满液式蒸发器中螺旋扁管的池沸腾传热

第６４卷第４期　２０１３年４月　化　工　学　报　ＣＩＥＳＣ　Ｊｏｕｒｎａｌ　Ｖｏｌ＿６４　ＮＯ．４　Ａｐｒｉｌ　２０１３　满液式蒸发器中螺旋扁管的池沸腾传热　朱冬生　，周吉成　，霍正齐　，李　军。，李　燕　（　华南理工大学化学与化工学院／传热强化与过程节能教育部重点实验室，广东广州５１０６４０；　武汉新世界制冷工业有限公司，湖北武汉４３００２３）　摘要：对螺旋扁管在满液式蒸发器中的池沸腾传热进行了实验研究。螺旋扁管由外径为１５．８８　ｍｍ的圆形满蒸管　加工而得，其外径、壁厚以及长度分别为１９．５０　ｍｍ×１１．２８　ＩＴＩＩＴＩ、１．０９　ｍｉｌｌ和３３１０　ｍｍ。通过实验研究了管程　Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数Ｒｅ　、制冷剂饱和温度　…管壁过热度　以及热通量ｑｂ对于池沸腾传热性能的影响。结果表明，　随着Ｒｅ　、Ｔｓ　和ｑ　的增加，螺旋扁管满液式蒸发器以及原有满液式蒸发器的沸腾传热性能都随之增强，而随着　Ｔ　的增加，两者的沸腾传热性能却呈下降趋势。同时，对装有两种满液式蒸发器的螺杆式冷水机组分别进行了　测试，结果表明在换热量相同的条件下，螺旋扁管满液式蒸发器比原有蒸发器的总传热系数提高了１５　左右，　证明螺旋扁管满液式蒸发器在螺杆式冷水机组中的应用是可行的。　关键词：池沸腾；螺旋扁管；满液式蒸发器；螺杆式冷水机组　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０４３８—１１５７．２０１３．０４．００３　中图分类号：ＴＢ　６５７．５　文献标志码：Ａ　文章编号：０４３８—１１５７（２０１３）０４—１１５１一Ｏ６　Ｐｏｏｌ　ｂｏｉｌｉｎｇ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｗｉｓｔｅｄ　ｔｕｂｅ　ｉｎ　ｆｌｏｏｄｅｄ　ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ　ＺＨＵ　Ｄｏｎｇｓｈｅｎｇ　，ＺＨＯＵ　Ｊｉｃｈｅｎｇ　，ＨＵＯ　Ｚｈｅｎｇｑｉ　，ＬＩ　Ｊｕｎ　，ＬＩ　Ｙａｎ　（　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｅｎｈａｎｃｅｄ　Ｈｅａｔ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　ａｎｄ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｓｏｕｔｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０６４０，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；　Ｗｕｈａｎ　Ｎｅｗ　Ｗｏｒｌｄ　Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｗｕｈａｎ　４３００２３，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｏｂｊ　ｅｃｔｉｖｅ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｓ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｐｏｏｌ　ｂｏｉｌｉｎｇ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｗｉｓｔｅｄ　ｔｕｂｅｓ　ｉｎ　ａ　ｆｌｏｏｄｅｄ　ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ．Ｔｈｅ　ｔｗｉｓｔｅｄ　ｔｕｂｅｓ　ａｒｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ　ｆｒｏｍ　ｃｏｍｍｏｎ　ｃｉｒｃｕｌａｒ　ｅｖａｐｏｒａｔｉｎｇ　ｔｕｂｅｓ　ｗｉｔｈ　ａｎ　ｏｕｔｅｒ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｏｆ　１５．８８　ｍｍ．Ｔｈｅ　ｏｕｔｅｒ　ａｎｄ　ｉｎｎｅｒ　ｄｉａｍｅｔｅｒｓ。ｗａｌｌ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ａｎｄ　ｌｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｗｉｓｔｅｄ　ｔｕｂｅ　ａｒｅ　１９．５０，１１．２８，１．０９，ａｎｄ　３３１０　ｍｍ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｔｕｂｅｓ，ｔｈｅ　ｔｗｉｓｔｅｄ　ｔｕｂｅ　ｆｌｏｏｄｅｄ　ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ（ＴＦＥ）ｒｅｑｕｉｒｅｓ　ｓｍａｌｌｅｒ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅ　ａｒｅａ　ｔｈａｎ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｏｎ　ｆｌｏｏｄｅｄ　ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ（ＦＥ）．Ｔｈｅ　ｐｏｏｌ　ｂｏｉｌｉｎｇ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ　ｏｕｔｓｉｄｅ　ｔｕｂｅｓ，ｔｕｂｅ　ｓｉｄｅ　Ｒｅｙｎｏｌｄｓ　ｎｕｍｂｅｒ　Ｒｅ　，ｗａｌｌ　ｓｕｐｅｒｈｅａｔ　Ｔ　。，ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ　Ｔ　ｔ　ａｎｄ　ｈｅａｔ　ｆｌｕｘ　ｑｂ　ａｒｅ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｐｏｏｌ　ｂｏｉｌｉｎｇ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｉｎｃｒｅａｓｅｓ　ｗｉｔｈ　Ｒｅｉ，Ｔ　ｔ　ａｎｄ　ｑｂ　ａｎｄ　ｄｅｃｒｅａｓｅｓ　ａｓ　Ｔ。　。ｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｔｈｅ　ｃａｓｅ　ｓｔｕｄｙ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒａｌｌ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｏｆ　ＴＦＥ　ｉｓ　ａｂｏｕｔ　１．１　５　ｔｉｍｅｓ　ｔｈａｔ　ｏｆ　ＦＥ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｈｅａｔ　ｃａｐａｃｉｔｙ．Ｉｔ　ｉｓ　ｐｒｏｖｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＴＦＥ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｗａｔｅｒ—ｃ００１ｅｄ　ｓｃｒｅＷ　ｃｈｊｌ１ｅｒ　ｉｓ　ｆｅａｓｉｂｌｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｏｏｌ　ｂｏｉｌｉｎｇ；ｔｗｉｓｔｅｄ　ｔｕｂｅ；ｆｌｏｏｄｅｄ　ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ；ｗａｔｅｒ—ｃｏｏｌｅｄ　ｓｃｒｅｗ　ｃｈｉｌｌｅｒ　２０１２—１１—３０收到初稿，２０１２—１２—１７收到修改稿。　联系人及第一作者：朱冬生（１９６４一），男，教授。　Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　ｄａｔｅ：２０１２—１１—３０．　Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ａｕｔｈｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＺＨＵ　Ｄｏｎｇｓｈｅｎｇ，ｃｅｄｓｈｚｈｕ＠　ｓｃｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ　・　ｊ工５２・　化工学报　第６４卷　引　言　螺旋扁管是一种高效强化传热管，通过对普通　圆管进行压扁、扭曲而成型，径向截面呈椭圆形。　在管束中，每根管都以相同的螺旋方向进行排布。　这种排列使得管之间仅在螺旋线的最高点处相接　触。由于螺旋扁管管束为自支撑，经过牢固捆扎后　具有较高强度和稳定性，并且结构紧凑，因此有传　统管壳式换热器所不具备的优势口　］。　螺旋扁管单相流传热及流动特性的研究可分为　实验及ＣＦＤ两方面。Ｄｚｙｕｂｅｎｋｏ等ｌ＿３。］通过实验发　现，螺旋扁管换热器相比于传统管壳式换热器，在　流速相等时，其管程流体传热得到明显强化，而壳　程流体压降相对更小。谭祥辉等ｌ＿８　对螺旋扁管换热　器壳程传热与压降性能进行了测试，并与折流杆、　折流板换热器分别进行比较，结果表明螺旋扁管换　热器具有传热效果好、压降低的特点。Ｂｉｓｈａｒａ　等ｌｇ。妇运用ＣＦＤ方法对螺旋扁管换热器管程及壳　程的传热和流动特性进行了分析，结果表明，螺旋　扁管管束的螺旋结构对于近壁处的流体具有增强湍　动程度和促进径向混合的作用，从而使得流体在单　位压降下具有更高的传热系数。　针对有相变发生的情况，Ｚｈａｎｇ等口。　通过实　验研究了水平螺旋扁管外蒸汽的冷凝传热特性，发　现冷凝传热系数随着螺旋扁管径向截面椭圆率的增　加而升高。Ｇａｏ等口３＿通过实验研究了Ｒ１３４ａ和　Ｒ１４２ｂ两种制冷剂在螺旋扁管外的池沸腾传热特　性，认为螺旋扁管在满液式蒸发器中具有较好的应　用前景。　尽管已有的研究均得出螺旋扁管换热器具有更　好的传热效果和流阻性能，但多是在单管或多根管　的基础上得出的结论，没有对螺旋扁管的工业应用　进行深入研究。本文以螺旋扁管管外池沸腾传热特　性为基础，将螺旋扁管满液式蒸发器和传统满液式　蒸发器进行对比，分析了螺旋扁管满液式蒸发器在　螺杆式冷水机组中的运行性能。　１　实验装置及方法　图１为测试系统图，管路标示的为水循环过　程。以武汉新世界制冷工业有限公司所生产２０Ⅳ　型螺杆式冷水机组为原型机，与安装有螺旋扁管满　液式蒸发器的制冷机组进行对比。　测试系统主要分为两部分：①测试设备（图１　图１测试系统示意图　Ｆｉｇ．１　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｔｅｓｔ　ｓｙｓｔｅｍ　１－－ｂｕｔｔｅｒｆｌｙ　ｖａｌｖｅ；２　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｇａｕｇｅ；３一ｗａｔｅｒ　ｐｕｍｐ；４　ｆｉｌｔｅｒ　５一ｂａｌ１　ｖａｌｖｅ：６　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｐｒｏｂｅ：　７一ｆｌｏｗｍｅｔｅｒ；８　ｔｅｓｔｅｄ　ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ；９　ｏｉ１　ｃｏｏｌｅｒ；　１０　ｔｅｓｔｅｄ　ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ；１１　ｍ　ｎｇ　ｔａｎｋ；　１　２　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｔｏｗｅｒ　中虚线框内）；②供水设备。其中，测试设备主要　包括测试用换热器、压缩机、油冷却器以及油分离　器等。供水设备主要包括水箱、冷却塔以及水泵　等，目的是将从蒸发器中流出的冷媒水和从冷凝器　中流出的冷却水以一定比例混合，从而向测试端提　供满足一定温度要求的用水，并以电磁阀门调节水　流量。本实验通过调节流入蒸发器中冷媒水的流量　和温度，从而控制制冷剂蒸发温度为２～　６．２￣Ｃ。待系统运行稳定后，再采集测试数据并　储存。　运用计算机和自动采集系统对实验数据进行采　集和实时监控。被测换热器中流体的进出口温度通　过温度及湿度传感仪（Ｃｈｉｎｏ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｃｏ．，　Ｌｔｄ．）进行测量，其精度为－＋－０．０１℃。流体的进　出口流量通过Ｇ２系列涡轮流量计（Ｇｒｅａｔ　Ｐｌａｉｎｓ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．）进行测量，其精度为±０．２　。　压力通过压力表进行测量，其精度为±０．５　。　图２为以普通圆形蒸发管加工而得的螺旋扁　管，其多孔表面细节如图３所示。加工前，普通蒸　发管外径、壁厚以及长度分别为１５．８８、１．１３、　３２９８　ｍｍ。经过压扁、扭曲成型等工序后，其单管　外径、壁厚和长度分别变为１９．５０　ｍｍ×１１．２８　ｍｍ、１．０９　ｍｍ和３３１０　ｍｍ。而螺旋扁管满液式蒸　发器壳体直径和长度分别为６００　ｍｍ和３９３５　ｍｍ。　第４期　朱冬生等：满液式蒸发器中螺旋扁管的池沸腾传热　图２加工成型的螺旋扁管（蒸发管）　Ｆｉｇ．２　Ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ　ｔｗｉｓｔｅｄ　ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ　ｅｖａｐｏｒａｔｉｎｇ　ｔｕｂｅ　图３螺旋扁管多孔表面　Ｆｉｇ．３　Ｐｏｒｏｕｓ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｏｆ　ｔｗｉｓｔｅｄ　ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ　ｔｕｂｅ　测试的普通满液式蒸发器（ＦＥ）以及螺旋扁　管满液式蒸发器（ＴＦＥ）管程、壳程尺寸分别如表　１和表２所示。　表１　普通、螺旋扁管满液式蒸发器管程尺寸　Ｔａｂｌｅ　１　Ｔｕｂｅ　ｓｉｄｅ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ　Ｏｆ　ＴＦＥ　ａｎｄ　ＦＥ　表２普通、螺旋扁管满液式蒸发器总体尺寸　Ｔａｂｌｅ　２　Ｏｖｅｒａｌｌ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ　ｏｆ　ＴＦＥ　ａｎｄ　ＦＥ　２　数据处理　若测得流体的温度和流量，沸腾过程的传热量　有以下表达形式　Ｑ一　．…ｍ　（Ｔ　。ｉ—Ｔｗ　，。）一ＫＡ△Ｔｍ　（１）　其中，对数传热温差为　一　寻东　ｉｎ　（薏　）　总传热系数为　１Ｎ　ｏ　１一Ｋ　。　．ｃＲ．　一　“＼ｎ（　，凳Ｒ）　（…　３）　Ｂｒｉｇｇｓ等　和Ｚｈｅｎｇ等［　均采用Ｗｉｌｓｏｎ曲　线法ｌ】。　对于式（３）中的总传热系数进行了计算。　作一条１／Ｋ。随１／　变化的曲线，Ｖ为体积流量。　当　趋于无穷大时，管内热阻１／ａｉ一０，此时式　（３）中１／４。＋（Ｒ。／ａ　）ｉｎ（Ｒ。／Ｒｉ）即为曲线在１／Ｋ。　负半轴上的截距。因此传热系数可由此截距和壁面　热导率　求得。Ｇｎｉｅｌｉｎｓｋｉ『１　］还提出了以管程传热　系数ａ。和总传热系数Ｋ。来计算壳程传热系数的关　联式。　参考文献［１８］的方法计算本实验的不确定　度，沸腾传热系数的最大不确定度为７．４　。　３　结果与讨论　图４～图６为总换热量为１０８３．８３　ｋＷ时，管　外沸腾传热系数受不同因素影响下的变化趋势。图　４为管外沸腾传热系数ａ。随管内Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数Ｒｅ。　变化曲线。实验通过改变管内流量而达到不同　Ｒｅｉ，并算出相对应的ａ。。从图中可看出，随着Ｒｅ。　的不断增加，ａ。基本呈线性递增的趋势。并且在相　同的Ｒｅ。范围内，螺旋扁管满液式蒸发器比普通满　液式蒸发器具有更高ａ。值，即具有更好管外传热　效果。这主要是螺旋扁管管束对于管外制冷剂的沸　腾传热起到更明显的强化作用。　图５为管外沸腾传热系数ａ。随壁面过热度　Ｔ　。的变化曲线。壁面过热度由式（４）计算　Ｑｏ—Ａａ。（Ｔｗ．。一ＴＦ）　（４）　其中，Ｔ　，。为换热管外壁温度，丁Ｆ为制冷剂主体温　度。从图中可看出，当换热量一定时，管外沸腾传　毽　图４管外沸腾传热系数随管内Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数的变化　Ｆｉｇ．４　Ｐｏｏｌ　ｂｏｉｌｉｎｇ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｖｅｒｓｕｓ　Ｒｅ　・ｊ１５４・　化工学报　第６４卷　孚　乏　图５　管外沸腾传热系数随壁面过热度的变化　Ｆｉｇ．５　Ｐｏｏｌ　ｂｏｉｌｉｎｇ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｖｅｒｓ￣ｓ　ｗａｌｌ　ｓｕｐｅｒｈｅａｔ　图６　管外沸腾传热系数随制冷剂饱和温度的变化　Ｆｉｇ．６　Ｐｏｏｌ　ｂｏｉｌｉｎｇ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｖｅｒｓｕｓ　ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　热系数Ｏ／。随着壁面过热度Ｔ　。的增加而减小。并且　普通满液式蒸发器ａ。值下降更为明显。主要是随　着沸腾产生的气泡直径的不断增大，管壁表面的气　相热阻也不断增大，阻碍了热量由管壁向液相制冷　剂的传导。而由于螺旋扁管管束的特殊结构，可以　使得较大直径的气泡在上升过程中更加容易排出，　或者更加容易破裂，从而在一定程度上抵消了气相　热阻对沸腾传热的不利影响。　图６为管外沸腾传热系数　。随制冷剂饱和温　度Ｔ　的变化曲线。从图中可看出，两种满液式蒸　发器的ａ。值均随着Ｔ　的增加而增大。但在同样的　饱和温度条件下，螺旋扁管满液式蒸发器具有更高　的传热系数，并且为普通满液式蒸发器的１．２～　１．３倍。当Ｔ　大于４．５℃时，从图中可发现，螺　旋扁管满液式蒸发器的ａ。值有继续增加的趋势，　而普通蒸发器的传热系数基本趋于稳定，增加的幅　度不明显。由此可得，在饱和温度为４．５～６．５℃　的范围内，螺旋扁管满液式蒸发器具有相对较好的　沸腾传热性能。　图７为两种蒸发器总传热系数Ｋ分别随热通　量ｑ　变化的曲线。在相同的ｑ　范围内，螺旋扁管　满液式蒸发器的总传热系数要明显高于普通满液式　蒸发器。当ｑ　为５　ｋＷ・ｍ　时，最大达到了普通　满液式蒸发器Ｋ值的１．４２倍。另外，两种满液式　蒸发器的Ｋ值增长曲线在ｑ　＝＝＝１５　ｋＷ・ｍ一。左右存　在着拐点，此后两者的增长趋势减缓。　图７总传热系数随热通量的变化　Ｆｉｇ．７　Ｏｖｅｒａｌｌ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｖｅｒｓｕｓ　ｂｏｉｌｉｎｇ　ｈｅａｔ　ｆｌｕｘ　根据文献Ｅ１９—２０］，池沸腾中换热管束相对于　单管在传热强化作用主要由以下两点决定：①气泡　在上升过程中所能引起的液相对流强度；②气泡从　管壁表面分离时的直径以及频率。螺旋扁管的表面　为交变曲面，并且原存在于管外壁的气穴也因扭曲　变形而变得形状不规则。因此与普通圆形蒸发管相　比，气泡更易从螺旋扁管表面脱离。另外，由于螺　旋扁管管束是由各支管在表面螺旋线最高点处相接　触，沿管束的轴向方向，每支管的径向截面都可以　看作是以相同角度进行旋转。并且这种自支撑的管　束结构比普通圆管管束具有更小的管心距。这种特　殊的管束结构使得气相上升过程中所引起的液相对　流程度增强，并促使大直径的气泡在与管束的撞击　过程中，不断地破裂为小直径气泡，从而减小了气　相热阻。　４　案例分析　武汉新世界制冷工业有限公司制造的２ＯⅣ型　螺杆式冷水机组被应用于某制药厂。其额定制冷量　以及额定功率分别为１１００　ｋｗ和２２０　ｋＷ。制冷剂　采用Ｒ２２，蒸发温度为５℃。在原机组上换装螺旋　第４期　朱冬生等：满液式蒸发器中螺旋扁管的池沸腾传热　・ｊｊ５５・　扁管满液式蒸发器后，根据用户要求测试两种蒸发　器的性能。　符　号　说　明　Ａ——管外壁传热面积，ｍ　ｃ　——比定压热容，Ｊ・　・Ｋ　结合表１、表２中的尺寸数据，表３及表４给　出了在相同热负荷下两种蒸发器的性能比较。两种　蒸发器换热管数相同，螺旋扁管满液式蒸发器的总　换热面积偏小１５．３　。而计算得到的总传热系数，　螺旋扁管满液式蒸发器却要高出１５　左右。　Ｋ——总传热系数，Ｗ・ｍ　・Ｋ　ｍ——质量流率，ｋｇ・ｓ　Ｑ——总换热量，ｗ　ｇ——热通量，Ｗ・ｍ　Ｒ——导热热阻，Ｗ・ｍ　・Ｋ　ｂ　结　论　本文针对螺旋扁管满液式蒸发器的池沸腾传热　性能进行了实验研究，并将其应用于螺杆式冷水机　组中，与普通满液式蒸发器在相同工况下进行测试　Ｒｅ——Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数　丁＿一温度，Ｋ　△Ｔｍ——对数传热温差，Ｋ　体积流率，ｍ。・ｓ　传热系数，Ｗ・ｍ　・Ｋ　热导率，Ｗ・ｍ　・Ｋ　对比。结果表明，两者管外沸腾传热系数ａ。随着　管内Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数Ｒｅｉ、制冷剂饱和温度Ｔ　以及热　通量ｑ　的增加而增大，随着管壁过热度丁　。的增　加而减小。在相同的Ｒｅ　范围内，螺旋扁管满液式　蒸发器的管外沸腾传热系数ａ。可以达到普通满液　式蒸发器的１．２７～１＿３１倍。尽管螺旋扁管满液式　口——下角标　ｉ——入口　ｏ——出口　ｒｅｆ——制冷剂　ｓｕｐ——过热　ｗ——壁面　ｗａ——水　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ　［１］　Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ　Ｄ．Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００４，２４（８／９）：１３９５—１４０７　蒸发器在更高的传热温差下具有更好的传热效果，　但不断增加的传热温差反而会对管外沸腾传热起到　阻碍作用。　通过案例分析发现，在热负荷相同的条件下，　螺旋扁管满液式蒸发器的换热效果无疑更好。其总　的传热系数为普通满液式蒸发器的１．１５倍左右。　由此可得，满液式蒸发器在螺杆式冷水机组中的应　用具有良好的效果。　［２］　Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ　Ｄ，Ｇｕｙ　Ａ　Ｒ，Ｗｅｌｋｅｙ　Ｊ　Ｊ．Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｗｉｓｔｅｄ—ｔｕｂｅ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ／／Ａｄｖａｎｅｅｓ　ｉｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｈｅａｔ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ［Ｃ］．Ｂｉｒｍｉｎｇｈａｍ：ＩＣｈｅｍＥ，　１９９６：８７—９５　・　工ｊ５６　・　化工学报　第６４卷　－Ｉ３］Ｄｚｙｕｂｅｎｋｏ　Ｂ　Ｖ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｆｌｏｗ　ｔｗｉｓｔｉｎｇ　ｏｎ　ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｉｎ　ｂａｎｋｓ　ｏｆ　ｔｗｉｓｔｅｄ　ｔｕｂｅｓ　ＦＪ３．Ｈｅａｔ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｒｅｓ．，２００５，３６（６）：４４９－４５９　［４］　Ｄｚｙｕｂｅｎｋｏ　Ｂ　Ｖ．Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｈｅｒｍｏｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｉｎｇ　ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ　ｗｉｔｈ　ｔｗｉｓｔｅｄ　ｔｕｂｅｓ　［Ｊ］．Ｈｅａｔ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｒｅｓ．，２００６，３７（４）：３４９—３６３　Ｅｓ３　ｓｉ　Ｑｉｎ（思勤），Ｘｉａ　Ｑｉｎｇ（夏青），ＩＡａｎｇ　Ｌｏｎｇｈｕ（梁龙　虎），Ｌｉ　Ｄｉｎｇｘｕ（李定绪）．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ａｎｄ　ｆｌｏｗ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｏｎ　ｔｗｉｓｔｅｄ　ｔｕｂｅ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ［Ｊ］．　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｃｈｉｎａ）　（４ｇ工学报），１９９５，４６（５）：６０１—６０８　［６］　Ｚｈａｎｇ　Ｘｉｎｇｘｉａｎｇ（张杏祥），Ｗｅｉ　Ｇｕｏｈｏｎｇ（魏国红），Ｓａｎｇ　Ｚｈｉｆｕ（桑芝富）．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ａｎｄ　ｆｌｏｗ　ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｉｎ　ｔｗｉｓｔｅｄ　ｔｕｂｅ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ　－ｌＪ］．Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｃｈｉｎａ）（化学工程），２００７，３５　（２）：１７－２０　［７］　Ｇａｏ　Ｘｕｅｎｏｎｇ（高学农），Ｚｏｕ　Ｈｕａｃｈｕｎ（邹华春），Ｗａｎｇ　Ｄｕａｎｙａｎｇ（王端阳），Ｌｕ　Ｙｉｎｇｓｈｅｎｇ（陆应生）．Ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ａｎｄ　ｆｌｏｗ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｉｎ　ｔｗｉｓｔｅｄ　ｏｂｌａｔｅ　ｔｕｂｅ　ｗｉｔｈ　ｌａｒｇｅ　ｔｗｉｓｔ　ｒａｔｉｏ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｏｕｔｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ（华南　理工大学学报：自然科学版），２００８，３６（１１）：１７－２１　［８］　Ｔａｎ　Ｘｉａｎｇｈｕｉ（谭祥辉），Ｓｕｎ　Ｈｅ（孙赫），Ｚｈａｎｇ　Ｉ　ｉｚｈｅｎ　（张立振），Ｚｈｕ　Ｄｏｎｇｓｈｅｎｇ（朱冬生）．Ｓｈｅｌｌ　ｓｉｄｅ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　ｉｎ　ｔｗｉｓｔｅｄ　ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ　ｔｕｂｅ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ［Ｊ］．ＣＩＥＳＣ　Ｊｏｕｒｎａｌ（化工学报），２０１２，６３　（３）：７１３—７２Ｏ　［９］　Ｂｉｓｈａｒａ　Ｆ，Ｊｏｇ　Ｍ　Ａ，　Ｍａｎｇｌｉｋ　Ｒ　Ｍ．Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｗｉｒｌ　ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｆｌｏｗ　ａｎｄ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｉｎ　ａ　ｔｗｉｓｔｅｄ　ｏｖａｌ　ｔｕｂｅ［Ｊ］．Ｊ．Ｈｅａｔ　Ｔｒａｎｆｅｒ—ＴＡＳＭＥ，２００９，　１３１（８）：１　［１Ｏ］　Ｙａｎｇ　Ｉ　，Ｌｉ　Ｚ　Ｘ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｌａｍｉｎａｒ　ｆｌｏｗ　ａｎｄ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｉｎ　ｔｗｉｓｔｅｄ　ｅｌｌｉｐｔｉｃ　ｔｕｂｅｓ［Ｊ］．Ｅｎｇ．Ｍｅｃｈ．，２００３，　２０（５）：１４３—１４８　［１１］　Ｚｈｏｕ　Ｊｉｅｈｅｎｇ（周吉成），Ｚｈｕ　Ｄｏｎｇｓｈｅｎｇ（朱冬生）．　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ｛１ｕｉｄ｛ｌｏｗ　ａｎｄ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｉｎ　ｓｈｅｌｌ　ｓｉｄｅ　ｏｆ　ｔｗｉｓｔｅｄ　ｔｕｂｅ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒ［Ｊ］．Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｃｈｉｎａ）（化学工程），２０１ｌ，３９（５）：５９－６２　［１２］　Ｚｈａｎｇ　Ｉ　ｉ．Ｙａｎｇ　Ｓｈｅｎｇ，Ｘｕ　Ｈｏｎｇ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｃｈａｒａｃｔｅ　ｒｊｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｓｔｅａｍ　ｏｎ　ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｔｗｉｓｔｅｄ　ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ　ｔｕｂｅｓ［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｅｎｅｒｇｙ，　２Ｏ１２，９７：８８１—８８７　［１３］　Ｇａｏ　Ｘ　Ｎ，Ｙｉｎ　Ｈ　Ｂ，Ｈｕａｎｇ　Ｙ，Ｆａｎｇ　Ｙ　Ｔ，Ｚｈａｎｇ　Ｚ　Ｇ．　Ｎｕｃｌｅａｔｅ　ｐｏｏｌ—ｂｏｉｌｉｎｇ　ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　ｏｕｔｓｉｄｅ　ａ　ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｂａｎｋ　ｏｆ　ｔｗｉｓｔｅｄ　ｔｕｂｅｓ　ｗｉｔｈ　ｍａｃｈｉｎｅｄ　ｐｏｒｏｕｓ　ｓｕｒｆａｃｅ［Ｊ］．　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００９，２９：３２１２　３２１７　［１４］　Ｂｒｉｇｇｓ　Ｄ　Ｅ，Ｙｏｕｎｇ　Ｅ　Ｈ．Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　Ｗｉｌｓｏｎ　ｐｌｏｔ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｆｏｒ　ｏｂｔａｉｎｉｎｇ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｓｈｅｌｌ　ａｎｄ　ｔｕｂｅ　ｈｅａｔ　ｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ［Ｊ］．　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　Ｓｅｒｉｅｓ，１９６９，９２（６５）：３５—４５　［１５］　Ｚｈｅｎｇ　Ｊ。Ｃｈｙｕ　Ｍ　Ｃ．Ａｙｕｂ　Ｚ．Ｂｏｉｌｉｎｇ　ｏｆ　ａｍｍｏｎｉａ　ｌｕｂｒｉｃａｎｔ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｏｎ　ａ　ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｔｕｂｅ　ｉｎ　ａ　ｆｌｏｏｄｅｄ　ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ　ｗｉｔｈ　ｉｎｌｅｔ　ｖａｐｏｒ　ｑｕａｌｉｔｙ［Ｊ］．１ｎｔ．Ｊ．Ｒｅｆ．，　２００８，３ｌ：５６４—５７２　［１６］　Ｗｉｌｓｏｎ　Ｅ　Ｅ．Ａ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ｒａｔｉｏｎａｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ａｐｐａｒａｔｕｓ［Ｊ］．Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ＡＳＭＥ，　１９１５，　３７：　５４６—６６８　［１７２　Ｇｎｉｅｌｉｎｓｋｉ　Ｖ．Ｎｅｗ　ｅｑｕａｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｈｅａｔ　ａｎｄ　ｍａｓｓ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｉｎ　ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ　ｐｉｐｅ　ａｎｄ　ｃｈａｎｎｅｌ　ｆｌｏｗ［Ｊ］．　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｌ９７６，１６：３５９—３６８　［１８］　Ｋｌｉｎｅ　Ｓ　Ｊ，Ｍｃｃｌｉｎｔｏｃｋ　Ｆ　Ａ．Ｄｅｓｃｒｉｂｉｎｇ　ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓ　ｉｎ　ｓｉｎｇｌｅ　ｓａｍｐｌｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　１９５３，７５（１）：３　８　［ｉ９］　Ｈａｈｎｅ　Ｅ，Ｃｈｅｎ　Ｑ　Ｒ，Ｗｉｎｄｉｓｃｈ　Ｒ．Ｐｏｏｌ　ｂｏｉｌｉｎｇ　ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｏｎ　ｆｉｎｎｅｄ　ｔｕｂｅｓ－－ａｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ａｎｄ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｓｔｕｄｙ［Ｊ］．　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｅａｔ　Ｍａｓｓ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ，ｌ９９１，３４　（８）：２０７１－２０７９　［２Ｏ］　Ｙｏｏｎ　Ｐ　Ｈ，Ｊｅｏｎｇ　Ｊ　Ｈ，Ｋａｎｇ　Ｙ　Ｔ．Ｂｏｉｌｉｎｇ　ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ　ａｔ　ｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ　ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｔｕｂｅｓ［Ｊ］．Ｉｎｔ．Ｊ．Ｒｅｆ．，２００４，　２７：４—９