氟乙烷（R161）及其潤滑油混合物水平內(nèi)螺紋管內(nèi)流動沸騰換熱特性研究

【摘要】：近幾十年內(nèi),在世界對臭氧層破壞及溫室效應的日益關(guān)注下,制冷與空調(diào)行業(yè)中制冷劑的替代研究成為一個熱點問題。新型制冷劑R161是環(huán)保綠色制冷劑(ODP為0,GWP為12),具有優(yōu)良的循環(huán)性能和傳熱性能,是R22、R407C等有高GWP值制冷劑的潛在替代品。目前,在制冷系統(tǒng)的換熱設(shè)備中使用小管徑強化管是增強換熱器換熱性能的有效手段之一,此外,潤滑油的混入增加了制冷劑沸騰換熱的復雜性。制冷劑/潤滑油混合物在強化管內(nèi)的沸騰換熱特性研究,對于緊湊式蒸發(fā)器的設(shè)計開發(fā),推動新型制冷劑的替代進程,具有重要價值。 本文從R161與R161/潤滑油混合物在內(nèi)螺紋強化管內(nèi)沸騰換熱的基礎(chǔ)性問題著手,通過實驗獲得了沸騰換熱系數(shù)和壓降數(shù)據(jù),從理論上分析了不同工況對換熱與壓降的影響,開發(fā)了適用于R161潤滑油混合物在內(nèi)螺紋強化管內(nèi)沸騰的預測關(guān)聯(lián)式,為預測潤滑油對制冷劑R161在蒸發(fā)器中沸騰換熱性能的影響提供了理論與實驗基礎(chǔ)。本文內(nèi)容主要包括了以下幾方面： (1)在原有實驗裝置的基礎(chǔ)上,設(shè)計改造了適用于研究制冷劑/潤滑油混合物在管內(nèi)沸騰換熱性能的實驗裝置。 (2)對R161在7mm內(nèi)螺紋強化管內(nèi)的沸騰換熱和壓降特性進行了實驗研究。實驗獲得了飽和溫度-5℃～8℃,熱流密度11.76～52.94kW/m2,質(zhì)量流速100～250kg/(m2s)范圍內(nèi)的換熱系數(shù)與摩擦阻力。實驗結(jié)果表明：1)R161當?shù)負Q熱系數(shù)隨干度的增大而增大,并在干度為0.7-0.8時達到最大值；2)R161換熱系數(shù)隨質(zhì)量流速、熱流密度的增大而增大；3)R161在螺紋強化管內(nèi)摩擦壓降隨質(zhì)量流速的增加顯著上升；4)R161在螺紋強化管內(nèi)摩擦壓降隨熱流密度的增大而增大；5)R161在螺紋強化管內(nèi)摩擦壓降隨著飽和溫度的降低而增大。 (3)對R161/潤滑油混合物在7mm內(nèi)螺紋強化管內(nèi)的沸騰換熱和壓降特性進行了實驗研究。實驗獲得了飽和溫度-5℃～8℃,熱流密度11.76-52.94kW/m2,質(zhì)量流速100～250kg/(m2s),潤滑油濃度1.5%-5.0%范圍內(nèi)的沸騰換熱系數(shù)和摩擦阻力。研究結(jié)果表明：1)在低干度工況下,換熱系數(shù)隨平均油濃度的增大而增大,在高干度時,隨著干度和平均油濃度的增大,換熱系數(shù)迅速降低；2)潤滑油的存在會增大壓降,而且隨著質(zhì)量流速和干度的增大而增大；3)隨著質(zhì)量流速的增大,油對換熱系數(shù)和摩擦壓降產(chǎn)生的影響減小。開發(fā)了基于混合物物性的R161/油混合物在內(nèi)螺紋管內(nèi)的換熱關(guān)聯(lián)式,考慮了內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)對換熱的增強作用,同時考慮了潤滑油的存在對混合物物性的影響。 【關(guān)鍵詞】：R161 潤滑油 沸騰換熱 內(nèi)螺紋管 關(guān)聯(lián)式
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB611
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 主要符號表8-9
• 目錄9-12
• 第1章 緒論12-25
• 1.1 課題背景及意義12-14
• 1.2 制冷劑胭滑油內(nèi)螺紋管內(nèi)流動沸騰換熱特性的研究進展14-22
• 1.2.1 制冷劑/潤滑油內(nèi)螺紋管內(nèi)流動沸騰換熱特性的實驗研究14-18
• 1.2.2 制冷劑/潤滑油內(nèi)螺紋管內(nèi)流動沸騰換熱關(guān)聯(lián)式的開發(fā)現(xiàn)狀18-22
• 1.3 制冷劑/潤滑油內(nèi)螺紋管內(nèi)流動沸騰的壓降特性的研究進展22-24
• 1.3.1 制冷劑/潤滑油內(nèi)螺紋管內(nèi)流動沸騰的壓降特性的實驗研究22
• 1.3.2 制冷劑/潤滑油內(nèi)螺紋管內(nèi)流動沸騰的壓降模型研究現(xiàn)狀22-24
• 1.4 課題來源24
• 1.5 本文的主要工作24-25
• 第2章 管內(nèi)流動沸騰換熱和壓降特性測試實驗裝置25-38
• 2.1 R161/潤滑油管內(nèi)流動沸騰換熱和壓降特性測試實驗裝置25-33
• 2.1.1 已有的純制冷劑管內(nèi)流動沸騰換熱和壓降特性測試實驗臺25-27
• 2.1.2 R161/潤滑油管內(nèi)流動沸騰換熱和壓降特性測試臺的搭建27-33
• 2.2 實驗步驟與實驗參數(shù)33-35
• 2.2.1 實驗步驟33-34
• 2.2.2 實驗參數(shù)34-35
• 2.3 實驗內(nèi)容35-38
• 2.3.1 實驗樣品35-36
• 2.3.2 實驗測試管36-37
• 2.3.3 實驗工況37-38
• 第3章 R161/潤滑油混合物沸騰換熱及壓降特性實驗結(jié)果分析38-97
• 3.1 沸騰換熱及壓降特性實驗數(shù)據(jù)處理方法38-43
• 3.1.1 換熱系數(shù)38-40
• 3.1.2 油濃度40-41
• 3.1.3 干度41-42
• 3.1.4 壓降42-43
• 3.2 R161內(nèi)螺紋管內(nèi)流動沸騰換熱及壓降特性的實驗結(jié)果分析43-60
• 3.2.1 R161內(nèi)螺紋管內(nèi)沸騰換熱性能實驗結(jié)果分析44-55
• 3.2.2 R161內(nèi)螺紋管內(nèi)沸騰流動壓降實驗結(jié)果分析55-60
• 3.3 R161/潤滑油內(nèi)螺紋管沸騰換熱和壓降特性實驗結(jié)果分析60-95
• 3.3.1 R161/潤滑油內(nèi)螺紋管內(nèi)沸騰換熱性能實驗結(jié)果分析60-92
• 3.3.2 R161/潤滑油內(nèi)螺紋管內(nèi)沸騰流動壓降實驗結(jié)果分析92-95
• 3.4 本章小節(jié)95-97
• 第4章 R161/潤滑油混合物內(nèi)螺紋管內(nèi)沸騰換熱關(guān)聯(lián)式研究97-117
• 4.1 R161/潤滑油的基本物性計算97-103
• 4.1.1 潤滑油物性97-100
• 4.1.2 R161基本物性計算100-101
• 4.1.3 R161/潤滑油混合物的物性和熱力學性質(zhì)計算模型101-103
• 4.2 已有的內(nèi)螺紋管內(nèi)流動沸騰換熱關(guān)聯(lián)式對R161沸騰換熱系數(shù)的預測性分析103-106
• 4.3 已有的內(nèi)螺紋管內(nèi)流動沸騰換熱關(guān)聯(lián)式對R161/潤滑油換熱系數(shù)的預測性分析106-112
• 4.3.1 已有的潤滑油影響因子換熱關(guān)聯(lián)式與實驗數(shù)據(jù)的對比分析106-108
• 4.3.2 已有的純制冷劑在內(nèi)螺紋管內(nèi)的換熱關(guān)聯(lián)式預測值與實驗數(shù)據(jù)的對比分析108-112
• 4.4 已有的內(nèi)螺紋管內(nèi)壓降關(guān)聯(lián)式對R161/潤滑油壓降的預測性分析112
• 4.5 基于已有關(guān)聯(lián)式擬合適用于R161/潤滑油內(nèi)螺紋管內(nèi)流動沸騰換熱的新關(guān)聯(lián)式112-116
• 4.6 本章小結(jié)116-117
• 第5章 結(jié)論與展望117-120
• 5.1 主要結(jié)論117-118
• 5.2 前景展望118-120
• 參考文獻120-126
• 致謝126-128
• 攻讀碩士期間取得的成果128

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