冷媒R-134a蒸汽在鋁製蛇形扁平管內的凝結分析

Abstract

本論文所研究的對象是空調系統的鋁製扁平管熱交換器。由於鋁製扁平管 質輕，與目前所常用的圓形銅管者相較，在單位質量下有更佳熱傳表現。 在實驗中利用修正型Wilson繪圖法分析數據，求取其冷凝熱傳係數，並建 立熱傳關係式。此實驗乃利用兩支外形完全相同扁平管，在管內以肋條分 割成數個分流道，其中一支管內是光滑的且具六個流道，另一支則管內具 有平行軸向內鰭片，但只五個流道。實驗的結果，在質通量130至220(kg/ m^2 sec)範圍下，平滑管熱傳關係式為Nu=0.002*Re^1.116*Pr^0.333，而 微鰭管在質通量110至180(kg/m^2sec)範圍下得熱傳關係式為 Nu=0.0005157*Re^1.296*Pr^0.333。根據實驗結果，平均熱傳係數會隨著 質通量的增加而增加，而微鰭管的熱傳係數較平滑管的熱傳係數高約30% ，在壓力降方面，亦會隨著質通量的增加而增加，且微鰭管的壓力降較平 滑管的壓力降為大，約為25至60%。在性能評估指標(PEI)的計算，質通 量210(kg/m^2sec)下此微鰭管的PEI值將小於1。將實驗的結果與一般的圓 管冷凝熱傳經驗式相比較，Azer等人的經驗式有相當好的預估效果。另推 導內鰭管內的凝結模式，以數值模擬求取熱傳係數與乾度的關係，再探討 不同鰭片形狀和飽和溫度與壁溫差不同情形下的冷凝熱傳的效果，以瞭解 微鰭管對冷凝熱傳增強的效果。其結果為當鰭片傾角越大時，造成底部的 凝結區域變小，相對冷凝熱傳係數也變小；另凝結的飽和溫度和管壁溫度 差越大，則凝結液膜厚度越大，造成熱傳係數的變小。在壓力降方面，當 凝結的飽和溫度和管壁溫度差增大時，壓力梯度中的動量項會隨之變大， 所以壓力降將會變小；但鰭片傾角的角度對壓力降影響並不大。