再循環(huán)蒸發(fā)器內(nèi)部制冷劑沸騰狀態(tài)與傳熱性能研究.pdf

1、重力驅(qū)動(dòng)下的再循環(huán)蒸發(fā)器主要是依賴于氣液分離器和蒸發(fā)器的入口高度差來實(shí)現(xiàn)制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)的再循環(huán)。定性的分析認(rèn)為，再循環(huán)供液蒸發(fā)器能夠提高制冷劑的流速，改善水平蒸發(fā)管周向換熱的不均勻性，提高再循環(huán)蒸發(fā)器的平均換熱系數(shù)，從而使得再循環(huán)蒸發(fā)器的傳熱性能得到提高。
　　實(shí)驗(yàn)搭建了一套可實(shí)現(xiàn)再循環(huán)供液制冷系統(tǒng)與直接膨脹供液制冷系統(tǒng)切換的試驗(yàn)臺(tái)。試驗(yàn)中再循環(huán)供液蒸發(fā)器的供液高度為2350mm。實(shí)驗(yàn)所使用的，用于進(jìn)行可視化研究的蒸發(fā)器由16根

2、玻璃管蒸發(fā)器組成，分別在0℃、-5℃、-10℃、-15℃、-20℃的工況溫度下，對(duì)再循環(huán)蒸發(fā)器內(nèi)部制冷劑的流動(dòng)沸騰換熱狀態(tài)及再循環(huán)蒸發(fā)器的傳熱性能進(jìn)行了研究。
　　本文首先利用可視化的方法對(duì)再循環(huán)蒸發(fā)器內(nèi)部制冷劑的流動(dòng)沸騰換熱狀態(tài)進(jìn)行了研究，并依據(jù)試驗(yàn)獲得的流態(tài)圖對(duì)再循環(huán)蒸發(fā)器的換熱機(jī)理進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在再循環(huán)蒸發(fā)器中，制冷劑在玻璃蒸發(fā)管內(nèi)依次出現(xiàn)的流型有：單相液體制冷劑、氣泡流、塞狀流、分層流、波狀流和“氣彈流”。時(shí)而

3、在蒸發(fā)器的出口伴隨著“氣彈流”和波狀流相繼涌出蒸發(fā)器。當(dāng)實(shí)驗(yàn)的工況達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)候，這些流型會(huì)出現(xiàn)周期性的變化，即形成的流型和制冷劑的流態(tài)為周期性的出現(xiàn)。其流型的比例大致可以按照流型所占的管段的長度來確定。再循環(huán)蒸發(fā)器內(nèi)部制冷劑沸騰換熱的機(jī)理分為單相液體對(duì)流傳熱過程、飽和沸騰傳熱和強(qiáng)制對(duì)流蒸發(fā)。
　　其次對(duì)再循環(huán)蒸發(fā)器的傳熱性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，研究的內(nèi)容主要有影響再循環(huán)蒸發(fā)器傳熱性能的蒸發(fā)器表面溫度、傳熱溫差、傳熱系數(shù)等隨著蒸發(fā)管管

4、段及工況溫度的變化。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明：在-20℃～-15℃的工況下，再循環(huán)蒸發(fā)器內(nèi)部的制冷劑的汽化量較少，在蒸發(fā)管內(nèi)基本充滿制冷劑液體，蒸發(fā)器的出口處的干度較小，在蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑與蒸發(fā)管壁之間的濕周較大，對(duì)再循環(huán)蒸發(fā)器的換熱面積利用率大。而對(duì)于-10℃～0℃的工況點(diǎn)，蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑的蒸發(fā)量較大，蒸發(fā)器出口的氣液兩相流的制冷劑的干度較大，對(duì)蒸發(fā)器的換熱面積利用率小。在實(shí)驗(yàn)中設(shè)定的工況點(diǎn)-20℃～0℃內(nèi)，再循環(huán)蒸發(fā)器存在傳熱系數(shù)相對(duì)較平緩的管

5、段，而在管段的“臨界點(diǎn)”處開始，傳熱系數(shù)開始出現(xiàn)不平穩(wěn)的提升。隨著工況溫度的升高，管段的傳熱系數(shù)不平穩(wěn)提升的“臨界點(diǎn)”有所提前。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)工況點(diǎn)內(nèi)，再循環(huán)蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)在24W/㎡.K～57W/㎡.K內(nèi)與工況點(diǎn)0℃～-10℃呈現(xiàn)出反比例曲線變化的趨勢(shì)。
　　最后，在了解再循環(huán)蒸發(fā)器內(nèi)部制冷劑的流態(tài)及傳熱機(jī)理的基礎(chǔ)上，本文建立了再循環(huán)蒸發(fā)器單相區(qū)和氣液兩相區(qū)的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)該數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了理論計(jì)算。理論計(jì)算結(jié)果表明，根據(jù)再循環(huán)蒸發(fā)