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在当今节能与环保概念盛行的今天,制冷剂作为温室效应的主要贡献因素之一,其替代性研究逐渐成为一个重要的热点问题。R410A作为目前普遍应用于各类空调产品的制冷剂之一,由于其较高的温室效应值(GWP),在未来将面临着被淘汰的局面,而新型三元混合工质R447A有着和R410A相似的物理性质,同时其GWP值却只有R410A的30%,对环境十分友好,可以被视为是R410A的理想替代品。制冷剂的换热特性对于换热器的设计有着十分重要的影响,而目前对于R447A在常规通道内的传热研究尚不完备。本文通过研究新型混合工质R447A的管内流动沸腾传热特性,补充了该制冷剂在传热方面的数据,为换热器的改造与设计提供了依据,对促进替代型制冷剂的推广与应用有着重要意义。
本文以三元混合工质R447A为主要研究对象,研究了R447A在内径为10.6mm的水平光滑管内的流动沸腾传热特性,实验条件为:热流密度5~20kW/m2,质量流速100~300kg/(m2·s),蒸发温度5~25℃。获得了R447A在水平光滑管内的流动沸腾传热数据以及传热现象,从理论上分析了不同因素对R447A换热的影响,并将其与R410A以及R134a进行了对比,最后依据实验结果发展了一种针对R447A混合工质的预测模型,主要研究成果如下:
(1)在实验条件下,R447A的传热系数在800~3500W/(m2·K)之间。实验发现,随着干度的增加R447A的传热系数增长缓慢,但在质量流速增加后,干度的影响也逐渐增强,R447A传热系数随着质量流速和热流密度的增加而增加。
(2)对比了R447A与R410A和R134a三者之间的传热系数,发现R410A的传热系数比R447A平均高出10%~30%,R134a比R447A平均高出7%~18%,质量流速对R447A的影响要大于R410A和R134a,而热流密度对R410A和R134a的影响要大于R447A。
(3)比较了几种现有关联式对于R134a,R410A,R447A的预测结果,发现文献中所采用的几种关联式对于纯工质的预测较好,但对于混合工质的预测并不理想,尤其是对于三元混合工质R447A的预测。本文在前人研究的基础上,结合本文的实验结果,定性分析了传质阻力和滑移温度造成的R447A传热系数与纯工质之间的差别,发展了一种分干度区预测传热系数的新模型,新模型的平均偏差为+6.21%,绝对偏差为+12.96%,为混合工质R447A的预测提供了理论基础。
本文以三元混合工质R447A为主要研究对象,研究了R447A在内径为10.6mm的水平光滑管内的流动沸腾传热特性,实验条件为:热流密度5~20kW/m2,质量流速100~300kg/(m2·s),蒸发温度5~25℃。获得了R447A在水平光滑管内的流动沸腾传热数据以及传热现象,从理论上分析了不同因素对R447A换热的影响,并将其与R410A以及R134a进行了对比,最后依据实验结果发展了一种针对R447A混合工质的预测模型,主要研究成果如下:
(1)在实验条件下,R447A的传热系数在800~3500W/(m2·K)之间。实验发现,随着干度的增加R447A的传热系数增长缓慢,但在质量流速增加后,干度的影响也逐渐增强,R447A传热系数随着质量流速和热流密度的增加而增加。
(2)对比了R447A与R410A和R134a三者之间的传热系数,发现R410A的传热系数比R447A平均高出10%~30%,R134a比R447A平均高出7%~18%,质量流速对R447A的影响要大于R410A和R134a,而热流密度对R410A和R134a的影响要大于R447A。
(3)比较了几种现有关联式对于R134a,R410A,R447A的预测结果,发现文献中所采用的几种关联式对于纯工质的预测较好,但对于混合工质的预测并不理想,尤其是对于三元混合工质R447A的预测。本文在前人研究的基础上,结合本文的实验结果,定性分析了传质阻力和滑移温度造成的R447A传热系数与纯工质之间的差别,发展了一种分干度区预测传热系数的新模型,新模型的平均偏差为+6.21%,绝对偏差为+12.96%,为混合工质R447A的预测提供了理论基础。