R290水平管內(nèi)凝結(jié)換熱和壓降的研究現(xiàn)狀

2013-09-24 寧靜紅 天津商業(yè)大學(xué)天津市制冷技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

  通過分析國外對R290 水平光滑管內(nèi)和強(qiáng)化管內(nèi)的流動凝結(jié)換熱的研究,得出R290 管內(nèi)換熱系數(shù)較常規(guī)工質(zhì)高,而強(qiáng)化管內(nèi)的凝結(jié)換熱系數(shù)明顯高于光滑管。另外還列舉了一些典型的凝結(jié)換熱關(guān)聯(lián)式,并提出了進(jìn)一步研究工作的建議。

1、前言

  為保護(hù)人類生態(tài)環(huán)境,制冷劑的發(fā)展經(jīng)歷了CFCs、HCFCs、HFCs、HCs 及其它自然工質(zhì)的變化過程。目前,制冷劑替代物的研究呈現(xiàn)多元化、區(qū)域化的發(fā)展趨勢。R290 具有優(yōu)良的熱力性能,價格低廉,兼容性強(qiáng),臭氧消耗潛值為0,全球變暖潛值很小,受到制冷空調(diào)工作者的廣泛關(guān)注。通常,對制冷劑的傳熱性能的研究主要有以下幾方面: 管內(nèi)冷凝、管外冷凝、管內(nèi)沸騰和管外沸騰。其中水平管內(nèi)的凝結(jié)過程一直是研究者關(guān)注的內(nèi)容。首先,管內(nèi)凝結(jié)換熱現(xiàn)象在工業(yè)中廣泛存在,如制冷設(shè)備的冷凝器,化學(xué)工業(yè)中的各種凝結(jié)換熱器等,而在上述這些設(shè)備中,管子采用水平布置又十分常見,因此選取水平方向作為研究方向。

  針對R290 水平管內(nèi)凝結(jié)換熱的研究,有助于R290 制冷系統(tǒng)換熱設(shè)備的傳熱性能分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。諸多文獻(xiàn)提供了R290 水平管內(nèi)凝結(jié)換熱的大量相關(guān)數(shù)據(jù),并對其進(jìn)行了理論分析,對后續(xù)研究工作具有重要的借鑒意義。基于此,這里對近年來有關(guān)R290 水平管內(nèi)凝結(jié)換熱的研究成果進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。

2、R290 水平光滑管內(nèi)凝結(jié)換熱的研究

  Gursaran D. Mather (1998) 對R290 管內(nèi)換熱系數(shù)進(jìn)行計算,并和R12、R134a 管內(nèi)凝結(jié)換熱系數(shù)做了比較。計算結(jié)果表明R290 的凝結(jié)換熱系數(shù)比R12、R134a 要高很多,平均冷凝換熱系數(shù)比R12 高200% ~ 233%,比R134a 高177% ~187%。

  Nan 和Infante Ferreira(2000) 研究了R290 在光管、微翅管和格子管內(nèi)凝結(jié)換熱,并將試驗(yàn)結(jié)果與已有關(guān)聯(lián)式做了比較。Neeras(2001)研究了R290和R290/R170 的管內(nèi)凝結(jié)。

結(jié)語

  R290 作為新型環(huán)保制冷劑,得到了廣泛的關(guān)注和深入的研究。相關(guān)的研究文獻(xiàn)表明,對R290在水平光滑管內(nèi)凝結(jié),換熱系數(shù)與已有的從氟利昂制冷劑獲得的關(guān)聯(lián)式符合的很好。而關(guān)于R290 在水平強(qiáng)化管內(nèi)凝結(jié)的相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)還較為缺乏。

  對水平管內(nèi)凝結(jié),光管的換熱可以從Nusselt理論獲得很好的解釋。然而,強(qiáng)化管則表現(xiàn)出了不同的特性,需要進(jìn)一步深入研究:

  (1) 繼續(xù)開展多種工況下的R290 水平光滑管、強(qiáng)化管內(nèi)凝結(jié)換熱試驗(yàn),獲取更多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并與已有的換熱關(guān)聯(lián)式進(jìn)行比較,得出R290水平光滑管和強(qiáng)化管內(nèi)凝結(jié)換熱的關(guān)聯(lián)式;

  (2) 對R290 水平管內(nèi)凝結(jié)換熱過程采取可視化方法,觀察流型變化特征,為深入研究其凝結(jié)換熱機(jī)理提供依據(jù)。