R22過熱蒸汽在水平管內冷凝之熱傳特性

Abstract

過熱蒸汽從單相對流過渡到兩相冷凝之熱傳特性研究對於廢熱回收系統之設計甚為重 要，但文獻上，目前尚未有這方面的研究報告。 本文係以實驗方法探討過熱蒸汽從單相對流過渡到兩相冷凝之熱傳特性、蒸汽過熱度 以及冷卻水流量對冷凝熱傳的影響。以Freon －２２為工作流體，試驗段是一水平擺 置的雙管熱交換器。全長５﹒３２公尺，內管採用公稱尺寸３／８吋的銅管，外管則 為公稱尺寸６／８吋的SS３０４不鏽鋼管，冷媒在內管中流動，而冷卻水則以相反方 向在外管中流動。 實驗結果顯示，當蒸氣流量大時（０﹒０１１２kg／S ），改變冷卻水之流量，對管 壁熱通量的分佈有很大的影響。但在蒸氣流量較小（０﹒００４０kg／S ）情況下， 因管壁熱阻遠大於冷卻水的熱阻，因此改變冷卻戈流量的影響並不顯著。當蒸汽過熱 溫度愈高時，管壁熱通量就愈大。這種效應在冷凝管的進口處最明顯；愈往下游，因 蒸氣溫度的遞減，過熱溫度的影響就逐漸消失。當蒸氣單相對流與兩相冷凝同時在冷 凝管內存在時，在開始冷凝之處，其管壁熱通量（Wall Heat Flux）最小。同時，在 這過渡過程或是過熱蒸汽在整個冷凝管冷凝時，必須分別考慮過熱蒸汽之對流效應與 冷凝效應，才能適切地解釋管壁熱通量的分佈。考慮到蒸汽與冷凝液界面之粗糙度， 選用適宜的經驗公式來預測管壁熱通量，所得的結果與實驗量測得之管壁熱通量比較 ，頗能吻合。