（a）左：不同液膜流态右：稳定干斑示意图（b）不同模型的误差对比图1-2降膜流动过程的流态转换与模型误差比较[25]影响液膜破裂的因素有很多，诸如液体物性，体积流量，有无加热与液体工质的润湿性都有可能影响降液膜布膜情况。对于层流而言，当降液膜流量不断减少时，液膜的流态会由完整液膜（Continueliquidfilm）破裂变为溪流（沟流，Rivulet），当流量再进一步减小后，溪流将会转变为滴状流（图1-2（a）左）。判断液膜破裂的重要参数有两个：一个是最小润湿率（MinimumWettingRate），其数值大小为能维持完整液膜流动时
华南理工大学博士学位论文10由壁面无滑移条件和自由液面无剪切力条件可得边界条件：=0,当=0(1-10)在自由液面时，=0(1-11)公式(1-9)无法直接解析解出速度分布，因此学者们多用数值解求得液膜流向速度。当然，通过一定的简化，也可由公式(1-9)求得与数值解相近的结果。Allen等[60]将公式(1-9)，(1-10)和(1-11)无量纲化并假定可以表达为1幂级数：=0+11+122+(1-12)求得速度分布可表示为：=sin(22+2+122163)+(12)(1-13)式中1为描述液膜最大厚度与宽度之比的系数。()为气液自由界面的表达式。式(1-13)得精确度跟阶数与1息息相关，当接触角较大，1较大时求解出来的速度场分布与数值解偏差较大。而Mohamed等[25]用Ritz法求出了速度常通过这种方法确定速度场后，理论计算结果与实验非常吻合。1.3.3溪流横截面形状图1-3溪流横截面形状如图1-3所示，在层流状态下，对于溪流的横截面形状如何一般有两种观点。一种观点认为，溪流横截面形状是由Young-Laplace方程控制[25,57,61]。由Young-Laplace方程可得：(1:2)1.5=cos+0(1-14)当=0时，=tan(1-15)
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析制冷剂的替代与发展[J]. 魏恺乐,周亚华,李中伟. 科技风. 2020(11)
[2]R1234ze与R152a混合制冷剂替代R22的可行性[J]. 霍二光,戴源德,耿平,曹孟冰. 化工学报. 2015(12)
[3]制冷工况下降膜冷凝器的制冷剂积存特性与传热性能[J]. 张发勇,刘金平,许雄文. 化工学报. 2015(12)
[4]Marangoni效应对降膜流动影响的模拟研究[J]. 全晓宇,耿洋,孙博,黄哲庆,刘春江. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2016(08)
[5]新型制冷剂R1234ze（E）及其混合工质研究进展[J]. 邱金友,张华,祁影霞,王袭,余晓明. 制冷学报. 2015(03)
[6]制冷用水平降膜式蒸发器研究进展[J]. 王学会,袁晓蓉,吴美,高赞军,徐英杰,韩晓红,陈光明. 制冷学报. 2014(02)
[7]制冷剂替代技术研究进展及发展趋势[J]. 李连生. 制冷学报. 2011(06)
[8]接触角的图像处理与检测[J]. 王晓辉,李军建,杨威,李建祥. 光电子技术. 2011(01)
[9]高雷诺数竖壁降膜流动特性的数值研究[J]. 刘玉峰,童一峻,任海刚,张群. 红外技术. 2010(10)
[10]制冷剂的替代与延续技术[J]. 马一太,王伟. 制冷学报. 2010(05)
博士论文
[1]Phase-Field和VOF耦合方法及其在极限波问题中的应用[D]. 刘煜.清华大学 2016
[2]电场中弯月面蒸发特性及肋表面与光滑表面沸腾换热的实验与理论研究[D]. 高明.上海交通大学 2014
[3]非牛顿流体中多气泡相互作用、聚并与破裂过程的数值模拟[D]. 刘静如.天津大学 2014
[4]气液降膜流动的计算传递学研究[D]. 孙博.天津大学 2013
[5]基于BEM与VOF波浪耦合模型的斜坡堤越浪研究[D]. 郭立栋.大连理工大学 2013
[6]基于VOF与湍流模型的闸下非恒定急变流试验与数值模拟研究[D]. 牟献友.内蒙古农业大学 2010
[7]表面涂层分布构型对降液膜流动及传热的影响[D]. 王群昌.大连理工大学 2011
[8]多相液膜流动的计算流体力学建模与验证[D]. 许媛媛.上海交通大学 2010
硕士论文
[1]大接触角滞后组合表面液滴运动及传热特性[D]. 胡少波.大连理工大学 2016
[2]高温高压环境下静态及动态接触角测量装置设计[D]. 叶自强.大连理工大学 2016
[3]铜基底超疏水薄膜的制备与研究[D]. 张楠.北京理工大学 2015
[4]超疏水铜表面的制备及润湿性研究[D]. 王宪.湖南工业大学 2014
[5]基于图像分析技术的接触角测量方法研究[D]. 张佩.华东理工大学 2014
[6]圆弧形护面斜坡式防波堤水动力及消浪特性研究[D]. 降英.长沙理工大学 2012
本文编号：3576746
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
接触角的定义
第一章绪论71.3.1液膜的破裂与干斑的产生（a）左：不同液膜流态右：稳定干斑示意图（b）不同模型的误差对比图1-2降膜流动过程的流态转换与模型误差比较[25]影响液膜破裂的因素有很多，诸如液体物性，体积流量，有无加热与液体工质的润湿性都有可能影响降液膜布膜情况。对于层流而言，当降液膜流量不断减少时，液膜的流态会由完整液膜（Continueliquidfilm）破裂变为溪流（沟流，Rivulet），当流量再进一步减小后，溪流将会转变为滴状流（图1-2（a）左）。判断液膜破裂的重要参数有两个：一个是最小润湿率（MinimumWettingRate），其数值大小为能维持完整液膜流动时
华南理工大学博士学位论文10由壁面无滑移条件和自由液面无剪切力条件可得边界条件：=0,当=0(1-10)在自由液面时，=0(1-11)公式(1-9)无法直接解析解出速度分布，因此学者们多用数值解求得液膜流向速度。当然，通过一定的简化，也可由公式(1-9)求得与数值解相近的结果。Allen等[60]将公式(1-9)，(1-10)和(1-11)无量纲化并假定可以表达为1幂级数：=0+11+122+(1-12)求得速度分布可表示为：=sin(22+2+122163)+(12)(1-13)式中1为描述液膜最大厚度与宽度之比的系数。()为气液自由界面的表达式。式(1-13)得精确度跟阶数与1息息相关，当接触角较大，1较大时求解出来的速度场分布与数值解偏差较大。而Mohamed等[25]用Ritz法求出了速度常通过这种方法确定速度场后，理论计算结果与实验非常吻合。1.3.3溪流横截面形状图1-3溪流横截面形状如图1-3所示，在层流状态下，对于溪流的横截面形状如何一般有两种观点。一种观点认为，溪流横截面形状是由Young-Laplace方程控制[25,57,61]。由Young-Laplace方程可得：(1:2)1.5=cos+0(1-14)当=0时，=tan(1-15)
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析制冷剂的替代与发展[J]. 魏恺乐,周亚华,李中伟. 科技风. 2020(11)
[2]R1234ze与R152a混合制冷剂替代R22的可行性[J]. 霍二光,戴源德,耿平,曹孟冰. 化工学报. 2015(12)
[3]制冷工况下降膜冷凝器的制冷剂积存特性与传热性能[J]. 张发勇,刘金平,许雄文. 化工学报. 2015(12)
[4]Marangoni效应对降膜流动影响的模拟研究[J]. 全晓宇,耿洋,孙博,黄哲庆,刘春江. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2016(08)
[5]新型制冷剂R1234ze（E）及其混合工质研究进展[J]. 邱金友,张华,祁影霞,王袭,余晓明. 制冷学报. 2015(03)
[6]制冷用水平降膜式蒸发器研究进展[J]. 王学会,袁晓蓉,吴美,高赞军,徐英杰,韩晓红,陈光明. 制冷学报. 2014(02)
[7]制冷剂替代技术研究进展及发展趋势[J]. 李连生. 制冷学报. 2011(06)
[8]接触角的图像处理与检测[J]. 王晓辉,李军建,杨威,李建祥. 光电子技术. 2011(01)
[9]高雷诺数竖壁降膜流动特性的数值研究[J]. 刘玉峰,童一峻,任海刚,张群. 红外技术. 2010(10)
[10]制冷剂的替代与延续技术[J]. 马一太,王伟. 制冷学报. 2010(05)
博士论文
[1]Phase-Field和VOF耦合方法及其在极限波问题中的应用[D]. 刘煜.清华大学 2016
[2]电场中弯月面蒸发特性及肋表面与光滑表面沸腾换热的实验与理论研究[D]. 高明.上海交通大学 2014
[3]非牛顿流体中多气泡相互作用、聚并与破裂过程的数值模拟[D]. 刘静如.天津大学 2014
[4]气液降膜流动的计算传递学研究[D]. 孙博.天津大学 2013
[5]基于BEM与VOF波浪耦合模型的斜坡堤越浪研究[D]. 郭立栋.大连理工大学 2013
[6]基于VOF与湍流模型的闸下非恒定急变流试验与数值模拟研究[D]. 牟献友.内蒙古农业大学 2010
[7]表面涂层分布构型对降液膜流动及传热的影响[D]. 王群昌.大连理工大学 2011
[8]多相液膜流动的计算流体力学建模与验证[D]. 许媛媛.上海交通大学 2010
硕士论文
[1]大接触角滞后组合表面液滴运动及传热特性[D]. 胡少波.大连理工大学 2016
[2]高温高压环境下静态及动态接触角测量装置设计[D]. 叶自强.大连理工大学 2016
[3]铜基底超疏水薄膜的制备与研究[D]. 张楠.北京理工大学 2015
[4]超疏水铜表面的制备及润湿性研究[D]. 王宪.湖南工业大学 2014
[5]基于图像分析技术的接触角测量方法研究[D]. 张佩.华东理工大学 2014
[6]圆弧形护面斜坡式防波堤水动力及消浪特性研究[D]. 降英.长沙理工大学 2012
本文编号：3576746
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