Определение параметров теплообмена при парообразовании смесевых хладагентов на высокотеплопроводных порошковых спеченных капиллярно-пористых покрытиях

Abstract

Приведены результаты экспериментального исследования теплообмена при пузырьковом кипении хладагентов R404a, R407c и R410a на трубках с капиллярно-пористым покрытием. Исследования проводились на экспериментальной установке в условиях большого объема при давлениях насыщения рн = 0,9-1,4 МПа и плотности теплового потока q = 5-35 кВт/м2. Впервые получено критериальное уравнение для расчета интенсивности теплоотдачи при кипении озонобезопасных хладагентов на поверхностях с высокотеплопроводным спеченным капиллярно-пористым покрытием. Опытные данные удовлетворительно обобщаются в широком интервале параметров пористого слоя: давлений (pн = 0,9-1,4 МПа) и тепловых нагрузок (q = 5-35 кВт/м2). Соотношение позволяет вычислять коэффициенты теплоотдачи с погрешностью 20 %. Предложенная зависимость может быть использована в инженерных расчетах характеристик теплообменных аппаратов испарительного типа. Коэффициенты теплоотдачи при кипении исследуемых хладагентов на поверхности со спеченным капиллярно-пористым покрытием в четыре раза выше, чем на гладкой, и в 1,5 раза выше, чем на оребренной поверхности, что позволяет сделать вывод о преимуществе пористых покрытий. Кипение на капиллярно-пористых покрытиях приводит к снижению массогабаритных показателей установок за счет интенсификации теплообмена и меньших размеров трубок по сравнению с оребренными.

The results of experimental research of heat exchange under the nucleate boiling of refrigerants R404a, R407c and R410a on the tubes with capillary-porous coating are presented. Experimental studies were carried out with the aid of an experimental installation in conditions of a large volume at pressures of saturation pн = 0.9-1.4 MPa and densities of the heat flux q = 5-35 kW/m2. For the first time the criterion equation for the calculation of the intensity of heat transfer during evaporation of ozone safe refrigerants on surfaces with high thermal conductivity sintered capillary-porous coating was obtained. Experimental data are summarized satisfactorily in a wide range of parameters of the porous layer, i.e. the pressure (pн = 0.9-1.4 MPa) and heat loads (q = 5-35 kW/m2). The ratio makes us possible to calculate the heat transfer coefficients within 20 %. The dependence can be used in engineering calculations of the characteristics of the heat exchangers of the evaporative type. The coefficient of heat transfer during boiling of refrigerants on the investigated surfaces with the sintered capillary-porous coating, 4 times higher than on a smooth one and 1.5 times higher than on the finned surface, that allows us to come to a conclusion about the advantage of porous coatings. Boiling in capillary-porous coating leads to a decrease in weight and size of the installations due to the heat exchange intensification and the size of the tubes smaller as compared to the size of the finned ones.