局部沸腾传热特性及氨和氨 水二元混合板式蒸发器外文翻译.docx
- 文档编号:25074905
- 上传时间:2023-06-04
- 格式:DOCX
- 页数:21
- 大小:988.99KB
局部沸腾传热特性及氨和氨 水二元混合板式蒸发器外文翻译.docx
《局部沸腾传热特性及氨和氨 水二元混合板式蒸发器外文翻译.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《局部沸腾传热特性及氨和氨 水二元混合板式蒸发器外文翻译.docx(21页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
局部沸腾传热特性及氨和氨水二元混合板式蒸发器外文翻译
局部沸腾传热特性及氨和氨/水二元混合板式蒸发器
丰田章男冈本弘文,ARIMA池上和冷静
1。
钛分,日本神户制钢株式会社
2。
佐贺大学海洋能源研究所,日本,
工程热力学研究所中国科学出版社科学出版社柏林海德堡,2010。
采用例如海洋热能转换差异(OTEC)小温差发电—收取热能转换有望在(DTEC)抗全球变暖等问题对策。
氨水用于OTEC和DTEC作为工作流体的蒸发,其局部沸腾热传递的研究是为改善的发电效率非常重要。
局部沸腾换热系数的方法是氨/水混合物(Z = 0.9–1)上垂直平板式换热器在一定范围内的质量流量(7.5–15公斤/米2S),热通量(15–23米2
),和压力(0.7–0.9MPa)。
结果表明,氨/水混合物的情况下,局部传热系数随着流量和组成对氨的增加,并减少与增加的热通量。
关键字:
局部热传输,氨/水混合物,平板型蒸发器,温差发电
简介:
基于发电理论,人们对使用如海洋热能的温度差异转换(OTEC)和排热节能版本(DTEC)的兴趣在最近几年有所增加,包括发展的有效措施,在节能和可再生能源重新代替化石燃料能源的地方。
以OTEC和DTEC,板式蒸发器一般用作蒸发器,氨或氨水作为工作流体在功率的提高热效率生成的方法,使用一个小的温度差异。
所以,它是理解沸腾行为的重要依据,氨或氨/水作为工作流体内蒸发器和局部沸腾换热的机理转移。
在对二进制的热循环换热的混合物成分影响的研究作为工作流体的混合物是必需的。
Fujitaetal研究了在沸腾传热效率在一个单一的HFC-134a HCFC-123 /混合均匀加热的垂直管。
他们报道的影响成分的混合物的传热系数不同的情况在不同的气质量。
实证的相关性强制对流沸腾传热管比单纯冷藏实验数据之间—发生(R11,R114,R123和R12)和一些没有混合物(R11/R114,R123、R134a和R11、R12)。
他们利用相关模型的基础上,强制对流沸腾传热系数的混合低于等效纯稀土冷却液因其核的混合效果沸腾在气相传热热阻,结果与实验值吻合良好。
收稿日期:
2010年10月
丰田章男冈本:
钛的营销和技术服务部经理丰田章男冈本等人。
局部沸腾换热液氨/水二元混合物在蒸发器特性
命名
a一个常数Ag水汽占据视线玻璃面积可视化(M2)
A1液体玻璃面积占景观可视化(M2)Bo沸腾数
Co无量纲分布参数()Dh液压直径的(m(Wδ为2W)δ或热平衡蒸汽品质常数()R真蒸汽质量()
G流量(公斤/米2)e常数
Hb沸腾传热系数(W /(M2K))Hc两相强制对流沸腾换热传热系数(W/(m2k))
Hfg蒸发潜热(J/kg)h传热系数(W/(m2)h)
k导热系数(W/(m·K))m常数
n常数Psat饱和蒸汽压(Pa)
Pr普朗特数q热通量(W / M2)
Twall平板壁面温度(℃)u气相速度(米/秒)
W宽流道x热平衡蒸汽质量()
ρ密度(公斤/米3)μ粘度(μkg/(ms)
av平均g蒸气
l液体loc局部
对氨/水成分的关系研究传热过程包括池沸腾换热。
ARIMA和Inoue等人,利用对流竖直圆管内沸腾传热和对流沸腾水平圆管内的传热技术等进行了实验上沸腾氨/水低的热传递27%(0nia)、高(50,100%浓度氨气)去调查该成分对沸腾的影响转移。
他们提出了一种相关的强制对流换热系数基本一致在一系列的42–61%弹药实验值NIA /水的混合物,而Inagaki等人研究衍生性对于0–23%氨/水混合物的关系沸腾和伪沸腾的强制区域。
另一方面,基姆等人报告当地的强制对流沸腾传热低流量条件下对光滑平板换热。
他们发现,热氨不沸腾的主导,而是通过强制对流性沸腾的主导。
然而,很少有研究对地方强制对流沸腾传热的氨和弹药NIA /水在光滑的平板式换热器,特别是有了对热的关系研究与氨/水成分转移。
在以前的报告,我们进行了实验可视化的沸腾传热和澄清沸腾里氨氨水特征板。
我们发现,改变质量的影响流量对局部传热和沸腾流型与氨和氨/水的不同组成。
但是没有足够的信息探讨对传热的成分的影响。
我们也有一个大的差异蒸汽的质量估计从可视化在计算热平衡。
阐明了蒸汽品质的差异从视觉和热估计平衡,在这项研究中我们进行了可视化氨的流量特性研究基于空隙率的关系氨和蒸汽的质量。
此外,氨和氨水的地方内沸腾传热板类型测定蒸发器和弹药影响—水成分对NIA传热阐明。
实验仪器和程序
实验仪器
图1显示了一个原理图的实验仪器。
使用的仪器装置由一个蒸发器(作为一个测试板),冷凝器和热源热水和冷水组成。
工作中的工作流体液罐使用工作流体流向一个预热器泵。
预热器的工作流体加热调整蒸汽质量流向蒸发器,在那里一些工作流体的蒸发。
工作流体从蒸发器,冷凝器流向工作流体的冷却压缩一些,然后发送到后冷凝器的工作流体完全由返回后冷凝器冷凝工作液罐和蒸发器利用工作流体泵。
测量结果的与电阻温度计(JIS年级:
在±0.15摄氏度)的温度测量工作流体和热的和冷的水域,科里奥利质量流量计(错误:
在±1%)测量质量工作流体的流量,一个电磁流计(测量误差:
在±0.5%)测量热水和冷水的流量和压力反式传感器(测量范围:
0-2070kPa)测量工作流体的压力
图2显示了一个示意图的蒸发器。
板块构造的SUS304不锈钢传热面积的250x650毫米。
测试板完全认定一个40毫米厚板和两个30毫米厚板这是热源和工作流体的一面。
间隔器,10毫米,厚2毫米插入分别为板块和之间的空间框架的热源和板之间工作流体一侧形成流动通道两侧热源和工作流体的框架。
工作流体方面配备了22套K-type热电偶(错误:
±0.1oC)来衡量的大部分工作流体的温度。
测量当地板内热流,40毫米厚板热源的垂直钻孔工作流体侧形成6孔进入每个热反应为热电偶插入图3所示。
双K-type热电偶钢丝直径0.1毫米被固定的表面鞘的热电偶,暴露接触点。
万用表是用来记录所有的温度热电偶。
图4显示了一个示意图蒸发器用于可视化的沸腾流模式。
工作流体的框架中使用图2中的蒸发器被替换为框架视力眼镜在可视化测试板。
实验方法
传热系数的计算
工作流体的传热系数每个测点在传热板由下列方程计算使用当地的热量通量,板的表面温(T
墙),饱和温度热误差的反式带系数计算,当地沸腾传热的特点是氨/水二元混合物在蒸发器进行。
图1实验装置的原理图
在这个方程表面热流q和温度板的T墙估计从温度热电偶T1和T2和距离是二层下的热电偶,如图3所示假设一维稳态的思路和T从特定的焓和评估每个时间点上的压力。
蒸汽质量x进行了评价从热平衡蒸汽质量获得每个点的比焓和错误在±1.6%。
图2测试板的原理图
图3模块内部热能两极的局部方位
获得的静态图像的可视化用于评估空隙率。
视力实现的方法拍摄静态图像所示。
分别为5和6。
的静态图像45毫米直径的玻璃看到了可视化使用数码相机拍摄(宾得模型*istD)
观察22.5毫米x22.5毫米的任何区域的中心看到玻璃。
泡沫区Ag)和液相区阿尔内观察到的区域仍然根据推测空隙率
图5窥镜
图4为可视化测试板的原理图
图6可视化方法
实验条件
实验条件如表1所示的工作流体包含90和95%氨/水的混合物测量当地的传热系数和纯氨的可视化。
在每一个实验中,数据收集每5分钟稳态条件。
在目前的研究中,从这些收集的数据平均的时间值采用。
图7和8显示表面的变化perature板(T墙),饱和温度(Tsat)和热平衡蒸汽质量(x)氨(z=1.0)和氨/水替换(z=0.9)有效。
在z=1.0的情况下表面温度板内的饱和温度蒸发器是常数,然而热equilibrium蒸汽质量增加的方向蒸发器的进口到出口。
对于z=0.9,板的表面温度,饱和温度和热平衡蒸汽质量的方向是从入口到出口的蒸发器。
在以前的报告,我们指出大型蒸汽质量估计之间的差异从沸腾流型和可视化热平衡蒸汽质量。
在这个报告中,我们在讨论之前的吸附剂的流体特征氨和局部传热的特征。
图7作为入口的距离函数蒸发器(z=1.0)
图8作为入口的距离函数蒸发器(z=0.9)
质量流量和氨的热通量是简易爆炸装置固定的饱和蒸汽压的条件下热平衡蒸汽的关系进行调查的可视化。
下质量与空隙率均匀流的假设,空隙率可以通过情商评估。
(3)使用真正的蒸汽质量蒸汽和液体密度。
另一方面研究了漂移流动两相流模型,其中净蒸汽与热平衡蒸汽质量获得Eq。
的真正的蒸汽质量与热平衡蒸汽质量。
沛克莱数的值Pe在本研究中范围为290到590之间。
图9显示热平衡蒸汽质量和真正的蒸汽质量计算Eq。
的热平衡蒸汽质量同意真正的蒸汽质量,最后在±0.1%。
因此,热平衡采用蒸汽质量真正的蒸汽质量研究。
图10显示了空隙率试验,获得的结果评估。
(3)的蒸汽质量与空隙率可视化质量流量和热通量的nia在固定不同的饱和蒸汽压力条件与同质的假设流。
当地的沸腾传热的特点氨/水二元混合物在蒸发器。
空隙率小于的实验数据eq的空隙率评估的价值。
特别是,当蒸汽的区别是非常大的,质量很低。
实验空隙率较低的原因非均匀流模型的值是蒸汽和液体之间的差别
速度。
然后,蒸汽质量之间的关系蒸汽速度ug和液体速度ul。
图9对比真正的质量和热平衡蒸汽质量
图10体积浓度的实验数据和蒸汽质量的函数
图.11比较滑率在不同质量流量的函数
液体的蒸气速度速度的比率假定滑差系数K。
(2)、(6)和(7)可以用来与空隙率、蒸汽质量和蒸汽和液体密度由Eq链接。
图11显示了滑差系数K的变化,氨作为一个函数x的热流不同的固定平均热流和饱和蒸汽压力条件。
滑差系数K的增加增加x,但倾向于减少增加质量流量。
图12显示了滑差系数K的变化氨作为x的函数平均热流固定的质量流量和饱和蒸汽下压力条件。
滑差系数K的增加x增加类似于图11,但关系质量流量和K之间没有获得。
与此同时滑率获得的所有值研究比获得更大的圆管。
根据这项研究,本森山等。
在流质R113和N的特点在一个非常狭窄的流渠道,流的蒸汽和液体空间两个平面板块之间的影响最小由电阻在蒸汽和之间的界面液体。
蒸汽和液体流动的影响主要由电阻在墙上,从而生成大型蒸汽和液体之间的差异关系。
这种差异可能导致巨大的差异之间的热平衡,蒸汽质量估计从可视化的假设下均匀流。
与此同时滑率获得的所有值研究比获得更大的圆管。
根据本森山等人的研究。
R113和N2的流动特性在一个非常狭窄流渠道,流的蒸汽和液体空间两个平面板块之间的影响最小由电阻在蒸汽和之间的界面液体。
蒸汽和液体流动的影响随着质量流量和弹药的平均热流在固定不同的饱和蒸汽压力条件下,空隙率的变化作为蒸汽质量的函数与蒸汽质量
在两相流的均匀流模型由Smith,Zuber和Baroczyetal等人提出。
这些实验的结果如图13所示。
氨的流动特性往往密切匹配Zuber提出的漂流通量模型良好的泡沫流在低密度蒸汽质量和高密度蒸汽质量。
图12.比较在不同滑移率的热通量的函数
图.14空隙率的功能质量
图13.空隙率的功能质量
图15由局部传热系数比较蒸汽质量在不同质量流量和组成
当地的z=0.90和传热系数0.95增加蒸汽质量和增加质量流量。
另一方面,当地的传热系数在z=1.0增加蒸汽的增加质量,但影响最小的质量流量实验条件的范围。
质量流量G=15公斤/米2年代,当地的热传递的值系数与z=1.0,0.95和0.90。
在的质量流量是G=10公斤/米,在z=0.9降低相比与z=1.0。
然而,在z=0.95传热是类似于z=1.0。
随着质量流量进一步下降到G=7.5公斤/米,z=0.95传热和z=0.90有皱纹的相比,z=1.0不同的传热与zz=0.95=1.0传热的差异小于z=0.90与z=1.0组成。
报道说,池沸腾传热高氨氨/水的成分明显降低氨组成。
在这项研究中认为核的影响蒸汽的质量流量增加而减少,和传热下降却降低了monia组成。
图16显示了块测量当地沸腾传热系数hloc与蒸汽质量x各种平均热流和组成z的纯氨和氨/水和z=0.900.95;质量通量在这些情况下10kg/m2,和饱和压力的情况下保持不变在0.7MPa。
除了qav=15kW/m2的情况下,当地的热量转移系数z=0.90和0.95下降增加蒸汽质量,和当地的传热系数变大时减少平均水平热通量。
另一方面,当地的传热系数z=1.0没有表现出明显变化增加蒸汽质量和平均热通量,但价值最高的qave=15kW/m2。
传热与热的增加有关通量倾向于减少明显的减少氨合成的z=1.0到0.90。
在特别,出现在z=0.95和最大的区别0.90。
然而,减少传热联系在一起热通量的增加是相反的趋势在研究一般强制对流沸腾热转移。
原因如下:
在实验中强制对流沸腾传热,电加热通常被用来保持热通量同质。
然而,在这项研究中,热水是用来保持工作流体的热通量热水完全轮番的平衡热量之间的传热和工作流体。
这将是一个未来研究的主题。
图17和18显示测量局部沸腾传热系数与蒸汽质量x各种成分的纯氨的水与z=0.90和0.95;质量流量这些案件G=7.5和10公斤/平方米·s在这些情况下的饱和压力保持不变分别为0.8和0.7MPa。
在情况下的质量流量是G=7.5kg/m2所示图17局部传热系数nia/水z=0.90,0.95和1.0de-下降氨的合成的对比。
与此同时,随着质量流量G是增加到10公斤/平方米如图18所示,不同的地方传热系数z=0.95或0.9的z=1.0往往减少,尤其在前者小于后者案例。
这些结果表明,当地的减少传热系数的降低氨组成的低质量流量地区怒-主要防止增加沸腾质量流量。
这意味着减少当地的热量传递系数和降低氨的组成。
由传热增强对抑制强制对流,减少当地的传热的成分范围更sig-z=0.95到0.95相当的z=1.0到0.95。
在过去的研究相关的强制对流沸腾传热系数提出了使用系数E=5.64,m=0.23,n=0.05eq。
导出了氟里昂混合物。
ρl和ρg液体和蒸气密度分别为μl和μg分别液体和蒸汽粘度,沸腾的温度。
液相hLZ的传热系数是由以下方程。
Dh和Prl水力直径和液体分别普朗特数。
评估氟利昂的二进制的沸腾传热混合物泡核沸腾和对流boilingheat转移的影响。
此外,村田等也在假定常数a=1。
另一方面,金提出不考虑对沸腾传热的氨光滑平坦板的影响,系数E=13.6和m=0.6用于估算传热系数。
他们重新替换的相关协议,得出实验值,如图19所示。
然后,为了与当地的结果氨的传热系数,目前的数据氨/水绘制图20和21。
20和21中的实线显示的相关性在目前的研究中获得的。
这种相关性得到的最小二乘方法。
使用所有试验—心理数据。
20和21表明,传热系数的影响更小的氨/水比氨的情况。
然而,z=1.0。
图16比较蒸汽的局部传热系数量在不同平均热流和组成
图17的局部传热系数进行比较质量在不同成分(G=7.5kg/m2)
图18的局部传热系数进行比较质量在不同成分(G=10kg/m2)
图.19hloc/hLZ作为函数1/ttz=1.0
图.20hloc/hLZ作为函数的1/ttz=0.9
图21hloc/hLZ作为函数的1/ttz=0.95
结论
为了澄清沸腾传热的特点以及氨和氨/水作为工作流体小温差发电和纯氨的流动特性,我们进行可视化的沸腾流型和测量当地的传热系数。
可视化结果总结如下。
(1)氨的可视化显示真正的蒸汽质量的估计可视化的热平衡蒸汽质量是由蒸汽速度的差异及液的速度决定
(2)在固定氨的质量流量是不同的平均热流条件和固定的饱和蒸汽气相的压力条件下,滑移率液相速度增加,折痕质量速度和比例的减少质量流量的增加。
(3)氨的空隙率漂移通量的估算值模型。
此外,对量结果进行了总结。
(4)氨/水的质量流量变化在固定的平均热流条件下和额定蒸汽压力条件下,当地的传热系数增加而增加蒸汽设备-密度和质量流量。
这种趋势越来越明显与减少氨成分在z=0.95到0.9。
蒸发器的发电使用一个小温差氨在哪里作为工作流体、热通量要求传热系数量化。
(5)平均热流氨/水固定的质量流量条件下,,当地的值传热系数,不包括qav=15kW/m2,减少了蒸汽质量的增加。
(6)氨/水成分是不同的在固定的质量流量条件下,固定的平均热流条件和固定的饱和蒸汽压的条件下,局部传热系数增加氨合成。
这一趋势在质量流量很低时特别重要。
感谢
这项研究部分由该基金的支持21世纪卓越中心的程序(高级利用海洋能源科技)。
作者感谢他们的支持
引用
[1]yFujitam.Tsutsui:
流动沸腾传热的Bi-在垂直管连制冷剂混合物,热105页(1998)。
科学与工程》第六卷
(1),第112
[2]k.日本村田公司kHashizume:
强制的相关性对流沸腾传热的二进制制冷剂日本社会的混合物、事务机械En-3288(1995)制造工程师、B卷。
61(589),页3282日本)。
[3]h.Arimam.Mondey.Mitsutake:
传热在池中沸腾的氨/水混合物,热量和质量535页(2003)。
转让、39卷,第543井上
[4]t、y.Teruyam.Monde:
池沸腾传热在二元混合物的氨水,国际热传质、杂志卷45(22)页。
4415(2002)。
4409
[5]w·里维拉,r.最好:
沸腾传热系数在一个垂直的光滑管/氨和水氨/硝酸锂的混合物,国际的-921(1999)。
最终的传热、42卷,页905
[6]t.Khirr·k·贾西姆n.Ghaffoura.b.卜拉欣:
前试验研究强制对流沸腾Am-monia-Water混合物在一个垂直的光滑管,阿拉伯科学与工程》杂志上30卷
64(2005)。
(1b),页47
[7]n.Inagakik.海野:
强制对流传热氨水两相流在水平管,32th国家传热研讨会488,日本山口,日本(1995)页487日本)。
[8]陶宏根。
金,h.ArimayIkegami:
基本的研究当地的强制对流沸腾传热氨在垂直平板、事务JSRAE卷。
226(2007)(在日本)。
24(3),页217冈本
[9]a.h.ArimayIkegami:
Lo-的特点卡尔沸腾传热的氨/水二元混合板式蒸发器,事务
139(2009)(在日本)。
JSRAE,26
(2)卷,页131
[10]P.SahaN.Zuber:
净蒸汽产生和点在过冷沸腾蒸汽空隙率,程序第五传热杂志》的发布会上,4卷,页。
179年,东京(1974年)。
175年
[11]k·本森山,井上彰,HiroakiOhira,热-在前两相流的水力特性极其狭窄的通道:
摩擦压降和沸腾两相流的传热分析模型机械工程师——日本社会的事务400(1992)(在日本)。
方法进行,卷。
58(546),页393
[12]s·l·史密斯:
无效分数在两阶段:
相关性基于同等速度头模型,程序机构的机械工程,卷184Pt(36)647页(1969)。
第664
[13]n.Zuber正当芬德利:
平均体积Concentra-在两相流系统,ASME的事务453页(1965)。
传热杂志》,87卷,第468
[14]c.j.Baroczy:
相关性在两液相分数相流应用液体金属,化学工程进展研讨会系列,卷61(57),pp。
191(1965)。
179
[15]g.p.Celatam.Cumo和t.Setaro:
强迫对流在二元混合物沸腾,国际期刊3299页(1993)。
传热传质、36卷,第3309
[16]m.p.Mishrah.k.Vermac·p·沙玛:
传热在强制对流蒸发系数的Re-frigerants混合物,信件在传热传质,127页(1981)。
8卷,第136
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 局部沸腾传热特性及氨和氨 水二元混合板式蒸发器外文翻译 局部 沸腾 传热 特性 二元 混合 板式 蒸发器 外文 翻译
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)