填充泡沫金屬換熱管內(nèi)含油制冷劑流動(dòng)沸騰換熱與壓降特性研究.pdf

1、泡沫金屬作為一種高孔隙率高比表面積的多孔介質(zhì)材料,將其填充在蒸發(fā)器的換熱管內(nèi)有望提高蒸發(fā)器的性能。實(shí)際制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器中的流體,是制冷劑和潤(rùn)滑油的混合物,潤(rùn)滑油與制冷劑在物性上的巨大差異,會(huì)影響制冷劑在換熱管內(nèi)的換熱以及壓降特性。為了研究制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器中泡沫金屬的適用性,需要了解制冷劑-潤(rùn)滑油混合物在泡沫金屬填充管內(nèi)的流動(dòng)沸騰傳熱與壓降特性。
　　本文通過實(shí)驗(yàn),測(cè)定了R410A-油混合物在填充泡沫金屬換熱管內(nèi)的流動(dòng)沸騰的換熱系數(shù)與壓

2、降。通過對(duì)潤(rùn)滑油的影響進(jìn)行定量分析,總結(jié)了潤(rùn)滑油對(duì)填充泡沫金屬管內(nèi)流動(dòng)沸騰換熱與壓降特性的影響規(guī)律。此外在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上開發(fā)了泡沫金屬填充管含油制冷劑內(nèi)流動(dòng)沸騰換熱系數(shù)與壓降的預(yù)測(cè)關(guān)聯(lián)式。主要的研究成果包括:
　　1)對(duì)R410A在泡沫金屬填充管內(nèi)流動(dòng)沸騰的換熱特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn),泡沫金屬?gòu)?qiáng)化流動(dòng)沸騰換熱。相對(duì)于光管,13.8mm的10PPI泡沫金屬填充管中換熱系數(shù)最大可增加150％,23.4mm的10PPI泡沫金屬填充管

3、中換熱系數(shù)最大可增加185%。對(duì)于13.8mm內(nèi)徑的泡沫金屬填充管,在低質(zhì)流密度下,換熱系數(shù)隨干度的增加而減小,在高質(zhì)流密度下,換熱系數(shù)隨干度的增加而增大;而對(duì)于23.4mm內(nèi)徑的泡沫金屬填充管,換熱系數(shù)總隨著干度的增加而減小。
　　2)對(duì)R410A在泡沫金屬填充管內(nèi)流動(dòng)沸騰的壓降特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn),泡沫金屬增加了兩相流動(dòng)的壓降,在90kgm-2s-1質(zhì)流密度、0.8干度下,填充10PPI泡沫金屬圓管中的壓降可達(dá)56kP

4、a/m。在相同工況下,10PPI泡沫金屬填充管中制冷劑流動(dòng)沸騰的壓降大于5PPI泡沫金屬填充管內(nèi)的壓降,且前者是后者的1.2倍左右。
　　3)對(duì)R410A-潤(rùn)滑油混合物在泡沫金屬填充管內(nèi)流動(dòng)沸騰的換熱特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn),對(duì)于13.8mm內(nèi)徑的泡沫金屬填充管,潤(rùn)滑油的混入在低干度下強(qiáng)化換熱,在高干度下弱化換熱。對(duì)于23.4mm內(nèi)徑的泡沫金屬填充管,潤(rùn)滑油惡化換熱,且油濃度越大惡化越明顯,5%油濃度的潤(rùn)滑油最大可以使換熱系數(shù)

5、降低30%?；趯?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),開發(fā)了含油制冷劑在泡沫金屬填充管內(nèi)兩相流動(dòng)時(shí)的換熱關(guān)聯(lián)式,新關(guān)聯(lián)式的預(yù)測(cè)值與95%以上的實(shí)驗(yàn)值的偏差在±30%之內(nèi)。
　　4)對(duì)R410A-潤(rùn)滑油混合物在泡沫金屬填充管內(nèi)流動(dòng)沸騰的壓降特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油增大了制冷劑兩相流的壓降,且油濃度越大增大得越多。當(dāng)油濃度為5%時(shí),潤(rùn)滑油最大可以使5PPI泡沫金屬填充管內(nèi)的壓降增加將近23%,使10PPI泡沫金屬填充管內(nèi)的壓降增加50%?；趯?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),