碳?xì)渲评鋭㏑290最新研究進(jìn)展

秦延斌，張華，邱金友，王襲

（1-上海理工大學(xué)制冷與低溫工程研究所，上海 200093；2-海爾集團(tuán)技術(shù)研發(fā)中心，山東青島 266061）

碳?xì)渲评鋭㏑290最新研究進(jìn)展

秦延斌*1，張華1，邱金友1，王襲2

（1-上海理工大學(xué)制冷與低溫工程研究所，上海 200093；2-海爾集團(tuán)技術(shù)研發(fā)中心，山東青島 266061）

碳?xì)渲评鋭㏑290（丙烷）是一種純天然環(huán)保制冷劑，其ODP值為0，GWP值只有20，比R410A等HFCs制冷劑更具發(fā)展?jié)摿Φ男吕涿剑哂袩o(wú)氟和低碳的雙重優(yōu)勢(shì)。在分析總結(jié)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)相應(yīng)的流動(dòng)沸騰換熱預(yù)測(cè)關(guān)聯(lián)式進(jìn)行了介紹，并論述了R290在目前的應(yīng)用現(xiàn)狀，指出現(xiàn)有應(yīng)用情況的不足，對(duì)進(jìn)一步的研究設(shè)計(jì)具有一定的理論價(jià)值和指導(dǎo)作用。

R290；R410A；沸騰傳熱；碳?xì)渲评鋭惶娲?/p>

0 引言

近些年，一些國(guó)家使用R410A、R134A和R407C等碳?xì)浞衔铮℉FCs）作為制冷劑，其中R410A已成為現(xiàn)在主流的冷媒。這些HFCs雖然對(duì)臭氧層無(wú)破壞作用，但是其GWP值與R22相當(dāng)或者更高。因此，R410A等制冷劑并非空調(diào)業(yè)最終的環(huán)保制冷劑解決方案，注定會(huì)逐漸被其他更環(huán)保的新型冷媒代替，只是過(guò)渡性替代品。通過(guò)持久、深入的研究發(fā)現(xiàn)，碳?xì)浠衔锸亲钣星巴镜奶娲べ|(zhì)，特別是R290和R1270[1-2]。

制冷劑R290（丙烷）是一種可以從液化氣中直接獲得的天然碳?xì)渲评鋭琌DP值為0，GWP值只有20，是理想的替代冷媒，同時(shí)也是我國(guó)自主研發(fā)的制冷劑。雖然R290具有上述優(yōu)勢(shì)，但其“易燃易爆”的缺點(diǎn)是目前限制其大規(guī)模推廣的最大阻礙。近十幾年，國(guó)內(nèi)外眾多研究者對(duì)R290進(jìn)行了大量理論研究和實(shí)驗(yàn)測(cè)試之后，人們對(duì)R290的傳熱特性有了一定的認(rèn)識(shí)，并總結(jié)出了許多沸騰傳熱關(guān)聯(lián)式。歐美許多國(guó)家已經(jīng)在家用電冰箱、熱水器和空調(diào)系統(tǒng)的制冷循環(huán)中使用R290冷媒，國(guó)內(nèi)很多研究者也通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)R290替代常規(guī)制冷劑用于家用空調(diào)器等做了大量研究，對(duì)比發(fā)現(xiàn)，使用R290制冷劑具有更高能效比、更小充注量、更少設(shè)備初投資等優(yōu)勢(shì)[3]。本文通過(guò)對(duì)R290管內(nèi)流動(dòng)沸騰換熱特性研究和應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析總結(jié)，以期找到現(xiàn)有研究的不足與盲點(diǎn)，為將來(lái)進(jìn)一步研究和應(yīng)用碳?xì)渲评鋭㏑290提供理論指導(dǎo)意義。

1 R290物性研究

許多研究者對(duì)R290的熱力性質(zhì)、可燃性、與制冷系統(tǒng)的相容性、制冷量、能效比、R290混合物的性能等多個(gè)方面進(jìn)行了細(xì)致深入的研究。迄今為止，國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)表的論文和研究涉及到R290及其混合物在家用冰箱、熱泵、汽車(chē)空調(diào)等多領(lǐng)域，其中一部分研究成果已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用并取得了良好的節(jié)能效果。

從表1可看出R410A的各項(xiàng)熱力性質(zhì)均較好，但是GWP值太高，且其高冷凝壓力也會(huì)造成材料成本的上升，因此只能作為過(guò)渡性的替代制冷劑。而R290的沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)、臨界壓力等基本物理性質(zhì)與R22非常接近，與R410A相差不大，且其蒸發(fā)潛熱值、GWP值、粘度等性能比R410A表現(xiàn)更好，可以作為一種長(zhǎng)期的替代冷媒進(jìn)行研究。

表1 R290、R410A與R22熱力性質(zhì)對(duì)比

MATHUR[4]對(duì)R290在光管內(nèi)單相及相變傳熱理論進(jìn)行了研究，對(duì)比R290與R134a的換熱性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)碳?xì)浠衔锏膿Q熱系數(shù)比R134a高。姚壽廣等[5]利用新立方型狀態(tài)方程建立了參數(shù)關(guān)系方程式，并對(duì)R290的各項(xiàng)熱力性質(zhì)進(jìn)行研究以及R290作為替代制冷劑在經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、安全性等多方面進(jìn)行評(píng)估，指出R290的性能表現(xiàn)非常優(yōu)越。

陳永強(qiáng)等[6]等通過(guò)對(duì)R290的物性研究分析發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)相比，使用R290冷媒能更有效的降低壓縮比，提高壓縮機(jī)的工作性能，總結(jié)出蒸發(fā)器制冷量Q、蒸發(fā)器入口干度X、汽化潛熱r之間存在以下關(guān)系：Q = M × r × (1-X)，其中M是質(zhì)量流量。并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)R290的爆炸性進(jìn)行研究。放置一段直徑為0.1 mm的IEC型鉑電阻絲在一個(gè)密閉的壓力容器中，鉑電阻絲在t ℃的電阻Rt按下式計(jì)算：

其中，R0為0℃時(shí)的電阻值，A=3.96847×10-3℃-1，B=5.847×10-7℃-1，試驗(yàn)壓力為0.1 MPa，據(jù)此來(lái)計(jì)算R290的濃度。實(shí)驗(yàn)從R290為5%時(shí)開(kāi)始進(jìn)行，不斷增大鉑電阻絲的電壓使其升溫，若溫度達(dá)到1,000 ℃時(shí)仍未爆炸，則可認(rèn)為此濃度下無(wú)燃燒危險(xiǎn)。

JOACHIM[7]、MEYER[8]和AGARWAL[9]對(duì)R290在制冷系統(tǒng)中的各項(xiàng)性能進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)減小灌裝量、隔絕火源、防止制冷劑泄露及提高泄漏后的安全防控能力等措施后，使用R290作為替代制冷劑安全可行。童明偉等[10]也對(duì)R290的可燃性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，指出當(dāng)R290滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件：溫度在810 ℃以上；與空氣混合濃度在2.5%～8.9%，則會(huì)有爆炸危險(xiǎn)。然而在實(shí)際的設(shè)備運(yùn)作過(guò)程中，這兩個(gè)情況同時(shí)出現(xiàn)為小概率事件。R290室內(nèi)空調(diào)機(jī)的下部是最有可能出現(xiàn)燃燒的情況，空調(diào)內(nèi)部的點(diǎn)火不會(huì)出現(xiàn)爆炸危險(xiǎn)。因此只要做好相應(yīng)的預(yù)防準(zhǔn)備工作，就可在制冷系統(tǒng)中使用R290冷媒。

使用R290作為空調(diào)制冷劑時(shí)需要注意的另外一個(gè)問(wèn)題是光霧反應(yīng)。光化學(xué)煙霧是碳?xì)浠衔铩⒌趸锏纫淮挝廴疚锝?jīng)紫外線(xiàn)照射后發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而形成的污染物。何國(guó)庚等[11]通過(guò)理論研究發(fā)現(xiàn)，R290在制冷裝置中的充注量非常小，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，參與光霧反應(yīng)的能力很弱，因此不會(huì)對(duì)光霧的形成產(chǎn)生明顯的影響。

劉玉東等[12]依據(jù)美國(guó)ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)R290與制冷系統(tǒng)材料的相容性進(jìn)行研究。在溫度(130±1) ℃，壓力(1.0～1.1) MPa的環(huán)境下測(cè)試，15天后從測(cè)試管中取出試件，發(fā)現(xiàn)各試件從顏色、形狀、質(zhì)量等各方面均無(wú)明顯變化，R290與鋼、銅、潤(rùn)滑油等材料有良好的相容性。

2 R290管內(nèi)流動(dòng)沸騰換熱

2.1 管內(nèi)流動(dòng)沸騰換熱簡(jiǎn)述

制冷劑在管內(nèi)的沸騰換熱過(guò)程，是一種流體由液相轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀嗟膬上嗔鲹Q熱。換熱性能與蒸發(fā)熱流密度、飽和溫度、工質(zhì)質(zhì)量流速、含油率、氣相干度等因素有關(guān)[13]。而在實(shí)際應(yīng)用中，沸騰換熱通常是在流動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行的，因此其換熱機(jī)理更為復(fù)雜。

1966年CHEN[14]在理論上對(duì)流動(dòng)沸騰進(jìn)行研究分析，得出流動(dòng)沸騰是對(duì)流換熱和管內(nèi)沸騰共同作用的一種傳熱方式。由于管內(nèi)沸騰是在有限空間內(nèi)進(jìn)行，沸騰產(chǎn)生的蒸汽和液體混合在一起，構(gòu)成氣液兩相混合物（兩相流）。影響沸騰傳熱過(guò)程的因素很多，流體物性、加熱表面性質(zhì)和粗糙程度、液體對(duì)表面的潤(rùn)濕性以及操作壓力和溫度差等均會(huì)對(duì)館內(nèi)沸騰傳熱造成影響；而對(duì)流換熱是無(wú)氣泡產(chǎn)生，通過(guò)壁面上液膜進(jìn)行傳熱的一種換熱方式[15]。此后，很多研究者根據(jù)這一理論基礎(chǔ)對(duì)工質(zhì)管內(nèi)沸騰換熱特性進(jìn)行研究，依據(jù)各種工質(zhì)的大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論分析，提出了多種類(lèi)型的流動(dòng)沸騰傳熱關(guān)聯(lián)式。

2.2 R290沸騰換熱特性及關(guān)聯(lián)式研究

由于管內(nèi)流動(dòng)沸騰換熱過(guò)程的多變性與復(fù)雜性，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)之后得到的大量數(shù)據(jù)，并結(jié)合工質(zhì)物性和試驗(yàn)工況來(lái)擬合得到通用關(guān)聯(lián)式，是獲得沸騰傳熱過(guò)程的流動(dòng)壓降和換熱系數(shù)的常用方法[16]。在實(shí)際工程應(yīng)用計(jì)算時(shí)，只需要知道工質(zhì)的物性參數(shù)、運(yùn)行工況等信息，通過(guò)改變相應(yīng)關(guān)聯(lián)式中的參變量即可得出換熱系數(shù)。但由于換熱過(guò)程極其復(fù)雜，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件的限制等因素，目前各種關(guān)聯(lián)式都是基于一種工質(zhì)或其混合物在有限的工況條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析修正得到，并不能廣泛應(yīng)用于其他工質(zhì)及工況條件。因此，國(guó)內(nèi)外許多研究者正在不懈努力找到更合適的通用關(guān)聯(lián)式。

WEBB等[17]研究了已有關(guān)聯(lián)式之間的聯(lián)系和規(guī)律，將其分為3種類(lèi)型：增強(qiáng)型、疊加型和漸進(jìn)型。每種類(lèi)型都有特殊的方程形式以及一些典型的關(guān)聯(lián)式，如表2所示。

表2 流動(dòng)沸騰關(guān)聯(lián)式分類(lèi)

1996年，THOME[27]提出在單工質(zhì)預(yù)測(cè)關(guān)聯(lián)式中加入一個(gè)混合物修正因子Fc，即可適用于非共沸混合物流動(dòng)沸騰換熱系數(shù)的預(yù)測(cè)。

以GUNGOR和WINTERTON關(guān)聯(lián)式為例，在增強(qiáng)因子F中加入混合因子Fc，以表示混合物對(duì)換熱的影響：

根據(jù)這種計(jì)算方式，結(jié)合工質(zhì)本身物性并考慮到壓力的影響，2010年ZOU等[28]對(duì)R170/R290混合物在水平管內(nèi)的飽和流動(dòng)沸騰傳熱系數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)是在3種不同（0.35 MPa～0.57 MPa）的飽和壓力下進(jìn)行，質(zhì)量流量為(63.6～102.5) kgm-2S-1，熱流量密度(13.1～65.5) kWm-2。結(jié)果表明，與單工質(zhì)相比，混合物的流型轉(zhuǎn)換需要更大的質(zhì)量流量。改進(jìn)后的混合因子為：

上式中，C1、C2、C3分別是通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。此外，本研究還分別用疊加型和漸進(jìn)型關(guān)聯(lián)式對(duì)這兩種R290混合物進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到的偏差分別是10.41%和16%。

已有常用的對(duì)流換熱系數(shù)和核態(tài)沸騰換熱系數(shù)的公式為：

其中(5)式為DITTUS-BOELTER[29]對(duì)流換熱公式，公式(6)為COOPER[30]核態(tài)沸騰傳熱公式，這兩種傳熱公式適用于多種預(yù)測(cè)關(guān)聯(lián)式。

SHAH[18]在1976先以圖表的形式提出了增強(qiáng)模型，后又將其改進(jìn)并公式化，其關(guān)聯(lián)式形式如表3所示。疊加模型中換熱系數(shù)是核態(tài)沸騰和對(duì)流蒸發(fā)兩種傳熱形式各自傳熱系數(shù)的一種算術(shù)相加，以GUNGOR和WINTERTON[19]（1986）（表3）的公式為例。GUNGOR和WINTERTON關(guān)聯(lián)式中，S為抑制因子，F(xiàn)為增強(qiáng)因子，B0為沸騰準(zhǔn)則數(shù)。大量的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著沸騰換熱過(guò)程的進(jìn)行，核態(tài)沸騰傳熱強(qiáng)度不斷減弱，對(duì)流蒸發(fā)傳熱逐漸增強(qiáng)，S和F因子則是為了反映這一現(xiàn)象而特別被引入的修正系數(shù)；漸進(jìn)模型是一種指數(shù)形式的公式。1991年，LIU和WINTERTON[23]提出一個(gè)基于管內(nèi)過(guò)冷和飽和流動(dòng)沸騰的關(guān)聯(lián)式，是最具代表性的漸進(jìn)型關(guān)聯(lián)式（見(jiàn)表3），其中hnb和hce同樣采用式(5)和式(6)進(jìn)行計(jì)算。

表3 各關(guān)聯(lián)式及其表達(dá)式

韓曉霞[31]使用內(nèi)螺紋強(qiáng)化管搭建的實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)R290的沸騰換熱特性進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)比多種預(yù)測(cè)關(guān)聯(lián)式的計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：YU-KOYAMA[32]關(guān)聯(lián)式（見(jiàn)表4）乘以修正系數(shù)后的預(yù)測(cè)精度更高。管內(nèi)沸騰換熱性能的提升，在工質(zhì)上：質(zhì)量流速越小其換熱效果越好；在管型上：可以主要從減小齒片距、增加齒高、減少齒數(shù)等方面進(jìn)行入手。而管型的改變又會(huì)影響沿程阻力和壓降，因此，需更進(jìn)一步的研究?jī)?nèi)螺紋強(qiáng)化管的換熱機(jī)理，開(kāi)發(fā)出更具性?xún)r(jià)比、換熱性能更好的強(qiáng)化管。

表4 Yu-Koyama關(guān)聯(lián)式

FERNANDO[33-35]等對(duì)R290在小通道鋁管換熱器中的換熱性能做了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明：蒸發(fā)溫度升高，換熱系數(shù)隨之增大。在過(guò)熱區(qū)和過(guò)冷區(qū)，通過(guò)預(yù)測(cè)關(guān)聯(lián)式計(jì)算得出的換熱系數(shù)比實(shí)驗(yàn)值小，但經(jīng)過(guò)修正之后的關(guān)聯(lián)式仍可以預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)換熱系數(shù)。

荷蘭DELET大學(xué)制冷與室內(nèi)氣候控制實(shí)驗(yàn)室對(duì)R290在幾種使用最為廣泛的9.52 mm的內(nèi)螺紋管、微肋管和光管內(nèi)進(jìn)行冷凝換熱的實(shí)驗(yàn)研究，并與已有的常用預(yù)測(cè)關(guān)聯(lián)式的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差無(wú)幾。

EROL[36]利用第二熱力學(xué)定律對(duì)R290及混合物在制冷系統(tǒng)的各熱力設(shè)備中的換熱性能進(jìn)行熱力分析，指出制冷劑的冷凝器中的不可逆損失是最大的。楊鵬[37]在不同蒸發(fā)溫度（-5 ℃、0 ℃、5 ℃）和不同含油濃度（0.43%、3.24%、5.28%）下對(duì)R290-Suniso3GS含油混合物在水平微肋管內(nèi)的流動(dòng)沸騰換熱特性進(jìn)行了研究，指出平均換熱系數(shù)隨質(zhì)量流速增大而增大，隨含油濃度增大而逐漸減小。且隨著質(zhì)量流速的增大，管內(nèi)壓降隨之增大，微肋管的增大速率比光管更快；且潤(rùn)滑油的加入對(duì)R290管內(nèi)流動(dòng)沸騰換熱的壓降影響不大。

周鑫等[38]對(duì)多種常用的預(yù)測(cè)關(guān)聯(lián)式進(jìn)行了較詳細(xì)的論述，并結(jié)合許多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和關(guān)聯(lián)式的計(jì)算結(jié)果一一比較，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的關(guān)聯(lián)式在通用性和準(zhǔn)確度上仍然存在許多缺陷，而應(yīng)用于一些非常規(guī)工質(zhì)和工況條件下的預(yù)測(cè)偏差更大。由此可見(jiàn)，雖然對(duì)管內(nèi)沸騰換熱特性及其關(guān)聯(lián)式研究的很多，也得到了不少研究成果，但為了更深入細(xì)致了解管內(nèi)流動(dòng)沸騰換熱機(jī)理和更準(zhǔn)確、更通用的預(yù)測(cè)關(guān)聯(lián)式，研究者還需不懈努力，不斷挖掘新的突破口。

4 R290應(yīng)用研究

肖友元等[39]和肖洪海等[40]根據(jù)R290的熱力性質(zhì)對(duì)使用R290空調(diào)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，主要考慮制冷壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器的改進(jìn)，結(jié)果表明，R290的汽化潛熱值約為R22的1.84倍，且R290分子量小可大大減小系統(tǒng)回路的沿程阻力，宜使用緊湊式換熱器；R290充注量為原系統(tǒng)充注量的50%時(shí)，制冷量達(dá)到最大。如果對(duì)系統(tǒng)的毛細(xì)管、回?zé)嵫h(huán)等方面R290的熱力性質(zhì)進(jìn)行性能匹配，則系統(tǒng)的制冷效果更佳。馮永斌等[41]對(duì)R290在3HP商用空調(diào)中蒸發(fā)器內(nèi)的流動(dòng)和換熱特性進(jìn)行了研究，指出，在一定條件下，蒸發(fā)器的換熱量、質(zhì)量流量和壓降隨環(huán)境相對(duì)濕度的增加而增加，在20%～30%相對(duì)濕度的環(huán)境下，顯熱換熱占主要部分，而隨著相對(duì)濕度的增大，潛熱換熱逐漸增強(qiáng)并起主導(dǎo)因素。

梁賓等[42]以R290、R32和R410A這3種制冷劑替代物作為研究對(duì)象，從安全性評(píng)價(jià)、環(huán)境友好性評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證評(píng)價(jià)和熱工性能評(píng)價(jià)等多方面進(jìn)行分析總結(jié)，指出，R290的綜合性能由于R32和R410A，適合作為長(zhǎng)期替代制冷劑進(jìn)行更為廣泛和深入的研究。王玄坤等[43]將碳?xì)浠衔锛捌浠旌衔飸?yīng)用到小型商業(yè)冷柜中進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在同等條件下，R290及其二元混合工質(zhì)完全可以達(dá)到R404A的制冷效果。KHALID等[44]一直在致力于發(fā)現(xiàn)能夠替代汽車(chē)空調(diào)制冷劑的工質(zhì)，經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用R290的汽車(chē)空調(diào)的不同環(huán)境溫度、汽車(chē)運(yùn)行速度和冷負(fù)荷下的壓縮機(jī)功率、吸排氣溫度和壓力、COP值等性能表現(xiàn)優(yōu)越。

DALKILIC等[45]對(duì)以R290及其混合物作為制冷劑的系統(tǒng)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，蒸發(fā)溫度在-30 ℃～10 ℃，冷凝溫度為50 ℃時(shí)，R290與R1270的混合物（質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為20/80）作為替代制冷劑的質(zhì)量效果最好。梁杰榮等[46]研究R290空調(diào)器中制冷劑在各個(gè)部件的分布及沿程阻力損失的情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，冷凝器中儲(chǔ)存了大部分的制冷劑（占62%），而沿程阻力損失主要發(fā)生在蒸發(fā)器、氣相管和液相管。

張戰(zhàn)等[47]對(duì)原R22制冷系統(tǒng)做了簡(jiǎn)單改造，使用R290冷媒作為替代工質(zhì)進(jìn)行了兼容性實(shí)驗(yàn)測(cè)試。結(jié)果表明，經(jīng)調(diào)整后的空調(diào)機(jī)使用R290作為制冷劑時(shí)有更好的制冷效果，可同時(shí)達(dá)到節(jié)能與環(huán)保的要求，COP值比R22系統(tǒng)高12%左右。實(shí)驗(yàn)測(cè)試中的各對(duì)比參數(shù)如表5。

表5 R290和R22的實(shí)際制冷循環(huán)性能參數(shù)的對(duì)比情況

綜上所述，雖然R410A目前已經(jīng)作為主流冷媒在空調(diào)器中得到廣泛應(yīng)用，但是由于GWP值極高，且其高冷凝壓力對(duì)壓縮機(jī)等部件的要求也非常嚴(yán)格，增加了材料成本等這些因素都阻礙了R410A作為長(zhǎng)久替代制冷劑的發(fā)展。而R290各項(xiàng)物理性能優(yōu)越，是天然存在的ODP值為0和GWP值僅為20的環(huán)保型工質(zhì)，可作為長(zhǎng)久冷媒在制冷系統(tǒng)中應(yīng)用。從微觀看，R290制冷劑在空調(diào)器中的性能研究已經(jīng)到了非常深入細(xì)致的層面，人們對(duì)R290空調(diào)器的各種表現(xiàn)也有了較為全面的認(rèn)識(shí)；從宏觀看，以R290為冷媒的制冷裝置市場(chǎng)應(yīng)用前景非常廣闊，國(guó)內(nèi)外眾多空調(diào)企業(yè)都在緊鑼密鼓的研發(fā)和批量生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品，市場(chǎng)普及的進(jìn)程也在不斷加速。

5 總結(jié)與展望

R290各項(xiàng)熱力性質(zhì)優(yōu)越、單位容積制冷量較大、空調(diào)設(shè)備外型尺寸小，對(duì)環(huán)境保護(hù)、節(jié)約能源有著很好的應(yīng)用前景。本文通過(guò)分析總結(jié)大量前人的研究成果，論述了多種適用于計(jì)算R290及混合物管內(nèi)流動(dòng)沸騰換熱系數(shù)的預(yù)測(cè)關(guān)聯(lián)式。結(jié)果表明，SHAH關(guān)聯(lián)式對(duì)R290在光管內(nèi)的沸騰流動(dòng)換熱系數(shù)預(yù)測(cè)精度較高，而修正后的YU-KOYAMA關(guān)聯(lián)式可較好預(yù)測(cè)R290在內(nèi)螺紋管中的沸騰換熱系數(shù)。為后續(xù)進(jìn)一步的研究R290的性質(zhì)有一定的指導(dǎo)意義。

R290目前還未大規(guī)模應(yīng)用，是因?yàn)槠湟兹家妆匀晕吹玫接行У慕鉀Q，這是它普及的最大障礙。但通過(guò)大量理論和實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，只要采取相應(yīng)的安全預(yù)防措施，在制冷系統(tǒng)中使用R290是可行的。各制冷企業(yè)也應(yīng)在這方面加大研發(fā)力度，仔細(xì)優(yōu)化充灌量，在安裝、維修、售后以及火災(zāi)等方面還逐步完善，不斷改進(jìn)優(yōu)化產(chǎn)品。憑借眾多研究成果和經(jīng)驗(yàn)對(duì)R290冷媒空調(diào)的技術(shù)支持、環(huán)保補(bǔ)貼政策的執(zhí)行落實(shí)以及各大制冷企業(yè)量化生產(chǎn)線(xiàn)的基礎(chǔ)支持和對(duì)市場(chǎng)化開(kāi)拓的投入等，R290將很快成為制冷空調(diào)行業(yè)的主流冷媒。

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Latest Research Progress of Hydrocarbon Refrigerant R290

QIN Yan-bin*1, ZHANG Hua1, QIU Jin-you1, WANG Xi2
(1-Institute of Refrigeration and Cryogenic Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China; 2-Haier Group Technology Research and Development Center, Qingdao, Shandong 266061, China)

Propane (R290) is a kind of pure natural hydrocarbon refrigerants, whose ODP value is 0 and GWP value is only 20. Due to the advantages of fluorine-free and low-carbon, propane has more potentials than the HFCs refrigerant such as R410A. Based on the domestic and foreign-related research results, correlations to predict the flow boiling heat transfer are introduced. This paper discusses the present application and deficiencies of R290 and provides some theoretical value and direction for further investigation and design.

R290; R410A; Boiling heat transfer; Hydrocarbon refrigerant; Alternative

10.3969/j.issn.2095-4468.2015.06.202

*秦延斌（1991-），男，在讀碩士研究生。研究方向：新型制冷劑。聯(lián)系地址：上海市楊浦區(qū)軍工路516號(hào)，郵編：200093。聯(lián)系電話(huà)：021-55275542。E-mail：qyb110714@163.com。

國(guó)際科技合作項(xiàng)目（No.2012DFR70430）