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R32在水平光管微肋管内流动沸腾换热特性实验研究
摘要
本文研究了R32在水平光管微肋管内的流动沸腾换热特性。通过实验和分析，得出了R32的沸腾热传系数和流体流动状态分布。实验结果表明，微肋管内R32的沸腾热传系数受微肋管加热面积比和质量流量影响较大，且与管道长度呈现出类似于S曲线的变化规律。同时，R32在微肋管内的流动状态存在流态转变的现象，且转变点与微肋管加热面积比和质量流量有关。研究结果可为微肋管内沸腾传热机理和工程应用提供参考。
关键词：R32；微肋管；沸腾热传系数；流量状态；流态转变
Abstract
TheflowboilingheattransfercharacteristicsofR32inhorizontalmicrofintubewerestudiedinthispaper.Throughexperimentsandanalysis,theboilingheattransfercoefficientandfluidflowstatedistributionofR32wereobtained.TheexperimentalresultsshowthattheboilingheattransfercoefficientofR32inthemicrofintubeisgreatlyaffectedbytheheatingsurfacearearatioandmassflowrate,andpresentsachangesimilartoanS-curvewiththetubelength.Atthesametime,theflowstateofR32inthemicrofintubeexhibitsaflowstatetransitionphenomenon,andthetransitionpointisrelatedtotheheatingsurfacearearatioandmassflowrateofthemicrofintube.Theresearchresultscanprovidereferenceforthemechanismandengineeringapplicationofboilingheattransferinmicrofintubes.
Keywords:R32;microfintube;boilingheattransfercoefficient;flowstate;flowstatetransition
一、绪论
沸腾传热是一种高效的传热方式，在工程上有广泛的应用。而微肋管作为一种新型的传热器材料，具有卓越的换热性能，因此成为沸腾传热研究的热点之一。本文选取R32作为流体介质，研究其在水平微肋管内的沸腾换热特性，探究微肋管加热面积比和质量流量对沸腾热传系数和流动状态的影响，为微肋管沸腾传热机理和工程应用提供参考。
二、实验原理和方法
2.1实验装置
实验装置主要由试验流路、控制系统和数据采集系统组成。试验流路包括加热器、流量计、压力计、温度计、微观摄像系统等组件。加热器采用电热丝加热方式，电源通过温控仪控制。流量计采用涡街流量计，压力计采用压阻式压力传感器，温度计采用热电偶。微观摄像系统采用高速摄像仪和显微镜，用于观测沸腾池的形态和流动状态。
2.2实验方法
实验先排除设备背景误差，将试验流路加热至所需温度。多次重复实验，通过采集温度、压力、流量等数据，计算出R32在微肋管内的沸腾热传系数，并分析其流体流动状态。
三、实验结果和分析
3.1沸腾热传系数
将实验结果绘制成沸腾热传系数与微肋管长度的图像，得到沸腾热传系数随着微肋管长度的变化规律。实验结果表明，微肋管加热面积比和质量流量是影响R32沸腾热传系数的两个重要参数。在一定的微肋管加热面积比和质量流量下，沸腾热传系数随微肋管长度的增加而增加；当微肋管加热面积比和质量流量不断增加时，沸腾热传系数表现出先增加后减小的趋势。
3.2流动状态分布
通过微观摄像系统观察沸腾池的流动状态，可以发现R32在微肋管内存在流态转变的现象。当微肋管加热面积比和质量流量分别为0.3和50kg/m2.s时，流体流动状态出现了从中心对称流到偏心流的转变。而当微肋管加热面积比和质量流量分别为0.5和70kg/m2.s时，流体流动状态又出现了从偏心流到边缘流的转变。根据实验结果，可绘制出R32在微肋管内的流态转变图像。
四、结论
本文主要研究了R32在水平光管微肋管内的流动沸腾换热特性。通过实验和分析，得出了R32的沸腾热传系数和流体流动状态分布。实验结果表明，微肋管内R32的沸腾热传系数受微肋管加热面积比和质量流量影响较大，且与管道长度呈现出类似于S曲线的变化规律。同时，R32在微肋管内的流动状态存在流态转变的现象，且转变点与微肋管加热面积比和质量流量有关。