微细通道内CO2流动沸腾换热数值模拟分析
2022-07-21杨俊兰李金芮
天津城建大学学报 2022年4期
姬 旭,杨俊兰,李金芮,白 杨
(天津城建大学能源与安全工程学院,天津 300384)
进入21世纪以来,节能和环保是世界各国政府和学者普遍关注的问题[1-2].我国将节约资源与环境保护列为基本国策[3],为走可持续发展道路,在空调领域回归自然工质作为制冷剂是大势所趋[4-6].CO2是自然工质的代表,其性质无毒不燃,ODP为0,GWP为1,容积制冷量大,导热性良好,并且价格低廉,但是CO2跨临界系统工作压力远高于一般制冷系统,这就对换热器的结构有较高的要求,将CO2跨临界系统与微小通道换热器有机结合,既可以解决微小通道内压降大,堵塞通道或流体流动分配不均等问题[7],又可以满足CO2空调制冷系统的高效、紧凑等要求.
影响CO2在管内沸腾换热的因素较多,沸腾换热彼此间存在较大差异.Bredesen等[8]研究了CO2在直管内的沸腾换热和压降特性,表明蒸发温度为5℃时出现干涸现象,并指出与其他制冷剂相比,CO2的核态沸腾换热作用明显.Jang和Hrnjak[9]通过实验对CO2常规通道圆管内和微小通道内的换热机理进行了深入研究,表明随着干度的增加,流型从弹状流向塞状流最后向环状流的转变.Yoon等[10]对常规通道水平管内的沸腾换热进行了实验研究,表明CO2在中低干度区,沸腾换热系数随热流密度的增大而增大.Yun等[11-14]通过实验研究表明CO2换热系数比相同工况条件下的R134a高了47%,并将干涸区域分成过渡区域和完全干涸区域两部分.张良等[15]研究表明,在中低干度区,CO2沸腾换热系数随质量流速、热流密度的……
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