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:123357
一种新型单管强化传热性能测试装置
密洁霞,陶乐仁,郑志皋,张庆钢,魏义平,程建,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:021-55270734 Email:jiexiamilove@
摘要:搭建一种单管强化传热的新型测试装置,包括:干式蒸发,管内冷凝,管外蒸发和管外冷凝的换热方式,结合实验原理和初步的实验数据分析,说明本装置可以完成对不同制冷剂、变管径的单管传热性能的测试,为高效换热管的开发提供依据。
关键词:单管;蒸发;冷凝;传热系数;测试装置
0 前言
空调和制冷行业对各种管的有相变的强化传热技术研究已有几十年了,同时也取得了成就和积累了经验。强化传热意味着提高热量传递效率、减少换热器的体积,从而减少空调和制冷设备的能耗,增加设备的经济效益。对传统的换热器采用局部强化措施,就是各种高效传热管(如螺旋槽纹管、横纹管、波纹管、缩放管、翅片管及各种管内插入物等)取代原来的普通金属光滑管,则既可以节约金属管材和降低设备费用,又能显著地提高热能利用效率,降低能耗[1]。
在各种换热设备中,特别是管式换热器,单管的管内或管外蒸发和冷凝直接影响到换热效果,不同的制冷剂在同种强化管的换热效果是不同的,同种制冷剂在不同的强化管中换热效果也是不一样的[2]。基于以上的问题,国内外企业开始研究设计如何测试单管的换热性能,搭建各种的实验装置,常见的有带有压缩机的单管测试系统,由压缩机提供动力进行循环[3-4];也有双桶结构的测试系统,上桶为冷凝容器,下桶是蒸发容器,制冷剂冷凝后由于重力的作用直接降落到蒸发桶中,蒸发后的制冷剂气体上升到冷凝桶中冷凝[5-6]。但是这两种单管测试装置存在着不足,带有压缩机的单管实验装置不能满足于多种制冷剂,双桶结构的测试装置只用于满液式蒸发和管外冷凝,当测试单管为管内冷凝或蒸发时,系统无法测试。由此可见,设计和搭建单管管内和管外蒸发、冷凝集一体的装置是非常必要的。
实验装置和方法
实验装置
为了研究各种高效强化管,自行设计了满足单管管内和管外的蒸发、冷凝测试的实验装置。实验装置是一个集单管管内和管外蒸发、冷凝测试的变工质、变流量、变管径多功能试验台。在过去的换热研究中,很少有把蒸发和冷凝放在同一台实验设备上的设计,本实验装置不但节约了搭建实验台的成本,而且还可以减小由于采用不同的系统产生的误差。实验系统采用隔膜泵为制冷剂的循环动力,这样不仅可以使系统适用多种不同的制冷剂,而且还可以避免由于采用压缩机产生的润滑油对实验结果准确性的影响。
整个测试实验装置分为制冷工质循环系统、实验前热水循环系统、实验段水循环系统
、冷冻水系统和测控系统等。实验装置的系统原理图如图1所示。
图1 系统原理图
制冷剂循环系统由储液器、制冷剂泵(隔膜泵)、蒸发换热器4、加热器H2、电子膨胀阀EXV、冷凝换热器2、质量流量计G组成。当实验段进行单管的蒸发实验时,蒸发换热器4不工作,由储液器出来的制冷剂液体,经制冷剂泵增压后,在加热器H2中调节过冷度,经电子膨胀阀节流减压,进入实验段进行单管蒸发实验,蒸发后的制冷剂气体在冷凝换热器2中冷却成液体回到储液器中;当实验段进行单管的冷凝实验时,冷凝换热器