純質(zhì)制冷劑管內(nèi)沸騰換熱的計算方法

精品文檔-下載后可編輯純質(zhì)制冷劑管內(nèi)沸騰換熱的計算方法Keywordslocalflowboilingheattransfercoefficients;quality;divisionalcalculationmethod目前各種教科書和設(shè)計手冊中，在進行蒸發(fā)器設(shè)計時，制冷劑沸騰側(cè)的換熱系數(shù)都按不分流型的平均換熱系數(shù)來計算。然而在實際沸騰過程中，隨著沸騰的不斷進行，制冷劑的流動情況不同，處于不同的流型，而且壁溫沿程也有較大的變化，這幾方面的影響都使局部換熱系數(shù)發(fā)生很大的變化。因此，只按一個平均的換熱系數(shù)來設(shè)計蒸發(fā)器必然造成較大的誤差。鑒于此，我們采用分段計算的方法來計算局部換熱系數(shù)。對于純質(zhì)制冷劑，不同的文獻資料推薦的計算公式有差別，因此有必要對各個計算公式作分析比較，并與實驗數(shù)據(jù)進行對比，篩選出與實驗數(shù)據(jù)吻合良好的計算方法及計算公式，為經(jīng)濟而有效的設(shè)計蒸發(fā)器提供參考。1兩相流換熱區(qū)分流型的模型Chawla把制冷劑在管內(nèi)蒸發(fā)時的傳熱粗略地分成兩個換熱區(qū)——沫態(tài)沸騰區(qū)換熱和兩相受迫對流換熱區(qū)。B·slipcevic按照Chawla的資料，整理出相應(yīng)于不同換熱區(qū)域的計算公式:

沫態(tài)沸騰區(qū)

（1）

兩相強制對流換熱區(qū)

（2）

其中各參數(shù)的確定見參考文獻[1]。

上面兩個換熱區(qū)的分界，視質(zhì)量流速與熱流密度的關(guān)系確定。當(dāng)時，按沫態(tài)沸騰換熱（公式（1））計算，當(dāng)時，應(yīng)按兩相強制對流換熱（公式（2））計算。

本人對B·slipcevic整理出的相應(yīng)于不同換熱區(qū)域的公式的計算值與從不同文獻[2~5]中收集到的R12、R22、R134a等不同工質(zhì)的局部沸騰換熱系數(shù)的實驗數(shù)據(jù)進行了比較，結(jié)果顯示B·slipcevic公式的計算值與實驗值相比主要偏高，絕對平均偏差為56.7%。B·slipcevic公式在沫態(tài)沸騰區(qū)或兩相強制對流換熱區(qū)的計算值均不隨干度變化，這與沫態(tài)沸騰區(qū)的實驗情況比較相符，但與兩相強制對流換熱區(qū)的實驗情況相差很遠。2兩相流換熱不區(qū)分流型的模型很多學(xué)者也提出了適用于各種流型的通用型公式。一般認(rèn)為，在強制對流沸騰換熱過程中，其換熱機理可分為兩相強制對流換熱與核態(tài)沸騰換熱兩部分?？偟膿Q熱效果可看作是這兩部分換熱效果的某種綜合。2.1現(xiàn)有的純質(zhì)制冷劑水平管內(nèi)流動沸騰換熱系數(shù)的通用型關(guān)聯(lián)式在過去的幾十年中，研究者們利用上節(jié)提到的不同綜合方式開發(fā)過大量的管內(nèi)沸騰換熱系數(shù)關(guān)系式，但真正有較好準(zhǔn)確度并且能適用于較寬的工況范圍的通用型關(guān)系式并不很多。

1966年，Chen所提出的一個針對豎直管內(nèi)飽和流動沸騰換熱的關(guān)系式，或許可以稱為是最早的一個通用型關(guān)系式。在這個關(guān)系式里，Chen首先提出流動沸騰換熱可以認(rèn)為是核態(tài)沸騰換熱（微觀換熱機理）和強制對流沸騰換熱（宏觀換熱機理）共同作用的結(jié)果。這個思想在以后提出的許多關(guān)系式中被采用，它可以表示成如下形式：

（3）

其中，和分別為單相強制對流換熱系數(shù)和池沸騰換熱系數(shù)，分別按Dittus-Boelter公式