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润滑油对水平管外R134a池沸腾换热的影响


  润滑油在制冷系统中的主要作用是润滑和冷却压缩机部件,在系统运行过程中,制冷剂中会混入部分润滑油。润滑油的存在会影响蒸发器中的池沸腾换热。因此关于润滑油对制冷剂池沸腾换热的影响研究有重要意义,在所实验的管内流速下,分离出大部分的管外相变侧的传热系数不确定度小于16%. 4实验结果及分析4.1实验系统可靠性验证为了验证试验数据的可靠性,同时进行了校核试验。是蒸发温度6°C时沸腾侧传热系数和Cooper公式131计算结果的比较,试验结果和Cooper公式偏差在10%以内。比较结果确认了试验测试系统的可靠性。
4.2不同含油量下管外池沸腾换热比较实验先测得总传热系数,光管管内传热系数采用Gnielinski公式十算得出,然后通过式(2)得出相变侧传热系数。对于E1管和E2管,采用Wilson热阻分离法M得出管内强化倍率以后再通过式(2)得出相变侧传热系数。分别为E1和E2的Wilson图,分离出的E1和E2的管内强化倍率分别为3.000和1.885.图(a)、(b)、(c)分别是不同含油量下蒸发表面传热系数随热流密度变化的比较,图中可以看出,光管和E2管,含油量在2%和3%时相比纯工质蒸发换热都得到不同程度强化,光管含油量2%比纯工质蒸发表面传热系数增加19.8%27.3%,E2管2%比纯工质增加约0%21.3%.对于E1管,蒸发侧的传热系数随含油量的增加不断减小,纯工质比油含量2%蒸发侧传热系数大1.1%17.2%.在含油量5%时,光管在热流密度小于70kW/m2时,比纯工质大4.1%15.9%,热流密度小于55kW/m2时,E2比含油大0.2%13.5%,而含油5%时对El管影响最大,纯工质比含油5%时大20%42.3%.无论是光管还是其它两个强化管,含油量10%时蒸发表面传热系数相对于纯工质都大幅减小,光管纯工质比含油蒸发表面换热系数高17.0%66.4%,E1为53.9%87.3%,E2为40.3%61.8%.从E1管和E2管的外型可见,E1为表面凹穴沟槽结构,而E2为锥形三维立体翅片,油-制冷剂的混合物随着制冷剂的蒸发,在换热表面形成一层含油薄膜,对于E1,这层油膜进一步妨碍了制冷剂进入表面凹穴从而减少气化核心的形成,所以加入润滑油以后蒸发换热随着含油量的增加而不断弱化。而对于光管和E2,少量油膜在蒸发表面反而促进了气化核心的形成,但是随着含油量的增加,蒸发表面所接触的制冷剂减少,就使得蒸发传热系数逐渐减小。
5结论通过纯工质R134a以及不同含油量下三种不同传热管的蒸发换热研究表明:不同含油量对于不同管型有不同的强化或弱化作用。
少量含油对于E1管的表面凹穴沟槽结构影响很大,而对于光管或E2管反而能起到一定的强化作用,但是随着含油量的进一步增加,蒸发表面换热系数都随之减小。
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