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试谈润滑油填充泡沫金属换热管内含油制冷剂流动沸腾换热和压降特性

收藏本文 2024-03-15 点赞:14301 浏览:52206 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:泡沫金属作为一种高孔隙率高比表面积的多孔介质材料,将其填充在蒸发器的换热管内有望提升蒸发器的性能。实际制冷系统蒸发器中的流体,是制冷剂和润滑油的混合物,润滑油与制冷剂在物性上的巨大差别,会影响制冷剂在换热管内的换热以及压降特性。为了探讨制冷系统蒸发器中泡沫金属的适用性,需要了解制冷剂-润滑油混合物在泡沫金属填充管内的流动沸腾传热与压降特性。本论文通过实验,测定了R410A-油混合物在填充泡沫金属换热管内的流动沸腾的换热系数与压降。通过对润滑油的影响进行定量浅析,总结了润滑油对填充泡沫金属管内流动沸腾换热与压降特性的影响规律。此外在实验的基础上开发了泡沫金属填充管含油制冷剂内流动沸腾换热系数与压降的预测关联式。主要的探讨成果包括:1)对R410A在泡沫金属填充管内流动沸腾的换热特性进行了实验探讨。探讨发现,泡沫金属强化流动沸腾换热。相对于光管,13.8mm的10PPI泡沫金属填充管中换热系数最大可增加150%,23.4mm的10PPI泡沫金属填充管中换热系数最大可增加185%。对于13.8mm内径的泡沫金属填充管,在低质流密度下,换热系数随干度的增加而减小,在高质流密度下,换热系数随干度的增加而增大;而对于23.4mm内径的泡沫金属填充管,换热系数总随着干度的增加而减小。2)对R410A在泡沫金属填充管内流动沸腾的压降特性进行了实验探讨。探讨发现,泡沫金属增加了两相流动的压降,在90kg m~(-2)·s~(-1)质流密度、0.8干度下,填充10PPI泡沫金属圆管中的压降可达56kPa/m。在相同工况下,10PPI泡沫金属填充管中制冷剂流动沸腾的压降大于5PPI泡沫金属填充管内的压降,且前者是后者的1.2倍左右。3)对R410A-润滑油混合物在泡沫金属填充管内流动沸腾的换热特性进行了实验探讨。探讨发现,对于13.8mm内径的泡沫金属填充管,润滑油的混入在低干度下强化换热,在高干度下弱化换热。对于23.4mm内径的泡沫金属填充管,润滑油恶化换热,且油浓度越大恶化越显著,5%油浓度的润滑油最大可以使换热系数降低30%。基于实验数据,开发了含油制冷剂在泡沫金属填充管内两相流动时的换热关联式,新关联式的预测值与95%以上的实验值的偏差在±30%之内。4)对R410A-润滑油混合物在泡沫金属填充管内流动沸腾的压降特性进行了实验探讨。探讨发现润滑油增大了制冷剂两相流的压降,且油浓度越大增大得越多。当油浓度为5%时,润滑油最大可以使5PPI泡沫金属填充管内的压降增加将近23%,使10PPI泡沫金属填充管内的压降增加50%。基于实验数据,开发了泡沫金属填充管内制冷剂-润滑油混合物两相流动时的压降关联式,新关联式90%的预测值与实验值的偏差在±20%以内。关键词:泡沫金属论文R410A论文润滑油论文流动沸腾论文换热论文压降论文

    摘要3-5

    ABSTRACT5-8

    符号说明8-13

    第一章 绪论13-21

    1.1 背景及作用13-14

    1.1.1 泡沫金属材料的运用潜力13-14

    1.1.2 制冷系统中润滑油对流动沸腾换热的影响14

    1.2 相关领域的探讨近况14-20

    1.2.1 R410A 及 R410A-润滑油混合物在圆管内流动沸腾传热及压降特性的探讨15-16

    1.2.2 泡沫金属内流体的换热特性的探讨16-18

    1.2.3 泡沫金属内流动的压降特性探讨18-19

    1.2.4 现有探讨的不足19-20

    1.3 探讨的主要内容20-21

    第二章 实验装置及实验策略21-33

    2.1 实验台介绍与实验参数制约21-23

    2.1.1 实验台介绍21-22

    2.1.2 实验参数制约22-23

    2.2 实验测试段的制作23-27

    2.2.1 泡沫金属的结构23-24

    2.2.2 实验测试段的制作24-26

    2.2.3 测试段的连接26-27

    2.3 实验工况27

    2.4 实验数据的导出及误差浅析27-32

    2.5 小结32-33

    第三章 R410A 在填充泡沫金属圆管内流动沸腾的换热特性33-41

    3.1 流动沸腾换热特性的实验探讨33-35

    3.2 泡沫金属对流动沸腾换热特性的影响35-36

    3.3 纯制冷剂在填充泡沫金属圆管中流动沸腾换热关联式的开发36-40

    3.3.1 换热模型的构造37-38

    3.3.3 泡沫金属影响因子 EF_(tp,ht,MF)的构造38-39

    3.3.4 新关联式的预测精度39-40

    3.4 小结40-41

    第四章 R410A 在填充泡沫金属圆管内流动沸腾的压降特性41-53

    4.1 流动沸腾压降特性的实验探讨41-44

    4.1.1 干度与质流密度对压降变化影响41-43

    4.1.2 泡沫金属结构对压降变化影响43-44

    4.2 填充泡沫金属圆管中两相流动压降关联式的开发策略浅析44-47

    4.2.1 均相模型策略44

    4.2.2 乘子法44-46

    4.2.3 两相流体的相对渗透率法46-47

    4.3 已有压降关联式的预测值与实验值的比较47-49

    4.4 新关联式的开发49-52

    4.4.1 基于全液相乘子法的压降关联式开发49-50

    4.4.2 基于相对渗透率法的压降关联式开发50-52

    4.5 小结52-53

    第五章 润滑油对制冷剂管内换热与压降特性的影响53-71

    5.1 不同油浓度下含油制冷剂管内流动沸腾的换热与压降特性53-59

    5.1.1 填充泡沫金属换热管内含油制冷剂两相流动的换热特性53-58

    5.1.2 填充泡沫金属换热管内含油制冷剂两相流动的压降特性58-59

    5.2 润滑油对填充泡沫金属管内流动沸腾的影响59-65

    5.2.1 滑油对填充泡沫金属管内流动沸腾换热特性的影响59-63

    5.2.2 滑油对填充泡沫金属管内流动沸腾压降特性的影响63-65

    5.3 纯制冷剂关联式向含油制冷剂的扩展65-69

    5.3.1 填充泡沫金属圆管内含油制冷剂流动沸腾换热系数关联式65-68

    5.3.2 填充泡沫金属圆管内含油制冷剂流动沸腾压降关联式68-69

    5.4 小结69-71

    第六章 总结与展望71-74

    6.1 总结71-73

    6.1.1 探讨目的71

    6.1.2 探讨内容71-73

    6.2 展望73-74

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