制冷工业应用

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光管在R134A中的喷淋蒸发换热性能

除了铜管不浸入液池内,喷淋蒸发器和满液式蒸发器相似。喷淋蒸发器是从管束上方的喷嘴中喷出接近饱和状态的液体制冷剂,液滴或液雾喷在管子上而发生蒸发。没有蒸发的制冷剂与从冷凝器来的液体一起再循环回到喷嘴。喷淋蒸发器(也称为降膜蒸发器)在管束表面通过液膜的蒸发或沸腾实现热量交换。降膜换热在制冷机械、脱盐蒸发装置应用、能源部海洋热能转换计划和化工厂中获得了应用。喷淋或降膜蒸发器的主要优点是可能比池内蒸发器有更高的换热系数,通过减少制冷剂充注量而而减少制冷剂的充注费用。降膜蒸发的其他优点还包括消除浸没管束中较低管排的静液压头,并可能减小管表面和制冷剂之间的温差。  


随着氯氟碳(CFC)制冷剂的禁用,当前存在一个开发非CFC制冷系统的需求,并希望继续维持制冷系统的高效率,以使系统电功率的需求最小。喷淋蒸发系统是一个满足系统最高效率要求的可能途径。但是,在喷淋蒸发制冷机投入工业运用之前,仍有许多问题需要解决,诸如喷嘴间距、喷嘴尺寸和型式、以及制冷剂供液量。  


过去用水和氨已经进行了许多降膜换热分析。但对于常用的制冷剂来说,汽化热、比热和导热率都要比相同饱和温度下的水或氨小。这可能意味着从制冷剂膜状流获得的好处不会像从水或氨膜状流获得的好处大。过去由一些作者诸如Chun和Seban(1972)以及Chyu等人(1982)所进行的水的蒸发模式和关系式可能因流体性质的不同而对制冷剂无效。清楚的是液膜换热性能随着管表面、工作流体类型和流动状态的不同而有很大的变化。  


Hillis等人(1979)用高热流表面和氨,  Chyu和Bergles(1985a,1985b,1989)用多孔高热流表面以及用水作为换热流体,介绍了降膜沸腾实验。Chyu和Bergles也进行了其他更简单的管型如光管和翅化管的实验。依赖于管型以及不同的实验条件,换热过程可能主要是存在气泡的对流沸腾,或者只是蒸发状态,而后者在受热表面没有任何气泡产生。Chyu和Bergles总结出,与被试供液量范围内低热流密度下的池内沸腾模式相比,光管表面在降膜蒸发模式下能产生更大的换热系数。  


Parken等人(1990)介绍了用水作为工作流体时管径为25.4mm和50.8mm黄铜光管的沸腾和蒸发实验。他们总结出平均非沸腾换热系数随着供液量和供液温度的增加而增大,但与热流密度无关。Parken等人也叙述了平均沸腾换热系数随着供液温度和热流密度的改变而改变,但与供液量稍稍相关。

本文主要评价喷淋蒸发环境下光铜管的性能并将其性能与池内沸腾进行比较。并调查了供液量、管径和喷嘴型式的影响。  




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