co_2低gwp工质二元混合物微小通道内流动换热机理的研究

《co_2低gwp工质二元混合物微小通道内流动换热机理的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、一？Ｊ＠Ｉ矣举ＡｆＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第—所现代大学＇＇ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５ｍｍ＼．。＇．吉画．鼓＾：心；４嚷Ｉ．’．．謗喝巧心．？氮．參養勝’濟爭＇．ｗｍ義ｒ尋＊卽９博產±学位论文一级学科动力工程胆程热物理Ｋ三：＇工程热物理Ｂｌ作者船歷ｉｆ？＾ｍ指导教师－太教授李敏语副教授ｌ：马Ｈ圓天津大学研究生院！ｉｌｋ２。－－撫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

2、行的研究工作和取得的，论研究成果，除了文中特别加Ｗ标注和致谢之处外文中不包含其他人己经发表甸含为获得天津大学．或其他教育机构的学位或证或撰写过的研究成果，相不一■书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何巧献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。—＂ｆ：年＾月＾□学位论文作者签名：签字日期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。賠梧巧天津大学可Ｌ川等学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检、汇编供查阅和借阅。同惠学校

3、索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。学位论（文保密作者的签学位论文在解密后适用本授权说明）名：Ｗ导师签名：＞＾／签字日期：＿＾年ｆ月＞／日空字日期：公？年月哀日＾＿５Ｉ天津大学博士学位论文CO2/低GWP工质二元混合物微小通道内流动换热机理的研究ResearchonHeatTransferMechanismofCO2/Low-GWPRefrigerantBinaryMixturesFlowinginMicro-andMini-Channel

4、s一级学科：动力工程及工程热物理学科专业：工程热物理作者姓名：代宝民指导教师：马一太教授李敏霞副教授天津大学机械工程学院二零一五年五月中文摘要应用热泵系统供热是减少煤炭直接燃烧，解决环境问题和节能减排的可靠措施。CO2自然工质热泵系统受到了普遍关注。本研究通过向CO2中混入低GWP工质形成新的混合工质应用于热泵系统，降低系统运行压力，改善循环特性，提升系统性能，使二者优势互补。微小通道换热器具有结构紧凑、换热性能好、承压能力强、减少充灌量的优点，适用于CO2等高压热泵空调系统。本研究首先筛选出CO2/低GWP工

5、质对，之后通过理论和实验方法对微小通道内CO2/R41超临界放热及CO2/R32冷凝换热机理进行探究，为CO2/低GWP工质混合制冷剂热泵空调系统的设计和优化打下理论基础。对用于热泵热水器工况的CO2/低GWP工质混合物进行了评价和筛选。当气冷器或冷凝器中出现两个窄点时，排热过程中形成很好的温度匹配，系统得到最高COP及最优排气压力。蒸发器中的温度匹配对整个系统的性能起主导作用，蒸发器合理的温度匹配可提升系统的COP以及火用效率。CO2/R41和CO2/R32的性能最优。其中CO2/R41系统的放热过程发生在超

6、临界状态，其性能稳定，GWP以及排气压力均较低；CO2/R32系统的放热过程发生在亚临界状态，系统具有较高的COP、合适的温度滑移以及较低的排气压力。为了验证了实验台和测试方法的可靠性，测试了液态乙醇在多孔扁管微通道内的流动换热特性，其流动特性及湍流区域的换热结果与经典理论的预测值一致，为超临界和冷凝换热的测试奠定基础。层流区域的传热特性受共轭传热及入口段效应的影响，偏离常规理论的预测值。考虑共轭传热效应、入口段效应以及热物性变化的影响，在传统理论的基础上进行了修正，修正后的绝对误差在±10%以内。CO2/R4

7、1和纯R41超临界流体在单孔圆管和多孔扁管微小通道内的放热过程中，对流换热系数随整体温度先增大后减小，在稍高于准临界温度处出现极大值。越接近临界压力，换热系数极值越高。CO2/R41对流换热系数的极值随R41含量的增加而减小。在准临界点附近，对流换热系数随热流密度的增加而减小，热流密度的影响随通道尺度的减小逐渐凸显。摩擦压降在准临界温度附近显著增加。在低于准临界温度的区域，压力对摩擦压降的影响不明显，但在高于准临界温度的区域，摩擦压降随压力的增加而逐渐减小。两种微小通道的CO2/R41和纯R41的超临界流动换热

8、特性与常规通道的规律一致，推荐了适用于CO2/R41和纯R41超临界对流换热和摩擦压降的预测模型。CO2/R32和纯R32在单孔圆管及多孔扁管微小通道内的冷凝流动换热过程I中，压降随质量流速呈线性增加趋势，而随冷凝温度的增加而降低，并且CO2含量越低，冷凝温度的影响越明显。摩擦压降随CO2含量的增加逐渐减小，在较高的质量流速时，不同混合比下的压降差异较大，而在低质量流速时，混合比的影响