軸向變熱流密度管外強化沸騰實驗研究.pdf

1、有機朗肯循環(huán)（ORC）是中低溫資源有效利用的主要途徑之一。在ORC系統(tǒng)之中，蒸發(fā)器部件的傳熱效率直接影響ORC系統(tǒng)整體的熱效率，而ORC蒸發(fā)器內主要以管外沸騰傳熱為主。本文從這一點出發(fā)，分別做了兩類實驗即單管管外沸騰實驗以及管殼式換熱器實驗。在單管實驗中，選用了4種管型，分別為光管、波紋管、燒結管（HIGH-FLUX）和Turbo-EHP型多孔管，以及選用了兩種實驗工質，分別為 R245fa和 R601a，通過單管實驗，得到了每種工質在

2、各種管型管外沸騰的實驗現(xiàn)象以及其管外局部換熱系數(shù)、管外平均換熱系數(shù)和壓降。通過單管實驗，對比分析后，在管殼式換熱器實驗中，選用了Turbo-EHP型多孔管作為實驗管，采用了叉排的結構布置，實驗結果得到管外沸騰的局部換熱系數(shù)以及 LMTD對數(shù)平均換熱系數(shù)，得到如下結論：在單管實驗中，通過觀察實驗現(xiàn)象，汽化核心最多的為HIGH-FLUX燒結管，其次為Turbo-EHP多孔管，之后為波紋管，最差的為光管。在波紋管實驗中，發(fā)現(xiàn)氣泡多數(shù)集中在波谷

3、的前半部分，從側面論證了 Turbo-EHP型多孔管的優(yōu)勢。從 LHTC數(shù)值比較來看，四種管型的LHTC均呈現(xiàn)先增后減的趨勢與實驗現(xiàn)象保持一致。從AHTC數(shù)值比較來看，四種管型的 AHTC多數(shù)呈現(xiàn)了先線性增大后緩慢減小的趨勢。特別地，多數(shù)R601a實驗的 AHTC值大于 R245fa實驗值。從對比光管的 AHTC實驗數(shù)值來看，Turbo-EHP型管為其4.82~7.75倍，波紋管為其1.1~1.2倍。從壓降來看，所有實驗的壓降均隨著熱源

4、溫度的增大而線性增大。四種管型的R245fa實驗的壓降均大于R601a實驗。其次對比四種管型可以發(fā)現(xiàn)ΔPTurbo-EHP>ΔP波紋管>ΔP燒結管>ΔP光管。通過單管實驗的實驗現(xiàn)象和換熱系數(shù)，大致可以將換熱器內部從下至上方向劃分為三個區(qū)域，即液相區(qū)、氣液區(qū)以及氣相區(qū)，過冷液態(tài)工質進入第一個區(qū)域，熱流密度較低，適宜采用HIGH-FLUX燒結管；其次飽和液進入氣液區(qū)，此時熱流密度較高，適宜Turbo-EHP型管，加快核態(tài)沸騰；而在氣相區(qū)，工

5、質多為氣態(tài)，從強化換熱的角度來看，宜加大換熱面積，從而提高換熱效率，宜采用高翅片管增加換熱面積。管殼式換熱器選用 Turbo-EHP管作為實驗用管，并采用 R245fa作為實驗工質。從上下管的LHTC來看，熱源溫度為50~60℃之間時，沿管長方向，LHTC先減后增的趨勢，上下兩管的換熱系數(shù)十分接近；在熱源溫度為60~100℃時，沿管長方向，LHTC值先增后減，由于熱源溫度的升高從整個實驗數(shù)據(jù)來看，局部換熱系數(shù)為3027.96~8936.