冷媒R-134a在水平圓管內的暫態冷凝熱傳分析

Abstract

本文主要內容在分析冷媒R-134a在殼管式熱交換器內的暫態冷凝熱傳特性 ，分析的方法可分為理論及實驗兩部份。在理論部份，先導出單相熱交換 器之暫態統御方程式，然後定義無因次參數並將方程式無因次化。對於熱 交換器的暫態發生原因主要可分成兩種，(1) 由於工作流體入口溫度之改 變(2) 由於工作流體入口流量之改變。對於單相熱交換器而言，本文討論 當一側流體入口溫度突然改變時，無因次參數Ntu(總單位熱傳數)、E(流 體熱容比)、 R (流體熱阻比)及V對逆向流型及平行流型殼管式熱交換器 出口溫度變化的影響，並利用有限差分之數值方法求得結果。在逆流型殼 管式冷凝器部份，分別以冷媒R-134a和水為冷凝器管內及殼側的工作流體 ，導出統御方程式並討論當殼側冰水流量為線性變化時，對冷凝器冷凝熱 傳的影響，為了和實驗比較，因此冷凝器的統御方程式採有因次化。經由 實驗及理論分析可知，當殼側冷水流量增加時，殼側熱傳係數上升，冷凝 器總熱傳率增加，管內冷媒的出口溫度下降，殼側冷水的出口溫度也下降 。至於管內冷媒之熱傳係數增加或減少則必須考慮到冷媒的出口狀態，當 冷媒出口為過冷液態時，冷媒在冷凝器中可分成過熱氣體區，兩相區及過 冷液體區，增加殼側水流量會使得兩相區縮短，過冷液體區增長，而兩相 區的熱傳係數高於過冷液體區的熱傳係數，所以整個測試段的熱傳係數平 均值下降；當冷媒出口狀態為兩相時，冷媒在冷凝器中只有過熱氣體區及 兩相區，增加殼側水流量會使得兩相區增長，過熱氣體區縮短，而兩相區 的熱傳係數高於過熱氣體區的熱傳係數，所以整個測試段的熱傳係數平均 值上升。