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流动沸腾传热发生在石油、化工等各个行业的重要环节,更是制冷系统蒸发器内的主要换热过程,换热器传热性能的优劣直接影响系统性能的优劣,因此,研究强化换热技术对系统的节能性以及运行稳定性都具有重要意义。本文从制冷剂侧对流换热入手,探究一种通过改变制冷剂在管内的干度以此提高制冷剂测对流换热效率的方法。首先通过MATLAB软件编程调用Refprop软件中的物性参数,以水为载冷剂、R134a为制冷剂对一个使用套管式蒸发器的间接冷却制冷系统建立了传热模型,利用数值模拟的方法研究了制冷剂侧对流换热系数对系统运行的影响,得出以下结论:制冷剂侧对流换热系数每增加100W·m-2·℃-1,在制冷剂侧对流换热系数为904W·m-2·℃-1至1300W·m-2·℃-1的条件下,换热面积减小1.5%至2.7%,在制冷剂侧对流换热系数为1400W·m-2·℃-1至2000W·m-2·℃-1的条件下,换热面积减小1.0%至1.5%,在制冷剂侧对流换热系数为2100W·m-2·℃-1至3000W·m-2·℃-1的条件下,换热面积的减小率降至0.6%至0.7%;制冷剂侧对流换热系数每增加100W·m-2·℃-1,当制冷剂侧对流换热系数在904 W·m-2·℃-1至1800W·m-2·℃-1的范围内,载冷剂侧对流换热系数增加0.3%至1%,当制冷剂侧对流换热系数在1900W·m-2·℃-1至3000W·m-2·℃-1的范围内,载冷剂侧对流换热系数增加0.1%至0.2%;制冷剂侧对流换热系数每增加100 W·m-2·℃-1,制冷剂侧对流换热系数在904W·m-2·℃-1至1300W·m-2·℃-1的范围内,载冷剂质量流量可提高1.1%至1.9%,制冷剂侧对流换热系数在1400W·m-2·℃-1至2000W·m-2·℃-1的范围内时,载冷剂质量流量可提高0.5%至0.9%,制冷剂侧对流换热系数在2100W·m-2·℃-1至3000W·m-2·℃-1的范围内时,载冷剂质量流量可提高0.2%至0.4%;随着制冷剂侧对流换热系数的提升,载冷剂出口温度和制冷系统COP分别呈现下降和上升的趋势。在R134a水平光滑直管内流动沸腾传热实验中,得出以下结论:在实验工况下,R134a局部对流换热系数随干度的变化呈先下降后上升再下降的趋势,将局部对流换热系数的最大值对应的干度称为临界干度;临界干度随着制冷剂质量流量的增大而增大,随着热流密度的增大而减小,蒸发温度升高,临界干度也会在一定程度上出现降低,在实验工况下,制冷剂质量流量由49.68kg·m-2·s-1上升至247.94kg·m-2·s-1,对应的临界干度由0.45上升至0.54,热流密度由5.083 kW·m-2上升至14.897 kW·m-2,对应的临界干度由0.51降至0.42,蒸发温度由0℃上升至10℃,临界干度由0.50降为0.45;相同蒸发温度和热流密度的条件下,制冷剂质量流量越大,同一干度对应的R134a局部对流换热系数越高,且这种趋势在干度为0.3至0.6的范围内更加明显;相同制冷剂质量流量和蒸发温度的条件下,在干度小于0.6的区域内,热流密度越大,同一干度对应的R134a局部对流换热系数越大,当干度大于0.6的情况下,增大热流密度会导致流动沸腾传热的恶化,此外还可以发现,热流密度越大,核态沸腾在整个流动沸腾传热中所占的比重越高;在相同的制冷剂质量流量和热流密度的条件下,蒸发温度越高,同一干度对应的R134a局部对流换热系数越大。在不同的R134a质量流量分配、热流密度和蒸发温度下,对R134a进行补液实验,补液点在实验段1/3处,实验结果显示:随着换热的进行,R134a局部对流换热系数分为4个阶段,首先是补液点前,这与普通的流动沸腾换热情况相似,第二阶段出现在补液之后,约占换热管总长度的1/2,局部对流换热系数急剧升高,然后快速下降,当扰动逐渐平稳后进入第三阶段,该阶段约占了换热管长度的1/3,在该阶段,管内制冷剂流型进入环状流,随着干度的增大,局部对流换热系数升高,换热的第四阶段,局部对流换热系数出现下降的趋势,这是由于制冷剂蒸干后换热管周向导热不均引起的;在相同工况下,补液实验中的R134a临界干度(0.60至0.75)较水平直管实验中的数据(0.450.58)大;在本文的实验工况下,补液实验中R134a平均对流换热系数较相同条件下水平直管实验中测的数值大15.2%至20.3%;主流区和补液部分制冷剂质量流量的分配对换热效率的提高有较大影响。