涟漪纹管管内冷凝换热特性研究

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换热器广泛应用于制冷、航空、化工等各个行业,提高换热器的换热效率对于提高能源利用率、缓解能源危机具有重要意义。强化换热技术的应用可以减少换热器的换热面积,减小换热器的体积、重量,并且可以减少动力损耗,提高换热器的换热效率。本文主要研究了制冷剂在光管与涟漪纹管管内单相与冷凝换热特性,观测制冷剂在测试管出口的局部冷凝流型,并且对质量流速、干度、饱和温度对制冷剂的冷凝换热系数以及摩擦压降的影响进行探究分析。制冷剂R134a在涟漪纹管内的单相换热系数与压降均高于光管;制冷剂R134a在铜管内的换热系数高于不锈钢管,但压降要小于不锈钢管。Dittus-Boeler关联式和Gnielinisk关联式均可以很好的对制冷剂在光管内单相换热时Nu数做出预测。涟漪纹管可以提高单相换热性能,涟漪纹管的强化性能系数均大于1。在低质量流速下,制冷剂在铜光管的冷凝流型主要为分层流、分层波状流、半环形流,制冷剂在铜涟漪纹管与不锈钢涟漪纹管内的冷凝流型主要为分层流、分层波状流、半环形流、环形流。制冷剂冷凝液膜会随着干度的增加以及质量流速的升高出现更明显的波动,并随之变薄。El Hajal et al.流型图、Cavallini et al.流型图对铜光管内冷凝流型均可以做出很好的预测。无论是铜管还是不锈钢管,制冷剂在涟漪纹管内冷凝换热系数与摩擦压降要大于光管。这主要是因为酒窝状凸起与花瓣状凸起的表面结构增加了涟漪纹管的表面换热面积,酒窝状凸起还会使制冷剂液膜产生旋流,对制冷剂液膜产生扰动,花瓣状凸起会不断破坏趋于稳定的温度边界层,并且会对测试管内壁面近壁面处的制冷剂液膜形成分流、混合,产生二次扰动,酒窝状和花瓣状凸起所产生的扰动都增强了制冷剂液膜的湍流。在低质量流速下,制冷剂在管内冷凝换热系数与摩擦压降会随着干度的增大和饱和温度的降低而呈现上升趋势,质量流速对制冷剂的冷凝换热系数几乎没有影响。
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