论文部分内容阅读
R22作为制冷工质被广泛应用于制冷空调行业，但随着蒙特利尔国际公约的实施和人类对环境保护的日益重视，R22的替代进程将不断加快。从目前国内外相关的研究工作来看，R22较好的替代工质主要有R134a. R407C和R410A。这三种制冷工质的热物理性质和R22均不尽相同，R134a和R410A的饱和压力较高，对设备要求较高；R407C是一种非共沸混合工质，在冷凝传热过程中会形成附加的传质阻力层，导致冷凝传热系数降低，这就要求采用强化传热技术提高其冷凝传热性能以满足节能、省材、减重、紧凑的效果和良好的经济效益的要求。花瓣形翅片管和微翅片管具有独特的翅片结构，能有效强化制冷工质的冷凝传热，提高换热效果，已广泛应用于石化行业。
本文试验研究了饱和冷凝温度为40℃时，R22、R134a、R407C和R410A在紫铜光管、不锈钢微翅片管和紫铜花瓣形翅片管管外的冷凝传热性能。通过测量各试验管管内进出口水温度、管外饱和蒸气冷凝温度，计算出各试验管的总传热系数，利用Gnielins-ki公式和紫铜花瓣形翅片管管内传热系数经验公式分别计算出紫铜光管、不锈钢微翅片管和紫铜花瓣形翅片管管内对流换热系数，由计算出的管壁热阻，根据传热学公式计算出试验管管外的冷凝传热系数。另外，通过误差传递公式，对紫铜花瓣形翅片管总传热系数K，管内对流换热系数α和管外冷凝传热系数α。的相对误差进行了分析，结果表明：本文试验的紫铜花瓣形翅片管K、α和α0的相对误差分别为2.05％、8.93％和10.98％。
试验结果表明，不锈钢翅片管和紫铜花瓣形翅片管均能有效提高R22、R134a、R407C和R410A的传热性能，但紫铜花瓣形翅片管效果更明显。因为紫铜花瓣形翅片管不仅能增加换热面积，而且能强化冷凝液表面张力，减薄冷凝液膜，促进液膜的湍动，从而强化冷凝传热。相同热流密度下，制冷工质R22、R134a、R407C和R410A在不锈钢微翅片管管外冷凝传热系数分别是紫铜光管的4.01～4.70倍、4.11～4.86倍、2.16～2.56倍和4.58～5.28倍；在紫铜花瓣形翅片管管外冷凝传热系数分别是紫铜光管的15.72～18.58倍、16.51～19.64倍、3.95～4.67倍和16.63～19.12倍。
通过对本文试验数据的拟合，分别得到了制冷工质R22、R134a、R407C和R410A在紫铜花瓣形翅片管管外冷凝传热的经验关联式，在本文试验范围内的最大偏差分别是4.46％、6.90％、3.42％和2.97％，可以为该类型强化管的工业应用提供设计参考。