水平微細(xì)管內(nèi)CO2流動(dòng)沸騰壓降特性

姜林林，柳建華，張良，趙越

（1上海理工大學(xué)制冷技術(shù)研究所，上海 200093；2上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院，上海 200093）

水平微細(xì)管內(nèi)CO2流動(dòng)沸騰壓降特性

姜林林1，柳建華1，張良1，趙越2

（1上海理工大學(xué)制冷技術(shù)研究所，上海 200093；2上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院，上海 200093）

對(duì)CO2在內(nèi)徑1.5 mm水平微細(xì)管內(nèi)流動(dòng)沸騰換熱摩擦壓降特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)工況：熱通量(7.5～30 kW·m-2)、質(zhì)量流率(300～600 kg·m-2·s-1)、飽和溫度(-40～0℃)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：熱通量的增加對(duì)摩擦壓降影響很小，幾乎為零；質(zhì)量流率是影響摩擦壓降的最主要因素；隨著飽和溫度的升高摩擦壓降減小；干度對(duì)摩擦壓降影響主要由管內(nèi)流型變化導(dǎo)致。將實(shí)測(cè)摩擦壓降變化趨勢(shì)繪制于CO2流態(tài)圖中，比較發(fā)現(xiàn)理論預(yù)測(cè)摩擦壓降最大值落在環(huán)狀流末端區(qū)域。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)各個(gè)工況管內(nèi)流態(tài)進(jìn)行可視化研究，理論分析所采用的流態(tài)形式與實(shí)際CO2在微細(xì)通道內(nèi)所具有的流態(tài)類(lèi)型基本一致。

CO2；微細(xì)管；流動(dòng)沸騰；摩擦壓降；流態(tài)

引 言

微細(xì)通道換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、較大單位體積接觸面積與較小制冷劑充注量等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于目前廣泛使用的HFC、HCFC制冷劑而言，雖然隨著換熱器管徑的減小可以顯著提高其傳熱系數(shù)，但隨之而來(lái)的問(wèn)題是換熱過(guò)程中摩擦壓降大幅上升。如果采用CO2作為制冷劑用于微細(xì)通道換熱器內(nèi)其摩擦壓降要小得多，主要由于CO2飽和溫度所對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)壓力要比傳統(tǒng)制冷劑高得多，且具有較高的蒸氣密度、較低的液體黏度與表面張力。Zhao等[1]研究表明飽和溫度10℃時(shí)，CO2在0.86 mm水力直徑矩形通道內(nèi)流動(dòng)沸騰換熱的摩擦壓降僅為R134a摩擦壓降的60%，且在不同工況下類(lèi)似；……