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1、航空學(xué)報(bào)ActaAeronauticaetAstronauticaSinlcaMar．252017VOl38NO．3SSN1000．6893CN11．1929／Vhttp：／／hkxbbuaaeducnhkxb《魚buaa．edu．cn鋸齒扁管內(nèi)沸騰換熱試驗(yàn)詹宏波，文濤，張大林*南京航空航天大學(xué)航空宇航學(xué)院，南京210016摘要：建立以等熱流密度方式進(jìn)行試驗(yàn)件加熱的沸騰換熱試驗(yàn)系統(tǒng)，分別對(duì)當(dāng)量直徑為1．28mm和1．59mm鋸齒扁管內(nèi)R134a工質(zhì)的沸騰換熱特性進(jìn)行研究，試驗(yàn)參數(shù)范圍：制冷劑質(zhì)量流率為68．5～305．5kg／(m2·s)，工作飽和壓力為
2、o．27～o．46MPa，加熱熱流密度為9～42kw／m2。試驗(yàn)結(jié)果表明：相同結(jié)構(gòu)的通道，當(dāng)量直徑小換熱能力更強(qiáng)；熱流密度和飽和壓力對(duì)沸騰換熱的影響與一個(gè)干度值有關(guān)。當(dāng)干度小于此值時(shí)，沸騰換熱系數(shù)會(huì)隨著熱流密度及飽和壓力增大而增大；而當(dāng)干度大于此值時(shí)，沸騰換熱系數(shù)隨著干度增大而急劇下降，熱流密度和飽和壓力對(duì)換熱的影響較??；該干度值會(huì)隨著熱流密度或飽和壓力增大而逐漸變小。質(zhì)量流率對(duì)沸騰換熱的影響與熱流密度有關(guān)，隨著熱流密度增大，質(zhì)量流率的影響趨向大干度區(qū)域。通過分析各參數(shù)對(duì)沸騰換熱的影響，建立了一個(gè)預(yù)測(cè)試驗(yàn)工況下微小尺寸鋸齒扁管的沸騰換熱系數(shù)計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式。
3、關(guān)鍵詞：沸騰；換熱；兩相流；制冷劑R134a；鋸齒扁管中圖分類號(hào)：V231．1；TKl24文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000一6893(2017)03—120329一08目前，對(duì)于微小通道沸騰換熱的研究已有許多有價(jià)值的成果，很多學(xué)者已對(duì)不同試驗(yàn)條件下微小通道內(nèi)沸騰換熱的機(jī)理及影響因素進(jìn)行分析，并有部分學(xué)者建立了適用于特定工況的沸騰換熱計(jì)算公式。0h[13和Copetti[2]等對(duì)當(dāng)量直徑為2．6mm水平管沸騰換熱特性的研究發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量流率對(duì)沸騰換熱的影響與一個(gè)干度的閾值有關(guān)，當(dāng)干度大于此閾值時(shí)，質(zhì)量流率的影響才開始顯現(xiàn)，且隨著熱流密度增大，此閾值也增大。熱流
4、密度對(duì)換熱的影響在小干度區(qū)域很明顯，而在大干度區(qū)域，其影響很微弱。換熱系數(shù)會(huì)隨著飽和壓力增大而增大。筆者建立了一個(gè)新的沸騰換熱計(jì)算公式，其計(jì)算值與試驗(yàn)值的平均絕對(duì)相對(duì)誤差為15．28％。Tibirica和Ribatski[33對(duì)當(dāng)量直徑為2．3mm圓管的研究發(fā)現(xiàn)，無論在多大質(zhì)量流率下，熱流密度對(duì)沸騰換熱的影響都非常明顯，但沸騰換熱受飽和壓力的影響較微弱。Shiferaw等nj對(duì)當(dāng)量直徑為1．1mm圓管所做的研究表明，沸騰換熱受質(zhì)量流率的影響比較微弱，當(dāng)干度小于o．5時(shí)，其主要受熱流密度的影響，當(dāng)干度大于o．5且熱流密度較大時(shí)，換熱系數(shù)只會(huì)隨著干度變化而變
5、化。本文研究的是被航空緊湊式換熱器廣泛應(yīng)用的鋸齒扁管，其形狀可以看作為將平直通道截?cái)喑稍S多短小的節(jié)段，相鄰節(jié)段彼此錯(cuò)開一定間隔而形成的間斷式翅片，這種翅片對(duì)促進(jìn)流體的湍流、破壞熱阻邊界層十分有效[5]?，F(xiàn)在對(duì)于鋸齒扁管的研究，主要集中在對(duì)鋸齒扁管單相的阻力和傳熱計(jì)算上，采用試驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法，得到用于特定翅片的阻力和傳熱計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)收稿日期：2016·04·19；退修日期：2016—07—03；錄用日期：2016—08—31；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016．09．2809：27網(wǎng)絡(luò)出版地址：wwwcnkinet／kcms／detail門11929V20160
6、9280927002html*通訊作者．E—mail：zhangda¨n@nuaaeducn；
7、用棒武；詹宏波．文濤．張大林．鋸齒扁管內(nèi)沸騰換熱試驗(yàn)【Jj．航空學(xué)報(bào)，2017，38(3)：120329iZHANHB，wENT．ZHANGDLTestofboi¨ngheaHransferlnrectangu
8、archannelswi橢o”setfins[JI．ActaAeronaulicaetAstronaut
9、cas{nlca，20{7，38(3)120329。120329．1航空學(xué)報(bào)式[6-8]。在單相研究中，鋸齒扁管顯現(xiàn)出比相似尺寸平直通道更強(qiáng)的換熱
10、能力。目前對(duì)鋸齒扁管兩相換熱的研究還較少。Pulvirenti等[9]對(duì)相同尺寸的平直通道與鋸齒扁管兩相換熱能力的比較發(fā)現(xiàn)，在熱流密度較大時(shí)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)兩相換熱沒有影響，而在熱流密度較小時(shí)，鋸齒扁管比平直通道的換熱能力更強(qiáng)。Kim和Sohn[1叩對(duì)當(dāng)量直徑為2．84mm鋸齒扁管的研究發(fā)現(xiàn)，適用于光滑圓管沸騰換熱計(jì)算的雷諾因子數(shù)也適用于鋸齒扁管沸騰換熱的計(jì)算，并建立了一個(gè)包含核態(tài)沸騰和對(duì)流換熱的沸騰換熱計(jì)算公式，計(jì)算值與試驗(yàn)值偏差在25％以內(nèi)。本文對(duì)當(dāng)量直徑分別為1．28mm和1．59mm鋸齒扁管的沸騰換熱特性進(jìn)行試驗(yàn)研究，探究影響其換熱能力的主要因素，并
11、建立適用于本試驗(yàn)工況的微小尺寸鋸齒扁管沸騰換熱計(jì)算公式，為后續(xù)鋸齒扁管的工程應(yīng)用
