R134a螺旋管內(nèi)沸騰傳熱模擬研究.pdf

1、器和換熱設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。由于兩相流動(dòng)的復(fù)雜性和缺乏對(duì)汽(氣)液界面?zhèn)鳠醾髻|(zhì)和動(dòng)力學(xué)行為的微觀認(rèn)識(shí)和定量描述等原因，螺旋管內(nèi)沸騰傳熱，成為當(dāng)前兩相流研究領(lǐng)域的重要課題之一，具有特別重要的學(xué)術(shù)研究意義和非常廣泛的工程應(yīng)用價(jià)值。 電冰箱和冰柜所使用的制冷劑氯氟烴(CFCs)對(duì)大氣臭氧層有嚴(yán)重的破壞作用，需要新型的與環(huán)境友好的制冷劑來替代。替代制冷劑R134a是目前國(guó)際公認(rèn)的和被廣泛推薦作為CFC-12替代物的物質(zhì)。R134a的特

2、點(diǎn)是對(duì)大氣臭氧層的破壞能力系數(shù)(ODP)為零，地球溫室效應(yīng)(GWP)值為0.26，不易燃，無毒，對(duì)內(nèi)襯無腐蝕作用；是最具實(shí)用性的替代制冷劑工質(zhì)，并且已經(jīng)投入商業(yè)應(yīng)用。研究替代制冷劑R134a在螺旋管內(nèi)的沸騰傳熱對(duì)新制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)和可靠運(yùn)行具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。 本文在前人研究工作的基礎(chǔ)上，利用數(shù)值模擬方法，對(duì)豎直管和立式螺旋管內(nèi)替代制冷劑R134a的飽和泡狀沸騰過程進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。加深了對(duì)豎直管和螺旋

3、管內(nèi)飽和泡狀沸騰傳熱的認(rèn)識(shí)，得到了飽和泡狀沸騰過程溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)和體積含汽率的分布規(guī)律，以及這些參數(shù)沿流動(dòng)方向的變化情況。結(jié)果表明：數(shù)值模擬能夠很好的模擬螺旋管內(nèi)飽和泡狀沸騰傳熱，并且得出立式螺旋管能夠很好的強(qiáng)化傳熱。本文還分析了質(zhì)量流量、熱流密度以及結(jié)構(gòu)參數(shù)(螺旋曲率直徑和螺旋管徑的比值Dc/D)的變化對(duì)立式螺旋管內(nèi)飽和泡狀沸騰換熱系數(shù)的影響。與已有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合的較好?？梢詾橐院笱芯?jī)上嗔鲃?dòng)和飽和泡狀沸騰傳熱，替代制冷劑R134a螺

4、旋管蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供參考方向。 模擬參數(shù)范圍：豎直管：管徑D=lOmm，管長(zhǎng)L=660mm；三種立式螺旋管：管徑D=10mm，螺旋曲率直徑和螺旋管徑的比值的變化分別為Dc/D=15，20，25，螺旋節(jié)距Pt=20mm，管長(zhǎng)分別為L(zhǎng)=503mm，L=660mm，L=817MM。質(zhì)量流量G=200～400Kg/(m<'2>·s)，熱流密度q=5～15KW/m<'2>，飽和壓力p<,飽和>=0.414880MPa，飽和溫