Badanie skraplania czynnika chłodniczego w obszarze pary przegrzanej

• Autorzy: Bohdal T. , Florianowicz M.

Warianty tytułu

EN

Investigations on the refrigerants condensation in the superheated vapor area

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przemiany fazowe czynników chłodniczych umożliwiają intensywną wymianę ciepła w parownikach i skraplaczach. 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 pozwalają zamknąć realizowany obieg termodynamiczny w urządzeniu. Wrzenie może zachodzić przy określonym ciśnieniu, gdy temperatura cieczy osiągnie temperaturę wyższą od temperatury nasycenia, a skraplanie, gdy temperatura pary osiągnie temperaturę niższą od temperatury nasycenia. Podczas przemian fazowych następuje zmiana starej fazy w nową, o ile zostaną spełnione ściśle określone warunki. Dla procesu skraplania warunkami tymi są: istnienie gradientu temperatury na ściance kanału oraz występowanie nowej fazy, czyli zarodków cieczy. Powstające skropliny mogą tworzyć ciągłą warstwę na powierzchni (skraplanie błonowe) lub też gromadzić się na niej w postaci pojedynczych kropel (skraplanie kroplowe). W rurach skraplaczy urządzeń chłodniczych występuje z reguły skraplanie błonowe, podczas którego powstaje film cieczy na powierzchni wewnętrznej kanału. Nie można jednak wykluczyć warunków powstawania skraplania kroplowego lub mieszanego (w przypadku skraplania czynników o dużym stężeniu rozpuszczonych w nich olejów). Przepływ skraplającego się czynnika chłodniczego ograniczony jest, poza tym, ściankami kanału. Ruch powstającego filmu kondensatu może mieć charakter laminarny lub turbulentny. Mechanizm tego procesu jest odmienny od innych rodzajów skraplania (na ściance płaskiej pionowej, na zewnętrznej powierzchni rury), ponieważ istnieją określone i ograniczone warunki odpływu powstającego kondensatu [9, 10, 13, 15].

EN

Results of experimental investigations of the condensation of the R404A refrigerant in the coil pipe of a model condenser were presented. It was demonstrated that the condensation process which begins locally in the superheated vapor area, after the occurrence of a specific overcooling of the vapor on the channel wall, develops further in a two-phase system. On the basis of the analysis conducted, a criterion was developed which permits the determination of the starting point of condensation in the PPS flow. The knowledge of this criterion supplements description of the heat exchange and may be useful for the designing of refrigeration condensers. It was further demonstrated that in the superheated vapor area, there is a gradual increase of heat transfer coefficient ?x, which constitutes an evidence of the local condensation of the refrigerant start. There is a justifiable requirement for the continuation of research in this area. In condensers used in steam, compressor cooling circuits there is a dis-advantageous in terms of heat exchange zone of cooling of superheated steam. In some conditions, phenomenon of condensation of refrigerant vapour occurs, initiated locally in the zone of superheated steam. The number of publications presenting this problem is very small. Analysis of heat transfer presented in the paper makes possible to determine the beginning point of PPS in condensing area of cooling of superheated steam zone in the condenser. Methodology of identification of the beginning of condensation in the condensation zone of area of superheated steam, verified with experimental research, presented by the authors, may be applied in the calculations of the dimensions of condensers (or so called precondensers) used in refrigeration systems. Investigations in this area are continued.

Słowa kluczowe

PL

czynnik chłodniczy; para przegrzana; skraplanie

EN

refrigerant; superheated steam; liquefaction

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2011
• Tom: Tom 13
• Strony: 441--452
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz.

Twórcy

autor

Bohdal T.

autor

Florianowicz M.

• Politechnika Koszalińska

Bibliografia

• 1. Akers W., Deans O.K., Crosser O.K.: Condensation heat transfer within horizontal tubes. Chem. Eng. Progr. Symposium 1959, vol. 55, s. 171÷176.
• 2. Bohdal T.: Przyczyny niestabilności przemian fazowych czynników energetycznych. Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Koszalińskiej, Koszalin 2006.
• 3. Bohdal T.: Zjawiska wrzenia pęcherzykowego czynników chłodniczych. Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Koszalińskiej, Koszalin 2001.
• 4. Bohdal T., Charun H.: Analiza skraplania pary przegrzanej w skraplaczu chłodniczym. Materiały XIII Sympozjum Wymiany Ciepła i Masy, Koszalin – Darłówko 2007, s. 211÷218.
• 5. Bohdal T., Florianowicz M.: Badanie początku skraplania czynnika chłodniczego, Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna nr 1÷2, s. 10÷17. 2010.
• 6. Bohdal T., Charun H., Matysko R.: Condensation of refrigerant R-404A in a tubular channel. Archives of Thermodynamics vol. 27, No.1, pp. 13÷29. 2006.
• 7. Bohdal T., Grzejszczak M.: Badania eksploatacyjne skraplacza chłodzonego powietrzem, Chłodnictwo&Klimatyzacja. nr 12, s. 41÷47. 2006.
• 8. Bohdal T., Matysko R.: Skraplanie czynników chłodniczych w kanałach rurowych. Chłodnictwo, nr 6, 2005, s. 4÷10.
• 9. Butrymowicz D.: Problemy poprawy efektywności energetycznej obiegów lewobieżnych. Zeszyty Naukowe Instytutu Maszyn Przepływowych PAN, Gdańsk 2005, nr 538/1497/2005.
• 10. Czapp M.: Przemiany fazowe czynników w wężownicowych chłodniczych wymiennikach ciepła. Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Koszalińskiej, Koszalin 2002.
• 11. Grzejszczak M.: Wymiana ciepła podczas skraplania czynnika chłodniczego, II Ogólnopolska Konferencja Doktoranci-Gospodarce. Sarbinowo 2007.
• 12. Grzejszczak M.: Badanie początku skraplania czynnika chłodniczego w przepływie, V Konferencja Studentów i Młodych Pracowników Nauki Wydziału Mechanicznego. Koszalin 2008.
• 13. Incropera F. P., Dewitt D. P.: Introduction to heat transfer. John & Sons, 1996.
• 14. Shah M.M.: A general correlation for heat transfer during film condensation inside pipes. Int. J. of Heat and Mass Transfer 1979, vol. 22, s. 547÷556.
• 15. Shao D. W., Granryd E.: Experimental and theoretical study on flow condensation with non-azeotropic refrigerant mixtures of R32/R134a. Int. J. Refrig. vol. 21, no. 3, s. 230÷246. 1998.
• 16. Webb R. L.: Convective Condensation of Superheated Vapour. Transactions of the ASME, Journal of Heat Transfer, vol. 120, 1998, s. 418÷421.