R290水平管内凝结换热和压降的研究现状

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)天津商业大学天津市制冷技术重点实验室 作者:宁静红

  通过分析国外对R290 水平光滑管内和强化管内的流动凝结换热的研究,得出R290 管内换热系数较常规工质高,而强化管内的凝结换热系数明显高于光滑管。另外还列举了一些典型的凝结换热关联式,并提出了进一步研究工作的建议。

1、前言

  为保护人类生态环境,制冷剂的发展经历了CFCs、HCFCs、HFCs、HCs 及其它自然工质的变化过程。目前,制冷剂替代物的研究呈现多元化、区域化的发展趋势。R290 具有优良的热力性能,价格低廉,兼容性强,臭氧消耗潜值为0,全球变暖潜值很小,受到制冷空调工作者的广泛关注。通常,对制冷剂的传热性能的研究主要有以下几方面: 管内冷凝、管外冷凝、管内沸腾和管外沸腾。其中水平管内的凝结过程一直是研究者关注的内容。首先,管内凝结换热现象在工业中广泛存在,如制冷设备的冷凝器,化学工业中的各种凝结换热器等,而在上述这些设备中,管子采用水平布置又十分常见,因此选取水平方向作为研究方向。

  针对R290 水平管内凝结换热的研究,有助于R290 制冷系统换热设备的传热性能分析和结构优化。诸多文献提供了R290 水平管内凝结换热的大量相关数据,并对其进行了理论分析,对后续研究工作具有重要的借鉴意义。基于此,这里对近年来有关R290 水平管内凝结换热的研究成果进行了系统的分析。

2、R290 水平光滑管内凝结换热的研究

  Gursaran D. Mather (1998) 对R290 管内换热系数进行计算,并和R12、R134a 管内凝结换热系数做了比较。计算结果表明R290 的凝结换热系数比R12、R134a 要高很多,平均冷凝换热系数比R12 高200% ~ 233%,比R134a 高177% ~187%。

  Nan 和Infante Ferreira(2000) 研究了R290 在光管、微翅管和格子管内凝结换热,并将试验结果与已有关联式做了比较。Neeras(2001)研究了R290和R290/R170 的管内凝结。

结语

  R290 作为新型环保制冷剂,得到了广泛的关注和深入的研究。相关的研究文献表明,对R290在水平光滑管内凝结,换热系数与已有的从氟利昂制冷剂获得的关联式符合的很好。而关于R290 在水平强化管内凝结的相关试验数据还较为缺乏。

  对水平管内凝结,光管的换热可以从Nusselt理论获得很好的解释。然而,强化管则表现出了不同的特性,需要进一步深入研究:

  (1) 继续开展多种工况下的R290 水平光滑管、强化管内凝结换热试验,获取更多的实验数据,并与已有的换热关联式进行比较,得出R290水平光滑管和强化管内凝结换热的关联式;

  (2) 对R290 水平管内凝结换热过程采取可视化方法,观察流型变化特征,为深入研究其凝结换热机理提供依据。

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