【摘 要】
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在R22的众多替换工质中,相对于合成工质,R290作为自然工质,对环境亲和的优势十分明显,但是其易燃易爆的危险性质,使它的适用范围受到了极大的限制;R134a虽有优越的热物理性质,但其较高的全球变暖潜值,逐渐被舍弃,前人提出将R290与R134a混合形成新的混合工质,可作为R22的理想替代品;而微肋管作为强化传热管道的典型代表,在本行业中有着极为广泛的使用范围,在提升能源利用率、缩小换热器尺寸方面
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在R22的众多替换工质中,相对于合成工质,R290作为自然工质,对环境亲和的优势十分明显,但是其易燃易爆的危险性质,使它的适用范围受到了极大的限制;R134a虽有优越的热物理性质,但其较高的全球变暖潜值,逐渐被舍弃,前人提出将R290与R134a混合形成新的混合工质,可作为R22的理想替代品;而微肋管作为强化传热管道的典型代表,在本行业中有着极为广泛的使用范围,在提升能源利用率、缩小换热器尺寸方面发挥着不可替代的作用。为探究R290/R134a混合工质的流动传热性能,以及在常见强化传热管道中的流动沸腾特性,本文通过数值模拟的方法,对质量比为4/6的R290/R134a混合工质,在不同管径水平微肋管内的流动沸腾特性进行研究,建立了管径为2 mm、5 mm、7mm、9.5 mm的光滑管与管径为7 mm、9.5 mm的微肋管模型,对数值模型进行验证后,使用mixture模型分别对混合工质R290/R134a（4/6）在不同模型中的流动传热进行模拟计算,在质量流量为100～250 kg/（m~2·s）,热流密度为5～25 k W/m~2,入口干度为0～0.65,饱和温度为7.2℃的工况范围内,分析了混合工质在微肋管内的流型特征、出口截面的气相分布、截面气相体积分数和平均温度分布规律,探究了管径大小、管型结构、热流密度、质量流量以及干度对混合工质R290/R134a（4/6）流动沸腾特性的影响,为该混合工质的系统开发与设计提供理论支撑。并且作为R134a的混合工质,以期为R134a混合工质的开发与选型提供一定的参考意义。本文主要研究结果如下:（1）混合工质R290/R134a（4/6）的传热性能较为优越。相较于单一工质,混合工质具有更好的压缩比,排气温度更低,制冷效率更高;压力损失降低,进一步加强了传热效率;并且较单一工质制冷容积更大。（2）在相同工况下,管径大小对流型变化的影响较为明显,管径越大其内部的流型分布越广泛,在质量流量为100 kg/（m~2·s）,热流密度为15 k W/m~2,入口干度为0的工况下,2 mm管径的微细管内流型主要为块状流与塞状流,而5 mm以上常规管中,流型分布较为全面,块状流、塞状流、波浪流、分层流与环状流均有分布,光滑管中的流动工质呈明显的分层状分布,且管径越小分层越明显,而在微肋管中,由于肋片的干扰,对流型的分层分布有较大的干扰作用,并且从出口截面气相云图中可以清晰的看出,在9.5 mm微肋管中形成了二次流现象。（3）光滑管与微肋管的截面气相体积分数与截面平均温度均沿着管长的方向呈逐渐增加,管径同为7 mm时,在质量流量为100 kg/（m~2·s）,热流密度为15 k W/m~2,入口干度为0的工况下,微肋管内的气相分数为0.224,略高于光滑管的0.194,但光滑管内的温度略高于微肋管,光滑管为21.1℃,微肋管为18.1℃。（4）管径大小与管型结构对沸腾传热系数的影响比较明显,在相同的工况下,随管径减小,传热管的沸腾传热系数明显上升,2 mm管径的微细管沸腾传热系数最高,9.5 mm管径的光滑管沸腾传热系数最低,管径相同的微肋管与光滑管相比,微肋管的沸腾传热系数总是高于光滑管,微肋管的传热系数约为光滑管的1.3倍,微肋管的沸腾传热系数较同管径的光滑管提升均在23.7%以上,微肋管的强化传热效果十分显著。（5）沸腾传热系数随干度的增加均表现出先增加后减少的现象;在质量流量与热流密度对沸腾传热系数的影响中,热流密度的效果较为明显;低干度区,热流密度的增加会导致沸腾传热系数明显增加,热流密度由5 k W/m~2提升至15 k W/m~2时,9.5mm微肋管的沸腾传热系数提升了16.11%,平均增幅为10.2%,同时,热流密度的增加会导致临界干度提前,且临界干度后,沸腾传热系数呈断崖式下降,并且在光滑管中,沸腾传热系数下降速度更快;质流密度对管道换热性质的影响集中在高干度区,低干度区中质量流量的提升并不能带来传热系数明显的增加,质量流量从100kg/（m~2·s）增加到250 kg/（m~2·s）,除9.5 mm光滑管外,最大沸腾传热系数仅增加了4.8%,但临界干度随质量流量的增加发生后移,临界干度后,传热系数的下降的速度明显减缓。图28表4参90
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