過熱冷媒R-22蒸汽在水平圓管內之冷凝熱傳研究

Abstract

本研究提出一簡單理論模型, 配合實驗數據之分析比較, 提供一個預測過熱冷媒 (R- 22) 蒸汽在圓管內冷凝之冷凝熱傳係數之經驗方程式。引用管內沸騰熱傳的陳氏方程 式 (Chen Correlation),認為過熱蒸汽在管內之冷凝熱傳係數, 可分別由過熱蒸汽之 強制對流熱傳與冷凝熱傳乘上兩個交互影響之因子相加而成。其中強制對流熱傳與冷 凝熱傳分別考慮汽液界面剪應力與流動乾度, 選取適當的經驗方程式; 而兩個交互影 響因子則藉由實驗數據之整理分析, 考慮冷媒蒸汽之過熱度, 冷凝器壁之過冷度而提 出一簡單的函數模式。 實驗系統為一標準之冷凍循環加上一過熱器以提高冷媒之進口過熱度, 試驗段 (即冷 凝段) 為一全長 5.32m的水平套管, 管內徑7.95mm; 實驗條件為: 蒸汽進口過熱度 1 .9∼65℃, 冷凝壓力7.64∼13.55bar•冷媒質量流量 155∼345kg/s• 。84組實驗 數據顯示, 局部熱傳量之理論預測與實驗結果誤差幾乎都在±20% 以內, 總熱傳量亦 然。同樣的理論模式, 應用於能源與資源研究所在熱泵技術開發計劃所提出之實驗結 果, 其總熱傳量的誤差亦在 13.6%左右。