多孔扁管內(nèi)低GWP工質(zhì)及其混合工質(zhì)冷凝換熱特性的研究.pdf

1、為攻克臭氧層破壞和全球氣候變暖兩大環(huán)境難題，尋求更加節(jié)能環(huán)保高效的新一代制冷劑已成為當(dāng)今制冷領(lǐng)域重要課題。微小通道換熱器與制冷空調(diào)行業(yè)傳統(tǒng)銅管翅片換熱器相比，換熱系數(shù)高，制冷劑的充灌量小，承壓能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊。近年來，微小通道換熱器替代傳統(tǒng)翅片管換熱器成為近年來空調(diào)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，尤其是汽車空調(diào)領(lǐng)域。將以上兩方面相結(jié)合，研發(fā)新一代制冷劑適用于微小通道換熱器，提高換熱性能，減少充灌量，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保高效的目標(biāo)，并深入開展對低GWP工質(zhì)及其

2、混合工質(zhì)在小通道內(nèi)的冷凝換熱特性的研究具有重要意義。
　　首先，對低GWP純工質(zhì)的熱物性質(zhì)和環(huán)保性質(zhì)進(jìn)行對比分析，進(jìn)而研究混合工質(zhì)熱力學(xué)性質(zhì)，其重點(diǎn)是針對新型三元混合工質(zhì)R446A和R447A。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對混合物模型Helmholtz自由能狀態(tài)方程中交互系數(shù)進(jìn)行擬合計(jì)算優(yōu)化。通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、本模型計(jì)算結(jié)果和物性計(jì)算軟件REFPROP計(jì)算結(jié)果的一致性對比分析，得出優(yōu)化后的狀態(tài)方程的計(jì)算精度更高且穩(wěn)定性較好。此外，分析了新型

3、混合制冷劑R446A和R447A系統(tǒng)循環(huán)性能，由于兩工質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)較為接近，其循環(huán)效率相差不大，但兩者的循環(huán)效率都高于R1234ze和R410A。雖然單位質(zhì)量制冷量略低于R32，而排氣溫度低于R32，有利于保證壓縮機(jī)的可靠性。不足之處是R446A和R447A的溫度滑移較R410A較大。綜上所述，新型混合制冷劑R446A和R447A可作為R410A的高效環(huán)保替代工質(zhì)。
　　其次，針對R32在三種微小通道內(nèi)的冷凝換熱特性進(jìn)行了對比試

4、驗(yàn)研究，其冷凝換熱系數(shù)由高到低的排序?yàn)?D=0.715mm的方孔扁管＞D=0.86mm的圓孔扁管＞D=2mm的光滑細(xì)管，小管徑通道下的流型更有利于強(qiáng)化換熱。由于在方管中表面張力的作用，液膜在四角聚集，導(dǎo)致在四邊中部處的液膜較薄，因此方管中的換熱系數(shù)高于圓管中的換熱系數(shù)。
　　然后，對純工質(zhì)R134a、R32、R1234ze和其混合工質(zhì)及R410A、R447A在圓孔扁管內(nèi)進(jìn)行了冷凝換熱實(shí)驗(yàn)測試。綜合對比所有進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的純工質(zhì)和混合工質(zhì)

5、在相同工況下冷凝換熱系數(shù)。
　　最后，對各工質(zhì)的實(shí)驗(yàn)值與關(guān)聯(lián)式的預(yù)測值進(jìn)行了對比。結(jié)果顯示:除Koyama關(guān)聯(lián)式外，其他五組關(guān)聯(lián)式對R32的預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值都比較接近，而對于R134a僅Cavallini、Park和Kim的預(yù)測精度較好;R1234ze只有Park的預(yù)測的比較接近?？傮w看來Cavallini、Park和Kim這三個(gè)關(guān)聯(lián)式的預(yù)測結(jié)果比較理想。對于R410A的預(yù)測結(jié)果只有Park的關(guān)聯(lián)式預(yù)測精度較好;R32與R134a