Badanie charakterystyk cieplno-przepływowych skraplania chłodniczych mieszanin zeotropowych w minikanałach

• Autorzy: Bohdal Tadeusz , Widomska Katarzyna

Identyfikatory

DOI

10.15199/8.2019.1.5

Warianty tytułu

EN

Investigation of thermal and flow characteristics of the condensation of refrigerant zeotropic mixtures in minichannelsin vertical minichannel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych wymiany ciepła oraz spadku ciśnienia podczas skraplania mieszanin zeotropowych R407C i R410A w minikanałach rurowych o średnicy wewnętrznej d = 0,31 ÷ 3,30 mm. Wyznaczono wartości lokalne i średnie współczynnika przejmowania ciepła α i oporów przepływu (Δp/L) w całym zakresie zmiany stopnia suchości (x = 1 ÷ 0). Na podstawie uzyskanych wyników badań zilustrowano wpływ zmiany stopnia suchości pary czynnika x, gęstości strumienia masy G oraz średnicy wewnętrznej kanału d na wartość badanych parametrów. Wskazano na wyraźny wpływ właściwości czynnika chłodniczego na charakterystyki cieplno- przepływowe skraplania w minikanałach rurowych. Wyniki badań porównano z wynikami obliczeń według zależności innych autorów. Zastosowany przedział rozbieżności wynosił ±50%. Na podstawie uzyskanych wyników badań opracowano własną korelację do obliczenia współczynnika przejmowania ciepła i oporów przepływu badanych czynników, uzyskując zgodność z wynikami badań w zakresie ±25%.

EN

The paper presents the results of experimental investigations of heat transfer and pressure drop during the condensation of the zeotropic mixture R407C and R410A in pipe minichannels of an internal diameter d = 0,31 ÷ 3,30 mm. The local and average values of heat transfer coefficient α and pressure drop (Δp/L) in the whole range of the change in vapour quality (x = 1 ÷ 0) were calculated. On the basis of the obtained test results there was illustrated the influence of the vapour quality x, the mass flux density G and the inner diameter of channel d changes on the studied parameters. It was shown that there was a marked influence of the properties of the refrigerant on the thermal characteristics of the condensation in pipe minichannels. These results were compared with the calculation results based on the correlations of other authors. The discrepancy range was ± 50%. On the basis of given test results, own correlation was prepared to calculate the heat transfer coefficient and pressure drop of tested refrigerants which brought compatible test results in a range of ± 25%.

Słowa kluczowe

PL

mieszaniny zeotropowe; minikanały; charakterystyka cieplno-przepływowa

EN

zeotropic mixtures; minichannels; thermal and flow charcteristics

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Chłodnictwo : organ Naczelnej Organizacji Technicznej
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 54, nr 1
• Strony: 28--34
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bohdal Tadeusz

• Politechnika Koszalińska, Katedra Energetyki

autor

Widomska Katarzyna

• Politechnika Koszalińska, Katedra Energetyki

Bibliografia

• [1] Akasaka R., K. Tanaka, Y. Higashi. 2010. “Thermodynamic property modeling for 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf)". International Journal of Refrigeration 33: 52- 60.
• [2] Akers W., O.K. Deans, O.K. Crosser.1985. “Condensation heat transfer within horizontal tubes". X Chem. Eng. Progr. 54: 89-90.
• [3] Baroczy C.J. 1965. “Correlation of liquid fraction in two - phase flow with applications to liquid metals". Chemical Engineering Progress Symposium 61(57): 179-191.
• [4] Bohdal T., H. Charun, M. Sikora. 2011. “Comparative investigations of the condensation of R134a and R404A refrigerants in pipe minichannels". International Journal of Heat and Mass Transfer 54 (9-10): 1963-1974.
• [5] Bohdal T., H. Charun, M. Sikora.2013. "Eksperymentalne charakterystyki cieplno - przepływowe skraplania roztworów zeotropowych w kanałach konwencjonalnych i minikanałach". Chłodnictwo 6: 14-19.
• [6] Bohdal T., H. Charun, M. Sikora. 2012. “Pressure drop during condensation of refrigerants in pipe minichannels". Archives of Thermodynamics 33: 87-106.
• [7] Bonca Z., D. Burtymowicz, W. Targański, T. Hajduk. 2004. Nowe czynniki chłodnicze i nośniki ciepła. Własności cieplne, chemiczne i użytkowe. Poradnik. Gdańsk: IPPU MASTA.
• [8] Cavallini A., G. Cenesi, D. Del Col, L. Doretti, L. Rossetto. 2002. “Heat transfer coefficient HFC refrigerant turing condensation at high temperature inside a enhance tube". Proc. Int. Refrigeration Conference. West Lafayette: AT Purdue Uni.
• [9] Cavallini A., G. Censi, D. Del Col, L. Doretti, G.A. Longo, L. Rossetto. 2002. “Condensation of halogenated refrigerants inside smooth tubes". HVAC and Research 8(4): 429- 451.
• [10] Cavallini A., D. Del Col, L. Doretti, M. Matkovic, L. Rossetto, C. Zilio. 2005. "Twophase frictional pressure gradient of R236ea, R134a and R410A inside multi- -port minichannels". Experimental Thermal and Fluid Science 29: 861-870.
• [11] Charun H.: 2012. "Eksperymentalne metody badania wymiany ciepła podczas przemian fazowych czynników chłodniczych w minikanałach". Chłodnictwo 12: 18-21.
• [12] Charun H. 2012. “Thermal and flow characteristics of the condensation of R404A refrigerant in pipe minichannels". Int. Journal of Heat and Mass Transfer 55: 2692-2701.
• [13] Chen J.Y., K.S. Yang, Y.J. Chang, C.C. Wang. 2001. “Two-phase pressure drop of air-water and R410A in small horizontal tubes". Int. J. of Multiphase Flow 27(7): 1293-1299.
• [14] Doerr, T.M., S.J. Eckels, M.B. Pate. 1994. “In-tube condensation heat transfer of refrigerant mixtures". ASHRAE Trans. 100: 547- 557.
• [15] Friedel L. 1987. Improved friction pressure drop correlation for horizontal and vertical two-phase pipe flow. European Two-Phase Flow Group Meeting, Paper no. 2, Ispra, Italy.
• [16] Garimella S., A. Agarwal, J.D. Killion. 2005. “Condensation pressure drop in circular microchannels. Heat Transfer Engineering". 26:1- 8.
• [17] Jin X., X. Zhang. 2011. “A new evaluation method for zeotropic refrigerant mixtures based on the variance of the temperature difference between the refrigerant and heat transfer fluid". Energy Conversion and Management 52: 243-249.
• [18] Lie Y.M., F.Q. Su, R.I. Lai, T.F. Lin. 2008. “Experimental study of evaporation pressure drop characteristics of refrigerants R134a and R407C in horizontal small tubes". Int. J. of Heat and Mass Transfer 51: 294-301.
• [19] Protokół Montrealski w sprawie substancji zubożających warstwę ozonową. Sporządzony w Montrealu dnia 16 września 1987 r. Dz. U. z dnia 23 grudnia 1992 r.
• [20] Rajan S. 2011. Comparison of refrigerants R410A and R404A for use in low temperature applications: a computer model study. Ph.D. Thesiss, Mechanical Engineering in the Graduate College of the University of Illionois at Urbaba-Champaign.
• [21] Shah M.M. 1979. “A general correlation for heat transfer during film condensation inside pipes". Int. J. of Heat and Mass Transfer 22: 547-556.
• [22] Son Ch.-H., H.-S. Lee. 2009. “Condensation heat transfer characteristics of R-22, R-134a and R-410A in small diameter tubes". Heat Mass Transfer 45: 1153-1166.
• [23] Tang L. 1997. Empirical study of new refrigerant flow condensation inside horizontal smooth and micro-fin tubes, University of Maryland at College Park, Ph.D. Thesis.
• [24] The National Archives. Regulation (EC) No 842/2006 of the European Parliament and of the Council of on certain fluorinated greenhouse gases.
• [25] Thome J. R. 2005. “Condensation in plain horizontal tubes: Recent advances in modeling of the transfer to pure fluids and mixture". J. of the Braz. Soc. of Mech Sci&Eng. 27(1): 23-30.
• [26] Thome J.R., Hajal J. El, Cavallini A.: Condensation in horizontal tubes, part 2: new heat transfer model based on flow regimes. Int. Journal of Heat and Mass Transfer, 2003, vol. 46, no. 18, s. 3365 - 3387.
• [27] Ustawa o postępowaniu z substancjami zubożającymi warstwę ozonową. Dz. U. nr 52, poz. 537 z dnia 3 marca 2001 r.
• [28] Wang Ch. - Ch.: System performance of R-1234yf refrigerant in air-conditioning and heat pump system - An overview of current status. Applied Thermal Engineering 2014 s. 1 - 9.
• [29] Zhao L., Gao P.: Evaluation of zeotropic refrigerants based on nonlinear relationship between temperature and enthalpy. Science in China: Series E Technological Sciences 2006 vol.49, no. 3, s. 322 - 331.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).