低gwp工质在水平细管道内冷凝换热地研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印

2、或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要目前广泛使用的制冷剂对臭氧层具有破坏作用并产生明显的温室效应，导致制冷剂的替代成了必然趋势，而新型环保制冷剂的生产工艺还不成熟，还处在研发阶段，就当前的形势来说，R32具有良好的热力学性质和环保性能，是替代制冷剂的优选；另一方面，科学技术的发展和市场的需求推动了电子设备和机械系统的微小型化，促使了换热器朝更高

3、效、更紧凑的方向发展。因此，有必要对R32在小通道内冷凝的流型和换热特征进行实验研究，为制冷剂替代以及紧凑型换热器的合理设计和优化运行提供理论支持。本文分析了小通道内可能出现的流型和各流型的特点，总结了11种摩擦压降模型和9种换热模型；通过总结近年来的小通道冷凝换热的研究成果，建立了小通道冷凝换热的摩擦压降数据库和换热系数数据库，并将预测模型的计算结果与数据库进行了对比，对模型进行了评价，发现Zhang和Webb的摩擦压降模型、Koyama等人和Baird等人的换热模型适用范围较广。设计了一套可以观察小

4、通道冷凝换热的流型并测量冷凝压降和换热系数的实验系统，本文详细介绍了实验系统，阐述了实验内容和实验方法。对R32在2mm的水平光滑管内冷凝的流型、压降和换热系数进行了实验研究，实验的质22量流量为100~500kg/ms，饱和温度为40~50°C，热流密度为10~38kW/m。分析实验结果，发现热流密度对摩擦压降和换热系数都几乎没有影响；在干度大于某一值后，摩擦压降随干度增加的速率减小，而换热系数随干度增加的速率增大；随饱和温度降低或质量流量增加，摩擦压降和换热系数增加，且干度较大时饱和温度和质量流量对

5、换热系数的影响更明显，表明环状流时，切应力是主要作用力，工质的换热性能比间歇流时更好，建议在设计紧凑型换热器时，应尽可能使工质在流经换热器时为环状流。本文对本次实验结果与预测模型进行了比较，Chisholm的摩擦压降模型以及Müller-Steinhagen和Heck的摩擦压降模型对于本次实验的摩擦压降数据预测很好，Wang等人的换热模型对本次实验的换热系数预测相对较好。关键词：低GWP制冷剂细管道冷凝换热摩擦压降流型预测模型ABSTRACTAtpresent,therefrigerantsubstit

6、utionhasbecomeaninevitabletrend,duetothewidelyusedrefrigerantshavedestructiveeffectonozonelayerandgeneratesignificantgreenhouseeffect.However,theproductivetechnologyofnewenvironmentalfriendlyrefrigerantsisnotproficientandjustinthestageofresearchanddevelo

7、pment.Onthecurrentsituation,R32isthepreferredalternativerefrigerantforitsfavorablethermodynamicpropertiesandenvironmentalperformance.Ontheotherhand,theelectronicdevicesandmechanicalsystemsweretowardmicrominiaturizationwiththedevelopmentofscienceandtechno

8、logyandtheincreaseofmarketdemand,promotingtheheatexchangertowardmoreefficientandmorecompact.Therefore,itisnecessarytoexperimentalstudyonthecondensationflowpatternandheattransfercharacteristicsofR32insmallchannels,whichcont