r134a螺旋管內(nèi)流動(dòng)沸騰換熱特性研究

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1、山東大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要螺旋管因其在傳熱性能上明顯優(yōu)于直管，且具有結(jié)構(gòu)緊湊和加工制作方便等優(yōu)點(diǎn)，在能源動(dòng)力、石油化工、核反應(yīng)堆以及制冷與空調(diào)工業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。但由于兩相流動(dòng)的復(fù)雜性和缺乏對汽(氣)液界面?zhèn)鳠醾髻|(zhì)和動(dòng)力學(xué)行為的微觀認(rèn)識和定量描述等原因，螺旋管內(nèi)兩相流動(dòng)沸騰傳熱，成為當(dāng)前兩相流研究領(lǐng)域的重要課題之一。制冷劑氯氟烴(CFCs)對大氣臭氧層有嚴(yán)重的破壞作用，被禁使用迫在眉睫。R134a是目前國際基本公認(rèn)的作為CFGl2的替代制冷劑的最佳選擇，并且已經(jīng)投入商業(yè)應(yīng)用。R134a的特點(diǎn)是對大氣臭氧層的破壞能力指數(shù)(ODn為零，地球溫室效應(yīng)(GwP)值為0．26，不易燃，無

2、毒，無腐蝕作用，是目前最具有實(shí)用性的替代工質(zhì)。研究R134a螺旋管內(nèi)的流動(dòng)沸騰傳熱特性無論對舊系統(tǒng)的改造還是新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)以及可靠運(yùn)行都具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。在設(shè)計(jì)搭建實(shí)驗(yàn)臺的基礎(chǔ)上，以R134a為工質(zhì)對螺旋管內(nèi)的兩相流沸騰換熱特性進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)段采用內(nèi)徑為8．1nlm，外徑為10蛐，螺旋直徑為300咖，管長為7．544m的螺旋管。實(shí)驗(yàn)條件為：平均蒸發(fā)溫度：‘一5—20℃，質(zhì)量流速：G=100—400kg，(m2sl，熱流密度：5～20l哪，m2，干度：善。o．1一o．8。并利用“sualb鵲ic語言編制了數(shù)據(jù)處理程序。程序計(jì)算以總結(jié)的數(shù)據(jù)處理方法為依據(jù)，主要

3、包括“測量參數(shù)輸入頁面”、“查表參數(shù)輸入頁面”和“結(jié)果輸出”三個(gè)界面。此數(shù)據(jù)處理程序?yàn)閷?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的批理處理提供很大的幫助。對各種實(shí)驗(yàn)條件下的數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集處理。并應(yīng)用誤差分析和誤差傳遞理論對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的不確定度進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：平均傳熱系數(shù)隨著質(zhì)量流量的增大而增大，隨蒸發(fā)溫度的增大而增大；當(dāng)熱流密度較小時(shí)，局部傳熱系數(shù)隨干度的增加單調(diào)增加，而當(dāng)熱流密度增加到一定程度后，局部傳熱系數(shù)先增加，當(dāng)干度達(dá)到一定值時(shí)，開始有所降低。熱流密度越大，局部傳熱系數(shù)開始減小時(shí)的干度越小。對水平直管和螺旋管的局部傳熱系數(shù)隨干度的變化關(guān)系進(jìn)行了比較：在相同條件下，直管的換熱系數(shù)比螺旋管的小。隨

4、干度的增加，直管中局部傳熱系數(shù)開始減小時(shí)的干度比螺旋管的小，并且降低的速度比螺旋管的快。以本文實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，依據(jù)Jung等和Cavallini與zecchin提出的公式，山東大學(xué)碩士學(xué)位論文把平均換熱系數(shù)做為平衡迪恩數(shù)D。lq，普朗特?cái)?shù)^，Maninclli參數(shù)x。和沸騰數(shù)肋的函數(shù)，發(fā)展出了螺旋管內(nèi)兩相流的換熱系數(shù)關(guān)聯(lián)式。并把換熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)值與發(fā)展出的關(guān)聯(lián)式得出的計(jì)算值進(jìn)行對比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與關(guān)聯(lián)式預(yù)測值符合的很好，最大偏差為±15％。關(guān)鍵詞：螺旋管，兩相流，R134a，沸騰換熱Ⅱ山東大學(xué)碩士學(xué)位論文ABSTRACTHclicaltllbesa聆widelyusedincner

5、gy柚dpower'petrochemical鋤ginceriII舀加de缸fcador，fe銜gerati∞趾daircondm帆ill島etcbyitshigIlerheattI徹sferefficiency，∞mpadins仇IctII化ande鶴etomanufacturc．Becauseofthe咖plexityofthe鉚o-pha∞now姐dshoftofthemicr0-knowing姐dqu姐titatiVe鋤alysisoftllehcat粕dm鶴s仃an蚶盯anddynalllicalacti徹衄thcinterfaceOftheVapor鋤dIiqui

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7、．26．Anditisnotea∞t0bllfn，加poisonous，們co盯0siVe．nisthemostp船ctical化placem鋤tre銜gcr卸tatp聆sem．nisOfsi印i6calltimpon鋤ccto∞searchtheboilillgheattransfcr0fR134ainhclicaItIIbcsinboththeoreticalresearchandpmdicalapplicatio砸．叻ccxpcrim蛐talunitforR134a衄nowboilingheatt