混合制冷剂水平管内沸腾换热计算方法的回顾和评价

   

    1 前言

    混合制冷剂沸腾和纯质制冷剂沸腾有显著不同,其影响因素有组分对核化的影响、物性随组分的显著变化以及气液变换和蒸发机制的阻力等。一般情况下,混合物的沸腾换热系数低于有相同物性的纯质的沸腾换热系数。本文对混合制冷剂水平管内沸腾换热计算方法做了回顾,并对各计算方法进行了比较,筛选出与实验数据吻合良好的计算方法及公式。

    2 混合物管内流动沸腾换热系数计算方法

    混合工质水平管内流动沸腾换热的关系式有两类:分流型按机理导出的半经验关系式和不分流型的纯经验拟合式。

    2.1 分流型的半经验关系式

    混合工质管内流动沸腾可以粗略地分为饱和核态沸腾区和两相受迫对流区。对于饱和核态沸腾区,Stephan和Kerner建议按下式对池沸腾进行修正而得出沸腾换热系数hnb[1]:

    式中 x~,y~—液相、气相中易挥发组分B的摩尔成分

    h_A,h_B—相同热流密度下纯组分A、B的池内核沸腾换热系数

    S—由Chen引入的抑制因子

    式中 p—系统压力

    Λ0—由特定的二元系统所决定的一个常数,参见文献[1]中的表7-20

    对于两相受迫对流区,Bel-l Ghaley法的模型是以膜理论为基础建立起来的,其经过简单处理后按机理导出的半经验关系式为:

    式中 h—沸腾侧局部总换热系数

    hl—液膜的换热系数

    hsv—气相显热换热系数

    Rev—气相雷诺数

    Prv—气相普朗特数

    λv—气相导热系数

    d—管径

    1/h—总热阻

    1/hl—液膜热阻

    (q•sv/q•t)/hsv—气膜热阻

    q•sv—气相显热通量

    q•总热通量

   Bel-l Ghaley将q•sv/q•t用Z表示如下:

    式中 x—混合工质的干度

    T—温度

    hm—焓

    Cpg—气相定压比热

    文献[1]没有给出区分流型的判据,本文按文献[2]的判据进行区分,即上面两个换热区的分界,视质量流速与热流密度的关系确定。当vm<(B/y)^0.769ψ^0.538时,按饱和核态沸腾换热(式(1))计算;当vm>(B/y)^0.769ψ^0.538时,应按两相受迫对流换热(式(2))计算(其中,vm,B,y,ψ的意义见文献[2])。

    2.2 不区分流型的经验关系式

    针对混合工质管内流动沸腾所提出的换热系数计算式非常少。Jung等在原用于纯工质管内流动沸腾换热的经验公式的基础上[2],引进了一个修正核态沸腾混和效应的因子Cun和一个修正强制对流蒸发项传质阻力的因子Cme,其具体形式(以下简称Jung公式):