Skraplanie czynnika chłodniczego w długich wężownicach rurowych |
Data dodania: 22.06.2011 |
W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań wymiany ciepła podczas skraplania czynnika chłodniczego R134a w długich wężownicach rurowych. Wyznaczono wartości lokalne i średnie współczynnika przejmowania ciepła w całym procesie skraplania (x = 1÷0). Zilustrowano wpływ stopnia suchości pary czynnika, gęstości strumienia masy oraz długości wężownicy na intensywność wymiany ciepła. Zaproponowano zależność empiryczną do wyznaczenia wartości średniej współczynnika przejmowania ciepła. Wskazano na wyraźny wpływ długości wężownicy rurowej skraplacza na efektywność wymiany ciepła podczas procesu skraplania.
Wśród wielu aspektów gospodarczych, jakie pojawiły się po wejściu Polski do struktur Unii Europejskiej szczególne miejsce zajęły problemy wprowadzenia racjonalnej gospodarki energetycznej. Racjonalizacja techniczna użytkowania energii oznacza w praktyce wprowadzenie takich procedur projektowych i eksploatacyjnych, których skutkiem ma być obiekt energooszczędny, o niskiej materiałochłonności i przyjazny środowisku. Zagadnienia te odnoszą się w całej rozciągłości także do urządzeń chłodniczych. Wyeliminowanie, na bazie postanowień międzynarodowych, szkodliwych dla warstwy ozonowej i wzmagających efekt cieplarniany czynników chłodniczych chlorowcopochodnych (od 1.01.2010 r. również freonu R22) było pierwszym skutecznym krokiem na drodze realizacji wymienionych wyżej postulatów unijnych. Równolegle do tego realizowano wdrażanie konstrukcji maszyn i urządzeń energooszczędnych, w tym wymienników ciepła. W parowych, sprężarkowych urządzeniach chłodniczych występują dwa podstawowe wymienniki ciepła, tzn. parownik i skraplacz. Przemiany fazowe czynników chłodniczych w nich zachodzące umożliwiają intensywną wymianę ciepła. Procesy wrzenia pozwalają uzyskiwać efekt chłodzenia, a procesy skraplania efekt grzania otoczenia przez czynnik podlegający przemianie fazowej. Oba te procesy są niezbędne w klasycznej instalacji chłodniczej i umożliwiają zamknięcie lewobieżnego obiegu termodynamicznego.
W pierwszych odcinkach rury skraplacza występuje przepływ jednofazowy pary przegrzanej, która ulega schłodzeniu w kontakcie ze ścianką rury, przechodząc do stanu nasycenia (strefa I). Jeżeli temperatura ścianki jest niższa od temperatury nasycenia, wówczas rozpoczyna się proces skraplania właściwego połączony z kondensacją i powstawaniem filmu cieczowego na ściance wewnętrznej kanału (strefa II). Niekiedy zjawisko skraplania może wystąpić w obszarze I, czyli w parze przegrzanej. Kierunek przepływu pary i powstającego kondensatu jest ten sam, przy czym prędkość pary jest dużo większa niż cieczy. Poczynając od pewnej długości wężownicy rurowej skraplacza, warstwa filmu kondensatu przechodzi z laminarnej w turbulentną. Część cieczy porywana jest także z obszaru pary płynącej środkiem kanału rurowego. Wskutek tarcia międzyfazowego następuje wzajemne oddziaływanie pary i cieczy. Wpływa to, między innymi, na zmniejszenie grubości warstwy kondensatu oraz turbulizację przepływu. W przypadku czynników chłodniczych jest szczególnie silny wpływ tarcia międzyfazowego. Przy utrudnionym odpływie kondensatu, wzrasta grubość filmu cieczowego oraz maleją wymiary przekroju poprzecznego przepływu. Udział cieczy na pewnym odcinku wężownicy może być tak duży, że nastąpi okresowe zamknięcie całego przekroju przepływowego. W końcowych odcinkach wężownicy pojawia się jednorodny przepływ cieczy, połączony z jej dochłodzeniem (strefa III). Zależność procedur obliczeniowych w skraplaczach wężownicowych od opisu mechanizmu wymiany ciepła (...)
Przedmiot badań eksperymentalnych (...)
Stanowisko badawcze (...)
Wyniki badań eksperymentalnych (...)
Podsumowanie
LITERATURA
*** Praca wykonana w ramach Projektu Badawczego Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego nr N N 512 361834, nt.: „Badanie skraplania proekologicznych czynników chłodniczych w długich kanałach wężownic rurowych”. prof. dr hab. inż. Tadeusz BOHDAL, dr inż. Henryk CHARUN, prof. PK dr hab. inż. Marian CZAPP – Politechnika Koszalińska
AUTORZY : prof. dr hab. inż. Tadeusz BOHDAL, |
POLECAMY WYDANIA SPECJALNE
-
Pompy ciepła 2023-2024
-
Pompy ciepła 2021-2022
-
Pompy ciepła 2022-2023
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2022
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2023
-
Pompy ciepła 2020-2021
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020
-
Pompy ciepła 2019-2020
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019