制冷劑在毛細(xì)管內(nèi)自蒸發(fā)的成核新機(jī)理

毛細(xì)管在制.冷中應(yīng)用極廣。本項(xiàng)目旨在研究制冷劑在毛細(xì)管內(nèi)自蒸發(fā)的關(guān)鍵問題-成核機(jī)理。以往研究者用液體內(nèi)部成核理論解釋成核機(jī)理，但我們的研究發(fā)現(xiàn)，壁面成核也是極為重要的因素，據(jù)此提出綜合成核的新機(jī)理。這一研究將為確定毛細(xì)管內(nèi)兩相流特性提供新的理論基礎(chǔ)，并有可能形成一個(gè)低粘度流體在狹長通道內(nèi)自蒸發(fā)時(shí)多相流的新研究分支。 2100433B

毛細(xì)結(jié)構(gòu)中的相變現(xiàn)象廣泛存在于自然界和許多領(lǐng)域中，是一個(gè)較為復(fù)雜的傳熱傳質(zhì)現(xiàn)象，迄今對(duì)其機(jī)理還缺乏比較系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，近幾年在前蘇聯(lián)、美國和德國等技術(shù)發(fā)達(dá)國家業(yè)已開始了這方面相關(guān)的研究工作。毛細(xì)結(jié)構(gòu)中的蒸發(fā)傳熱過程與常規(guī)蒸發(fā)過程在本質(zhì)上有差異。毛細(xì)管是毛細(xì)多孔材料的基本結(jié)構(gòu)形式之一，其有效孔徑可由毫米量級(jí)到數(shù)十納米量級(jí)，并在化工、制冷和空間技術(shù)等許多方面具有廣泛的應(yīng)用背景。毛細(xì)管內(nèi)的汽化和凝結(jié)過程是復(fù)雜毛細(xì)結(jié)構(gòu)中汽液相變過程的基礎(chǔ)。

汽液彎月面上的蒸發(fā)傳熱過程因在各種毛細(xì)材料中的汽液兩相過程中起著相當(dāng)重要的作用而受到重視。P.C.W ayner Jr、S.A.Kovalev和S.L.Solovyev以及D .Khrustalev等研究了汽液彎月界面上的蒸發(fā)傳熱過程，并指出其擴(kuò)展微細(xì)液膜區(qū)在整個(gè)彎月面的傳熱過程中起著重要的作用。毛細(xì)管內(nèi)的蒸發(fā)是一個(gè)毛細(xì)管內(nèi)所形成的空間彎曲界面上的熱質(zhì)傳遞過程,熱量的傳遞主要通過相變過程中質(zhì)量的遷移來實(shí)現(xiàn)。

文獻(xiàn) 在綜合考慮毛細(xì)管內(nèi)擴(kuò)展微細(xì)液膜和彎月界面上傳熱傳質(zhì)過程的基礎(chǔ)上，對(duì)毛細(xì)管內(nèi)的蒸發(fā)傳熱機(jī)理進(jìn)行較為深入的分析，提出了其傳熱性能的計(jì)算方法，并作了實(shí)例計(jì)算。毛細(xì)管內(nèi)的蒸發(fā)彎月面可分為平衡穩(wěn)定液膜區(qū)、過渡液膜區(qū)和彎月面彎曲區(qū)。熱質(zhì)傳遞過程發(fā)生在過渡液膜區(qū)和彎月面彎曲區(qū)。計(jì)算結(jié)果表明:在過渡液膜區(qū)具有很高的換熱系數(shù)，毛細(xì)管徑的增大將導(dǎo)致毛細(xì)管內(nèi)換熱系數(shù)的下降。2100433B

自蒸發(fā)器改善蒸發(fā)器內(nèi)液體的流動(dòng)狀況

在蒸發(fā)器內(nèi)裝入多種形式的湍流構(gòu)件，可提高沸騰液體側(cè)的傳熱系數(shù)。例如將銅質(zhì)填料裝入自然循環(huán)型蒸發(fā)器后，可使沸騰液體側(cè)的傳熱系數(shù)提高50%。這是由于構(gòu)件或填料能造成液體的湍動(dòng)，同時(shí)其本身亦為熱導(dǎo)體，可將熱量由加熱管傳向溶液內(nèi)部，增加了蒸發(fā)器的傳熱面積。

自蒸發(fā)器改進(jìn)溶液的性質(zhì)

近年來亦有通過改進(jìn)溶液性質(zhì)來改善傳熱效果的研究報(bào)道。例如有研究表明，加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣?，可使總傳熱系?shù)提高1倍以上。加入適當(dāng)阻垢劑減少蒸發(fā)過程中的結(jié)垢亦為提高傳熱效率的途徑之一。2100433B

按溶液在蒸發(fā)器中的運(yùn)動(dòng)狀況分有：①循環(huán)型。沸騰溶液在加熱室中多次通過加熱表面，如中央循環(huán)管式、懸筐式、外熱式、列文式和強(qiáng)制循環(huán)式等。②單程型。沸騰溶液在加熱室中一次通過加熱表面，不作循環(huán)流動(dòng)，即行排出濃縮液，如升膜式、降膜式、攪拌薄膜式和離心薄膜式等。③直接接觸型。加熱介質(zhì)與溶液直接接觸傳熱，如浸沒燃燒式蒸發(fā)器。蒸發(fā)裝置在操作過程中，要消耗大量加熱蒸汽，為節(jié)省加熱蒸汽，可采用多效蒸發(fā)裝置和蒸汽再壓縮蒸發(fā)器。蒸發(fā)器廣泛用于化工、輕工等部門。