微細通道內R1234ze(E)和R134a冷凝特性的數值模擬

顧 昕，文 鍵，張 星，王斯民，厲彥忠

(1.西安交通大學 能源與動力工程學院，陜西 西安 710049;2.西安交通大學 化學工程與技術學院，陜西 西安 710049)

1 前 言

由于科學技術的飛速發展，現代工業對換熱器緊湊性和高效性要求越來越高。采用微通道換熱器不僅滿足了緊湊性要求，還能利用管內兩相流動帶來的相變潛熱以獲得強大的換熱能力。此外，它還能減少系統的充灌量，滿足節能要求。探索微通道內兩相流動的規律對于換熱器的設計和優化具有重要意義。目前已有大量的學者對微細通道內冷凝流動特性進行了研究。CAVALLINI等[1]和AWAD等[2]對微細通道內流型、換熱系數及壓降的實驗研究進行了文獻綜述。大部分研究基本都以氫氟烴作為研究工質，如R134a和R410A。雖然這類工質進入大氣后不會對臭氧層造成破壞，但是它們的GWP (global warming potential)高，在大氣停留時間長，長期使用會加劇溫室效應。可以預見的是，類似于R134a和R410A這類高GWP的含氫氟烴類制冷劑終將會被淘汰。四氟丙烯(R1234ze(E))不僅ODP(ozone depletion potential)為0，GWP值也很低，其物理性能與R134a相似，被認為是未來可替代R134a的新一代制冷劑。MOTA-BABILONI等[3]綜述了近年來關于 R1234ze(E)的研究進展，發現目前的研究主要圍繞其物性、可燃性、與油的相容性以及蒸汽壓縮系統的性能展開。關于R1234ze(E)在水平管內的冷凝兩相流動的研究很少，且都是采用實驗法進行研究。WANG等[4]研究了R1234ze(E)在水力直徑為301.6 μm的微通道序列中的流型分布，觀察到了環狀流、注射流、波狀流和泡狀流。LIU等[5]研究了丙烷、R1234ze(E)和 R22在水平圓管和方管內的冷凝換熱系數和壓降，發現丙烷和R1234ze(E)換熱系數和壓降都要大于R22。……