復(fù)疊溫區(qū)新型共沸混合工質(zhì)池核沸騰換熱實驗研究.pdf

1、多元混合工質(zhì)節(jié)流制冷機的研究工作在過去幾年已有了很大的進展。該種制冷機溫區(qū)范圍連接低溫與普冷領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用背景。對半導(dǎo)體工業(yè)、生物工程、低溫環(huán)境模擬等領(lǐng)域的發(fā)展具有非常重要的意義。 然而，混合工質(zhì)相變傳熱特性是混合工質(zhì)節(jié)流制冷機研究的一個重要基礎(chǔ)內(nèi)容，尤其對于新型替代工質(zhì)傳熱特性的研究更顯重要。因此本文對復(fù)疊溫區(qū)新型共沸工質(zhì)展開了一系列的沸騰傳熱實驗和理論研究，主要工作如下： 1．對混合工質(zhì)沸騰傳熱機理模型的分析

2、 本文對具有代表性的兩個沸騰傳熱模型Kern模型和M-H Liu模型進行了詳細的介紹。通過對上述模型的分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)存混合工質(zhì)沸騰傳熱計算關(guān)聯(lián)式對于共沸混合工質(zhì)在共沸區(qū)域的預(yù)測精度較差。對此本文提出了一個改進的理想沸騰傳熱系數(shù)計算關(guān)聯(lián)式，使得共沸混合工質(zhì)沸騰傳熱系數(shù)在共沸區(qū)域的預(yù)測精度有了很大的提高。 2．新型共沸混合工質(zhì)R170/R116的池核沸騰傳熱研究 本文對新型共沸混合工質(zhì)R170/R116進行了沸騰傳熱研究

3、，主要討論了壓力、熱流密度、濃度變化、混合物性的變化等因素對沸騰傳熱產(chǎn)生的影響。同時，結(jié)合改進的理想傳熱系數(shù)和本文實驗數(shù)據(jù)，提出了一個新的二元共沸混合工質(zhì)沸騰傳熱系數(shù)計算關(guān)聯(lián)式，與現(xiàn)存計算關(guān)聯(lián)式相比，新提出的計算關(guān)聯(lián)式在共沸區(qū)域的預(yù)測精度提高了約10％左右。 3．新型共沸混合工質(zhì)R170/R23的池核沸騰傳熱研究 本文對新型共沸混合工質(zhì)R170/R23進行了沸騰傳熱研究，并對其主要影響因素以及傳熱特性進行了深入的分析。同

4、時，發(fā)現(xiàn)了該混合工質(zhì)在低溫范圍內(nèi)出現(xiàn)的奇異沸騰強化現(xiàn)象，即在汽-液-液三相共存時，沸騰傳熱工況強化的現(xiàn)象，并給出了合理的解釋。 4．比較了新型共沸混合工質(zhì)R170/R116、R170/R23、R503以及R508B的沸騰傳熱性能 本文將新型共沸混合工質(zhì)R170/R23、R170/R116與復(fù)疊溫區(qū)常用制冷工質(zhì)R503、R508B的傳熱性能進行了比較。結(jié)果表明，在沸騰傳熱性能方面，新型共沸混合工質(zhì)R170/R23和R170

5、/R116比復(fù)疊溫區(qū)常用共沸制冷工質(zhì)R503和R508B有很大優(yōu)勢。具備了作為復(fù)疊溫區(qū)替代工質(zhì)的巨大潛力。 5．新型三元共沸混合工質(zhì)R170/R23/R116的池核沸騰傳熱研究 本文測量了三元共沸混合工質(zhì)R170/R23/R116的沸騰傳熱數(shù)據(jù)，并分析了其傳熱特性以及影響沸騰傳熱的主要因素。同時，結(jié)合多元擴散系數(shù)Taylor-Krishna的計算方法以及本文測量數(shù)據(jù)，提出了一個新的三元共沸混合工質(zhì)沸騰傳熱系數(shù)計算關(guān)聯(lián)式。