水平管内冷凝换热实验研究

顾宗保 ,郭 雨 ,李 蔚,2 ,何 燕*

(1.青岛科技大学 机电工程学院,山东 青岛 266061;2.浙江大学 能源工程学院,浙江 杭州 310027)

两相换热作为一种高效的换热方式,深入应用于国民生活的各个领域。而两相流态则影响着换热管路的换热系数和压降。流态分析是分析两相流动最常用的方式之一。事实上,水平管内部的两相流动受到蒸汽剪切力或重力的支配。例如,当重力支配内部流动时,管内流动表现为分层波状流态和间歇流态,当剪切力支配内部流动时,管内流动表现为环状流态。在评估两相换热系统的性能时,质量流量,干度、饱和温度等等都将对流态产生影响,同时也会使经典模型的预测产生偏差。为设计更高效的两相换热系统,使用流形图来确定各个工况下的两相流态,了解两相流态的转变及其在过程中的影响是很有必要的。

学者们对两相流形图做了大量的研究。例如:BAKER[1]首次创建了空气-油和油-水流形图,使用液体和气体的质量流量来绘制流形图。TEITEL和DUKLER[2]则对两种流态间的转变做了详细的描述。他们所开发的流形图也是最广为人知的。STEINER[3]对他们的工作做了修正,以质量流量和干度来绘制流形图,使冷凝或蒸发过程更为清晰。KATTAN 等[4]和HAJAL等[5]也采用了类似的方式来呈现流形图。CAVALLINI等[6]也提出了一种较为简便的流形划分模式,依据简单的判据来确定两种不同流态间的转换。使用弗洛德数(JG)和马丁内利参数(Xtt)对质量流量范围进行划分进而来判别流动状态。……