【摘 要】
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直膨式系统（DVG）在太阳能热发电技术中具有广阔的应用前景,有制造运营成本较低、整体效率较高的优势。但目前,对于把非共沸工质作为循环工质的DVG系统来说,仍处于早期研究阶段,尚需理论支撑和实验探索,亟需解决周向非均匀热流下两相换热特性和两相流动不稳定这两个关键问题。研究通过实验和理论的方法进行了探究剖析,经实验观测探究了周向非均匀热流（NHF）下R245fa/R134a的两相流型转换和沸腾换热特性
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直膨式系统（DVG）在太阳能热发电技术中具有广阔的应用前景,有制造运营成本较低、整体效率较高的优势。但目前,对于把非共沸工质作为循环工质的DVG系统来说,仍处于早期研究阶段,尚需理论支撑和实验探索,亟需解决周向非均匀热流下两相换热特性和两相流动不稳定这两个关键问题。研究通过实验和理论的方法进行了探究剖析,经实验观测探究了周向非均匀热流（NHF）下R245fa/R134a的两相流型转换和沸腾换热特性,经理论建模分析了水平管内R245fa/R134a的流量漂移特性,主要工作内容和结论如下:1.采用质量分数配比为0.7/0.3的非共沸工质R245fa/R134a,在流动沸腾实验台上进行了两相换热实验。通过高速摄像仪,观察到4种典型流型,分别为泡状流、塞状流、分层流和环状流。结果表明:（1）在热流密度q相同时,NHF条件下开始出现环状流的干度x较低。（2）在质量通量G不同时,由间歇流转变到环状流的x是不同的。随着G增加,流型开始转变的x有减小的趋势,间歇流对应的干度范围变窄,而环状流对应的干度范围变宽。（3）在G相同时,出现流型转变的x从小到大依次为:NHF下的R245fa/R134a、NHF下的R245fa、均匀热流下的R245fa/R134a、均匀热流下的R245fa。2.实验工况热流密度q为28.76 k W/m~2,饱和温度Tsat为40℃,质量通量G为175、274和373 kg/（m~2 s）,干度x为0～1。基于流型变化对表面传热系数h进行了解释归纳。结果表明:（1）随着x变大,h呈现出先平缓后升高的现象。在x相同时,与R245fa相比,R245fa/R134a的h明显较小。（2）随着G和q增大,在干涸点出现之前,h增大。在环状流区,Tsat对h的作用不太明显,在非环状流区有效果。（3）在同一工况下,R245fa的均匀度明显高于R245fa/R134a的均匀度。随着G和q增大,R245fa/R134a和R245fa的均匀度均呈现上升趋势。在环状流区,随着Tsat增大,R245fa/R134a的均匀度先变大后减小,而R245fa的均匀度呈上升趋势且逐渐变缓。（4）4种换热关联式的评估能力在非环状流区域都表现较差,而在环状流区域,Sun＆Mishima关联式的评估能力相对较好。3.建立了研究R245fa/R134a的流量漂移特性的理论模型,主要从长径比L/D、入口过冷度Tc、热流密度q和流体性质等方面,分析了对流量漂移现象产生的影响,并提出了表征流量漂移可能性的特征参数RL。得出以下结论:（1）随着G增加,对于R134a/R245fa一组工质,极大值和极小值出现的顺序均为R134a、R134a/R245fa、R245fa,RL的大小关系为:R245fa＞R134a＞R134a/R245fa。（2）随着L/D增大,总压降ΔP增大。同时RL的值增大,不稳定区间移向G较大的方向。随着Tc降低,ΔP增大。不稳定区间移向G较大的方向,RL值变小,系统变得更加稳定。随着q的增大,ΔP增大。不稳定区间移向G较大的方向,q对RL值的影响较小。（3）饱和温度Tsat与RL成反比。同一工况下,汽化潜热和表面张力与RL成正比,而饱和气液密度比和饱和气液粘度比与RL成反比。（4）利用稳态特性曲线的割线斜率,综合影响流量漂移的各物理量,提出了表征流量漂移可能性的特征参数RL的表达式。
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