水平管内r245fa凝结换热研究

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1、分类号：学校代码：10069密级:学号:201320030又洚雋雀七$TIANJINUNIVERSITYOFCOMMERCE硕士专业学位论文水平管内R245fa凝结换热研究ResearchonR245faCondensationHeatTransferCharacteristicinsideHorizontalTubes专业动力工程研宄牛刘兆伟指导教师刘圣春分类号：学校代码：10069密级：研究生学号：201320030水平管内R245fa凝结换热研究ResearchonR245faCondensationHeatTransferCharact

2、eristicinsideHorizontalTubes研究生姓名：刘兆伟专业名称：动力工程指导老师姓名：刘圣春副教授论文提交日期：2015年6月学位授予单位：天津商业大学独创性声明及使用授权声明一、学位论文独创性声明本人所撰写的学位论文是在指导教师的指导下独立完成的研宄成果。除己明确标注或得到许可外，所撰写的学位论文中不包含他人己申请学位或其他用途所使用过的成果，不包含其他个人或集体己经发表或撰写过的研宄成果，本人的指导教师对此进行了审定。对本文的研宄做出重要贡献的个人或集体，本人己在文中做出明确的说明并表示谢意。如有不实，本人承担相应责任。

3、二、学位论文及研宄成果使用授权声明本人同意授权天津商业大学以非赢利方式保存、使用本人的学位论文的电子版及纸质版。授权夭津商业大学将本论文的全部内容或部分内容提供给有关方面编入数据库进行检索、出版及提供信息服务。同惫学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。本人在校期间取得的研宄数据、相关成果等知识产权归天津商业大学所有。注：涉及保密的学位论文在解密后适用本授权。指导教师签字:摘要目前，能源和环境问题已经成为全世界亟需解决的重大问题。工业生产排放的中、低温余热是节能潜力巨大的宝贵余热资源。R245fa工质在进行余热回收方面有着独天得厚的优势

4、，可作为有机朗肯循环系统中的良好工质。同时随着制冷空调行业的发展，已对R245fa工质替代其他制冷剂作出了相关研究。本文主要研究R245fa在水平管内的凝结换热特性。本文设计和搭建了水平管内R245fa凝结换热与流型观测的实验台，详细介绍水平管内R245fa凝结换热的实验内容、实验步骤、数据处理方法；分析实验系统的不确定度，证明了本实验系统和实验方法可靠。进行了管内凝结换热实验，实验中通过研究不同冷凝温度、工质蒸汽质量流率、入口干度、冷却水温、冷却水流量下，R245fa工质蒸汽在水平圆管内凝结的换热特性，得出R245fa水平管内的凝结换热规律，

5、其规律如下：1.工质蒸汽质量流量从4.38kg/h增加到10.05kg/h，冷凝系数一直增大。当蒸汽入口质量流量增加时，蒸汽流速增大，对凝结过程所生成的液膜的作用力增大，使得液膜厚度减小，减小了由于液膜的存在而产生的换热热阻，凝结换热系数增大。2.当冷凝温度由51.2°C上升到58.9°C时，冷凝换热系数随冷凝温度的升高而降低，主要是因为冷凝温度不同造成工质的物性不同。3.入口干度从0.89变化到1时，冷凝换热系数随之增加。其原因是当入口干度增加时，气相的速度及其表面张力变大，气液两相界面之间的切应力增大，其综合效果使得管壁释放热量产生的凝结液

6、膜变薄，换热热阻变小。4.当冷却水温度从40°C减小到37°C，冷凝换热系数随着冷却水温度的降低反而增大。冷却水温度越低，换热系数越大。当冷却水越低时，管壁温度越低，因此冷凝换热温差增大。5.冷却水流量由0.69L/min增加到0.87L/min，冷凝换热系数随之增大。冷却水流量增大，使得冷却水侧的换热加强；冷却水流量增大时，冷却水侧的变化温度减小，导致换热温差增大，换热系数增大。同时，利用CFD软件对工质R245fa在管内凝结进行数值模拟，采用VOF模型，结合UDF编程对工质蒸汽在水平管内凝结换热进行分析，对实验条件进行模拟得到：模拟结果与实

7、验结果误差小于17%。本文针对纯工质R245fa管内凝结换热的研究，进而通过控制运行工况下的运行参数，来保持水平管内凝结时的高效换热状态。为提高换热器换热系数、节约能源以及下一步开发设计R245fa高效凝结换热器提供依据。关键词：R245fa；管内凝结；冷凝换热；数值模拟；VOF模型；UDFIABSTRACTCurrently,theprocessenergyconsumptionleadstoenvironmentalburden.Energyandenvironmentalissueshavebecomeamajorproblemallov

8、ertheworldwhichneedstobesolvedquickly.Mediumandlowtemperaturewasteheatfromi