R290在水平光滑管内沸腾换热和压降特性的研究

摘要

丙烷R290，作为碳氢化合物，是一种天然环保制冷剂，具有零臭氧损耗潜值，非常低的全球变暖潜值,以及良好的传热流动性能，是一种理想的HCFCs类制冷剂替代物。因此，本文将以丙烷为工质，进行相关的研究。
　　换热器的小型化是一种趋势，因为其有以下优点：增加传热面积，增强热交换，提高能量效率等。按照目前的趋势，换热器中所用管的直径将变得越来越小，直径5毫米的小管已经广泛应用于空调的蒸发器中。而且由于丙烷的可燃性，采用小管径的换热管，可以有效地减少制冷剂的充量，以提高系统的安全性。此外，采用小管还能加强传热，节省材料，增加紧凑性等。因此，小管内的流动沸腾研究在沸腾换热领域也变得越来越重要。
　　本文针对目前关于丙烷R290小管内两相流动沸腾换热和压降研究不足的情况，设计并搭建了，可进行R290在外径5mm水平光滑管内两相流动沸腾换热和压降特性研究的实验台架，进行了初步的实验测试。并利用实验台架设计的基础数据，结合fluent，对其进行了相关的性能模拟。取得的以下结论：
　　1.随着管内入口干度的增大，管内流型由塞状流逐渐变化为段塞流，再慢慢向弥散流转变。改变质流密度，对流型并无本质改变，但会加快管内流型的转换。数值模拟结果和Mandhane流型图能较好地进行匹配。
　　2.随着质流密度的增加，以及相应热流密度的增加，传热系数会随之增加；但在低干度区域，其效果不如在高干度区域明显。大多数情况下，随着饱和蒸发温度的上升，传热系数随之增大，但在高干度区域，增加的效果并不显著。
　　3.随着入口干度的增大，质流密度的增加，管内两相摩擦压降也相应的增大，而且在高干度区域，其受质流密度的影响要大于在低干度区域。随着管内饱和蒸发温度的上升，管内两相摩擦压降逐渐减小，而且随着入口干度的增加，在同一干度点，不同饱和蒸发温度下的两相压降降幅增大。

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第一章． 绪论

1.1 课题的背景和意义

1.2 水平管内流动沸腾换热与压降特性的实验研究现状

1.3 水平管内流动沸腾换热与压降特性的模拟研究现状

1.4 目前研究工作的不足

1.5 本文的主要工作内容

第二章． 实验系统设计和测试方法

2.1 实验系统的设计方案和原理

2.2 实验对象及内容

2.3 实验参数控制

2.4 实验参数的测量

2.5 实验系统中主要部件的性能和尺寸的确定

2.6 误差分析

2.7 本章小结

第三章． 数值模拟的建模

3.1 数值模拟的理论基础

3.2 数值建模

3.3 数值模拟求解过程

3.4 本章小结

第四章． 实验结果和数值模拟的对比与分析

4.1 R290管内流动传热与压降的初步实验研究

4.2 R290管内流动流型的相关模拟

4.3 R290管内流动传热的相关模拟

4.4 R290管内流动压降的相关模拟

4.5 实验结果与模拟结果的对比分析

4.6 本章小节

第五章． 结论与展望

5.1 本文的主要工作内容与结论

5.2 工作展望及建议

参考文献

致谢

攻读学位期间的学术成果