冷媒R-134a在水平圓管內的蒸發熱傳分析

Abstract

本研究主要內容在探討R-134a蒸發之熱傳特性。本內容包括有(一)在預測 流譜分布方面，用前人之半經驗公式規劃以汽、液表面速度為橫、縱座標 之流譜描述圖，結果發現在一般工業界操作範圍﹝質通量大於100kg/m2s ﹞，有大約80%之蒸發過程是環形流。 ﹝二﹞實驗規劃方面，在套管內通 以冷媒R-134a與殼側熱水做逆向熱交換，達成蒸發的目的，並於測試段之 第一小段做進行熱通量，熱傳係數對乾度變化的量測，其實驗操作範圍在 蒸發溫度20oC、冷媒質通量100-300kg/m2s、熱通量10-20kw/m2。 ﹝三﹞ 由於環形流占去蒸發過程大部分，因此本研究建立環形流理論模式，利用 數值方法解出熱傳係數，並與實驗值與前人經驗公式預測之結果互相驗證 。結果理論值低乾度時明顯地較實驗值為低，此乃理論分析未考慮核沸騰 所所造成的熱傳效應；而在高乾度之層流液膜區與實驗值之差異甚大，事 實上根據經驗蒸發過程在乾度接近 0.8時，在壁面僅存液珠而非液膜的環 形，與本理論分析模式之物理現象有很大的出入，故本理論模式並不適用 於高乾度時(即層流液膜區)，在雙相流蒸發過程的起始(即低乾度時)，核 沸騰熱傳亦扮演極重要的角色，因此本研究嘗試將Gungor等所預測的核沸 騰騰熱傳係數加入理論分析，與實驗之熱傳係數互相驗證，結果令人十分 滿意。