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:123359
单管管内冷凝换热性能的实验研究
魏义平陶乐仁密洁霞程建郑志皋赵庆霞高晓凯
(上海理工大学能源与动力工程学院上海 200093)
(Tel:**********,E-mail:cwlimi@)
摘要: 实验研究了环保替代制冷工质R410A 和R22 在冷凝温度40℃时在内螺纹强化管()内的冷凝换热特性, 对二者的冷凝换热性能进行了对比,并研究了测试管外冷却水流量对换热系数的影响。结果表明:在管外冷却水流量相同时,R22的总换热系数K普遍比R410a小,而管内传热系数hr比R410A大。R22与R410A的总传热系数K均随管外冷却水流量的增加而增加,当制冷剂流量Gm大于300kg·s-1·m-2时,管外冷却水流量对总传热系数K的影响变小。
关键词: R410A;冷凝换热;内螺纹强化管;传热系数;冷却水流量
0 引言
由于R22制冷剂中的氯原子对大气臭氧层有破坏作用,根据《消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书及其修正案》的规定,发达国家在2020年以前要全部淘汰,广大发展中国家到2030年要全部禁用[1~4] ,因此加大对R22的替代制冷剂的研究和使用,是十分必要的。R410A是近年来开发的用来替代R22的制冷剂,是由R32/R125组成的二元近共沸混合工质,且臭氧耗损潜能值ODP=0,被认为是R22的理想替代物,在制冷空调装置中获得了广泛的应用。
管内冷凝传热强化技术是换热强化领域中一个非常的重要的方面,目的就是进一步提高换热设备的效率,使换热设备更加紧凑化、高效化和低成本化。国内外开发研究开发了不少强化传热元件,内螺纹管便是其中之一。国内外学者研究制冷剂在管内的传热特性做了很多实验工作,Man-Hoe Kim[5]等研究了R22和R410A在水平光管和微肋管内的换热,--。南晓红[6]等经过实验与理论对比, 研究了R404A在外径9. 52 mm 内螺纹管内局部平均冷凝换热系数,并得出Cavallini关联式对R404A在管内的冷凝换热预测有较好的适用性的结论。高克联管件(上海)有限公司的武永强、罗忠[7]等对几种内螺纹管的管内冷凝研究, 比较了不同齿形对换热的影响。
1 实验装置
本实验选用计量式液压隔膜泵为制冷剂循环提供动力,搭建了单管管内冷凝实验台。系统原理图如图1所示, 单管管内冷凝实验台包括由制冷剂泵、前端蒸发器、储液罐组成的制冷剂回路,实验测试段,计算机测量控制系统。前端蒸发器包括换热器、水泵、电热水箱,换热器依次与水泵,电热水箱连接构成前端蒸发处理回路。实验测试段采用套管式换热器,制冷剂与水在套管中逆流换热。在冷凝实验工况下,套管中的水起冷却作用,把制冷剂蒸汽冷凝为过冷液体。其中制冷剂液体在试验管路中由泵提供动力,经前端蒸发器后变为制冷剂蒸汽进入实验测试段,在实验测试段中经管外冷却水冷却,变为过冷液体后流入储液器完成一次循环。
压力、温度等信号由压差传感器、压力变送器以及Ptl00铂电阻进行采集,再经过
RS232C传输到计算机,在基于组态软件开发的人机界面上实时显示并处理。
2 实验工况及测试样管
实验采用的是一种新开发的内螺纹强