R410A_油混合物在7mm水平直光管内流动沸腾的换热(4)

第10期

胡海涛,等:R410A-油混合物在7mm水平直光管内流动沸腾的换热特性

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将实验中观测的流型对图5所示的流型图进行验证,结果表明,实验观测的流型与流型图吻合较好.由图5可见,润滑油的存在总是延迟流型从层状流向波纹层状流、间歇流向环状流的发展;对于纯制冷剂R410A,干度x=0.4时,流型从间歇流向环状流转化;而油的质量分数wno=5%时,x=0.44时才发生间歇流向环状流的转化.在x<0.29时,油的存在促进流型从波纹层状流向间歇流的发展,x>0.29时,油的存在延迟流型从波纹层状流向间歇流或环状流的发展

.

Pr、!、cp和 分别为Reynolds数、Prandtl数、导热系数、比定压热容和动力粘度;下标V表示气相;下标L,r,o表示制冷剂-油混合物的液相;#为空泡系数; 为液膜厚度,如图6所示;C和m为系数.

(a)层状流的 dry和 示意图

(b)环状流到层状流的转化

图6 流型示意图

图5 R410A-油混合物在7mm水平光管内的流型图Fig.5 FlowpatternmapofR410A oilmixtureinside

7mmstraightsmoothtube

Fig.6 Schematicsketchoftheflowpattern

新关联式的建立,要根据R410A-油混合物的实验数据确定式(8)中的系数C和m.由式(4)、(6)和(8)可以得出:

cb=

tp,r,odryV

2 - dry

m

0.4

3

3

nb

1/3

2.2 基于混合物物性和流型开发新的换热关联式 管内两相流动沸腾换热系数由液相与管壁的换热系数、气相与管壁的换热系数两部分组成,计算公式为: tp,r,o=( dry V+(2 - dry) wet)/2 V=0.023Re

0.8

V

[11]

- =

(14)

CReL,r,oPrL,r,o!L,r,o/

(4)(5)(6)(7)(8)

(9)(10)(11)(12)

由式(14)可以得出:

3

tp,r,odryV3

- nb

2 - dry

PrL,r,o!L,r,o/

1/3

Pr

0.4

V

!V/di

331/3

wet=( nb+ cb)

0.12 nb=55pr(-logpr)-0.55M-0.5q0.67

=CRemL,r,o

(15)

cb=CRePr!L,r,o/ ReV=Gxdi/(# V) PrV=(cp)V V/!V

ReL,r,o=4G(1-x) /[(1-#) L,r,o] PrL,r,o=(cp)L,r,o L,r,o/!L,r,o

m

L,r,o0.4L,r,o

根据实验工况的质流密度和干度,在流型图中找出对应坐标点所在的流型区域,以确定R410A-油混合物的流型,根据流型计算相应工况下的 dry值,计算公式[11]为

dry=

stratified stratified

highGhigh-Glow)

环状流或间歇流 波纹层状流 层状流

dry)] = di(1-#)/[2(2 - (13)

式中: tp,r,o为制冷剂-油混合物的两相换热系数;

V为气相与管壁的换热系数; wet为液相与管壁的换热系数,由核态沸腾换热系数 nb和对流沸腾换热系数 cb两部分组成; dry为气相对应的角度,图6(b)给出了环状流向层状流转化过程中,不同流型工况下的 dry示意图;G为实验工况的质量流率;q为热流密度;di为测试管的内径;M为摩尔质量;pr为对

式中:Ghigh和Glow分别为垂直干度线(图5中的点划线)与Gstratified过渡曲线和Gwave过渡曲线交点的纵坐

stratified为层状流时气相对应的角度标值(见图5);

(见图6(a)),计算公式为

AL=0.5R2[(2 - stratified)-sin(2 - stratified)][11]