基本信息
- 项目名称：
- R417A流动沸腾换热性能的实验研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 空调系统广泛应用的制冷剂R22对大气臭氧层具有一定的破坏作用，而作为R22长期替代物之一的R417A具有广阔的发展前景。本文对R417A与R22在水平光滑管和两种不同几何参数的内螺纹管中的流动沸腾换热性能进行了实验研究，对比了两种制冷剂在相同管中的换热性能以及R417A在不同换热管中的流动沸腾换热性能。
- 详细介绍：
- 空调系统广泛应用的制冷剂R22对大气臭氧层具有一定的破坏作用，而作为R22长期替代物之一的R417A具有广阔的发展前景。本文对R417A与R22在水平光滑管和两种不同几何参数的内螺纹管中的流动沸腾换热性能进行了实验研究，对比了两种制冷剂在相同管中的换热性能以及R417A在不同换热管中的流动沸腾换热性能。实验结果表明：在光滑管中R417A的换热性能与等量的R22相比有一定程度的降低，在不同的干度范围内，降低程度也不同；与光滑管相比，内螺纹管中R417A的换热系数比R22低的更多；内螺纹管能有效强化制冷剂的流动沸腾换热，强化表面的几何参数不同，换热强化效果也不同。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 针对于当今广泛使用的制冷剂R22对大气臭氧层有破坏作用这一问题，以国外对R417A在水平光滑管中的流动沸腾换热性能研究为背景，通过对比了R417A与R22在水平光滑管与两种不同几何参数的内螺纹管中的流动沸腾换热性能，分析强化因子对换热强化效果的影响，为制冷剂的替代提供了参考和依据。
科学性、先进性及独特之处
- 本作品对R417A与R22在不同形式换热管包括强化管内的流动沸腾换热性能进行实验研究，填补了R417A替代R22应用于制冷空调换热器时在流动沸腾换热性能方面的研究空白。客观的讲，作品的研究思路和方法独特、新颖，走在在国内外前端。
应用价值和现实意义
- 本作品基于R417A在水平光滑管中流动沸腾换热性能的研究，提出了内螺纹强化管，对R417A流动沸腾换热性能有很大提高，为制冷剂替代中换热器的优化设计提供参考和设计依据，对制冷空调系统的节能有一定的指导意义，具有较高的学术水品和应用价值，有广阔的应用前景和良好的环保效应，对全球环境保护和可持续发展都具有重要的现实意义。
学术论文摘要
- 空调系统广泛应用的制冷剂R22对大气臭氧层具有一定的破坏作用，而作为R22长期替代物之一的R417A具有广阔的发展前景。本文对R417A与R22在水平光滑管和两种不同几何参数的内螺纹管中的流动沸腾换热性能进行了实验研究，对比了两种制冷剂在相同管中的换热性能以及R417A在不同换热管中的流动沸腾换热性能。实验结果表明：在光滑管中R417A的换热性能与等量的R22相比有一定程度的降低，在不同的干度范围内，降低程度也不同；与光滑管相比，内螺纹管中R417A的换热系数比R22低的更多；内螺纹管能有效强化制冷剂的流动沸腾换热，强化表面的几何参数不同，换热强化效果也不同。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 申报者填写的申报表真实可靠，所做的实验及测试结果真实可信。申报者所进行的R417A的流动沸腾换热实验过程和其在水平光滑管、内螺纹管中的几组实验与所测数据真实可信，基于实验所得数据，分析结论真实合理。
参考文献
- [1] 保护臭氧层国际资料（联合国环境署技术方案专家报告）【R】.国家环保局.1990. [2] 中国消耗臭氧层物质逐渐淘汰国家方案（制冷空调摘要） 【G】.中国空调制冷大全.1993 [3] 吕金虎，宋垚臻.替代制冷剂的研究与现状.制冷，2006,25 （1）：1-5 [4] 【期刊论文】-制冷空调-《R417A的应用现状与展望》 第7卷 第4期-李雪，高强，孙平.2007，（8）. [5] Boissieyx X, Heikal MR,Johns RA.Two-phase heat transfer coefficients of three HFC refrigerants inside a horizontal smooth tube,part1:evaporation [J].International Journal of Refrigeration,2000,23(4):269-283. [6] Kattan N,T home J R,Favr at D.Flow boiling in horizontal tubes :part 3development of a new heat transfer model based on flow pattern [J]. ASME Journal of Heat Transfer,1998,120:156-165. [7] 李德惠. 用于强化传热的内螺纹管【J】.钢铁，1984，（01）
同类课题研究水平概述
- 保护臭氧层的全球合作始于1985 年保护臭氧层维也纳公约的协商与缔结。其后,蒙特利尔议定书规定对臭氧层具有严重破坏作用的CFC 类制冷剂被禁止生产和应用。对于过渡类HCFC 类制冷剂,要求发展中国家自2016 年起将生产量和消费量冻结在2015 年的消费水平上,到2040 年全部淘汰R134a , R404A ,R407C 和R410A 是目前R22的替代制冷剂,但其全球变暖潜能值( GWP) 较大。目前在欧洲,R417A 已经开始得到应用。随着中国冷冻空调行业的不断发展, 出口产品的日趋增多,R417A 的应用可能性越来越大。 目前，国内对于R417A的研究也积极展开，对于非共沸工质R417A在换热管中的研究有各种方法。上海理工大学2009年发表的一篇关于《R22和R417A在水平强化管外的凝结换热实验研究》，实验研究了非共沸R417A在水平强化换热管管外的凝结换热性能，并与R22做了对比。实验所用的是两种三维强化管—斜翅管和矩翅管。对于这两种强化管，R417A的热流密度随壁面过冷度的变化率都比R22大，其原因应该与R417A作为一种非共沸制冷剂的温度滑移特性有关。实验还研究了，对于斜翅管，同等的壁面过冷度下，R417A的冷凝换热系数大于R22的管外换热系数；对于矩翅管，同等的壁面过冷度下，R22的冷凝换热系数大于R417A的管外换热系数；在工质R417A下，两种强化管的凝结管外换热系数随壁面过冷度的变化率都R22大，其原因应该与R417a作为一种非公沸制冷剂的温度滑移特性有关。通过实验得出R417A和R22在两种强化管下管外换热强化倍率：对于R417A的凝结换热系数，矩翅管（内螺纹）是光滑管的3.12至5.66倍，斜翅管（内光滑）是光滑管的4.23至6.78倍；对于R22换热系数矩翅管（内螺纹）是光滑管的6.19至6.81倍，斜翅管（内光滑）是光滑管的4.25至5.31倍。从强化换热的角度考虑，对于表面张力较小的工质，选用斜翅管更有利。 目前，世界各国加紧了对HCFC工质的替代研究。寻求和发展对大气臭氧层无破坏作用和无温室效应的HFC类制冷剂来替代R22是该领域研究的重点和发展趋势。二元或三元非共沸或近共沸混合制冷剂为寻求理想的制冷剂开辟了新途径，R417A作为一种不消耗大气臭氧层的三元非共沸混合制冷剂具有重要的研究价值，可以作为R22的长期替代物之一。
