216 R134a在水平管内冷凝换热计算示例

216  R134a在水平管内冷凝换热计算示例

雷诺数

饱和液雷诺数：

R_eL=GD/u_L

当量雷诺数：

R_eE=0.5 R_eL (1+(r_ouL/r_ouV)^0.5)

冷凝换热系数：

当R_eE>50000时，有:

a_fa=0.0265d_aoLR_eE^0.8P_rL/D 

当Re_E≤50000时，有:

a_fa=5.03d_aoLR_eE^0.333P_rL/D

式中，R_eL为液体雷诺数，无因次；G为热泵工质的质量流量密度，kg/（m².s）；D为传热管内径，m；u_L为冷凝温度下工质液体的动力黏度，Pa.s；R_eE为当量雷诺数，无因次；r_ouL为冷凝温度下饱和液的密度，kg/m³；r_ouV为冷凝温度下饱和气的密度，kg/m³；a_fa为工质冷凝换热系数，W/（m².℃）；d_aoL为冷凝温度下饱和液的热导率，W/（m.℃）；P_rL为冷凝温度下饱和液普朗特数，无因次。

计算示例

R134a在内直径为2mm的水平管内冷凝放热，冷凝温度为60℃，质量流量为2.5g/s，计算工质在管内的冷凝换热系数。

60℃时R134a的热物性（查工质的饱和热力性质表，或直接用软件计算得出）如下：

饱和液动力黏度：

u_L=1.24*10^-4Pa.s

饱和液密度：

r_ouL=1050kg/m³

饱和气密度：

r_ouV=87.3kg/m³

饱和液热导率：

d_aoL=0.66W/(m.K)

饱和液运动黏度：

v_L= u_L/ r_ouL

=124*10^-6/1050=0.118*10^-6m²/s

饱和液比热：

c_L=1660J/(kg.K)

饱和液热扩散系数：

a_L=d_aoL/(r_ouLc_L)

=0.66/(1050*1660)= 0.379*10^-6m²/s

饱和液普朗特数：

P_rL=v_L/a_L

=0.118*10^-6/0.379*10^-6=0.311

具体计算：

工质的质量流量密度：

G=0.0025/(0.25*3.14*0.002²)=796kg/(m².s)

饱和液雷诺数：

R_eL=GD/u_L=796*0.002/(1.24*10^-4)=12842

当量雷诺数：

R_eE=0.5 R_eL (1+(r_ouL/r_ouV)^0.5)

=0.5*12842*(1+(1050/87.3)^0.5)

=28689<50000

a_fa=5.03d_aoLR_eE^0.333P_rL/D

=5.03*0.66*28689^0.333*0.311/0.002=15749W/(m².K)

●研讨

*计算示例中得出的换热系数感觉比印象中要大些，是否在方程选用、数据引入、计算过程等方面有偏差？

*如何对冷凝换热系数的方程计算结果或模拟计算结果进行评估？

*R134a在水平管中冷凝换热的方程还有哪些，试采用其他方程就本例数据进行计算，并与本文计算结果进行比较分析。

*调研其他工质在非水平管中的冷凝换热系数计算方程，包括适用工况范围、管尺寸范围、管位置及工质流向等应用条件。

*影响工质在管内冷凝换热的主要因素在哪些？基本影响规律如何？

*如何对某工质相近条件下的不同换热系数方程进行评估优选？