文档介绍：中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:123580
R32在细管内流动沸腾换热特性的实验研究
黄秀杰,赵然,吴晓敏*,魏兆福,王维城
(清华大学热能工程系热科学与动力工程教育部重点实验室,北京市CO2资源利用与减排技术重点实验室,北京,100084)
(Tel:(010)6277-3413, Email: ******@.)
摘要:本文实验研究了纯R32工质在2mm水平细管内的流动沸腾换热特性,并与R22的换热性能进行比较。实验段为内径2 mm的水平光管,实验条件为:初始蒸发温度15~25 oC;热流密度10~20 kW/m2;质量流速100~300 kg/(m2s)。结果表明:在低干度区,R32的换热系数随着热流密度、质量流速和饱和温度增加而增加,在高干度区,热流密度、质量流速和饱和温度的变化对R32的换热系数影响较小;相同工况下,R32流动沸腾换热系数高于R22,平均高出21%。
关键词:R32;水平细管;流动沸腾
0前言
当今,制冷行业普遍使用的R22制冷剂具有很好的化学和热力学特性,但是它不仅对臭氧层有明显的破坏作用,而且温室效应显著。根据规定,全球将在2030年全面限制R22的使用。寻找R22的替代工质,已经成为制冷行业最迫切的任务。R32不会引起臭氧层破坏(ODP=0),全球变暖潜能值(GWP=)很小,可燃烧性低,无毒,且应用性能和市场可获得性也较好,是R22的理想替代。目前,有关纯R32在细管内流动沸腾换热特性的实验数据很少,为此本文实验研究了R32在细管内的流动沸腾换热特性。
1实验装置及实验方法
R32工质管内沸腾换热的实验装置如图1所示,从储液罐流出的工质经过循环泵后进入质量流量计进行质量流速的测量,之后工质会进入预热段,通过调节预热段电压使工质加热到实验预定的温度工况和所需的干度(此时为气液两相),之后进入实验段,通过调节直流稳压电源保证实验预定的热流密度使工质蒸发,然后工质进入冷凝段,被初步冷凝之后进入储液罐进一步过冷,之后再进入循环泵进而形成一个完整的循环。其中,实验段(蒸发段)为内径与外径分别为2 mm以及3 mm的不锈钢管。
本实验要测量的主要参数有:工质的流量,工质温度,实验段管道的外壁面温度、实验段进出口压差和实验段出口压力等。工质的流量采用质量流速计测量得到。实验段管道的外壁面温度采用T型热电偶测量, oC,管道上共设置三个测温点,每个测温点在上、下、左、右各布置一个热电偶来测量管壁温度(如图2所示)。三个测温点采用中心对称布置,相隔为100mm,根据三个测量点测量的温度,可以确定轴向导热的大小以及方向。实验段进出口压差与实验段出口压力分别使用压差变送器以及压力变送器测量。
资助项目:国家863计划(NO. 2006AA05Z416),国家973计划()
图1 实验系统示意图
图2 实验段热电偶布置简图(尺寸单位:mm)
2数据处理
工质干度x可以通过热平衡计算得到,
其中,为预热段实际加热量;为实验段实际加热量;为测量点到实验段入口直流电源触点的距离, m为加热段总长度;为流量;为工质的液相定压比热容;为预热段入口工质温度;为工质的汽化潜热。是实验段测量点处压力对应的饱和温度。