Comparative calculations of the heat transfer coefficient during refrigerant boiling in tubes

Abstract

Статья подготовлена с целью выявления наиболее подходящих для инженерной практики методик расчета коэффициента теплоотдачи (КТО) при кипении хладагентов в горизонтальных трубах с внутренним диаметром dT > 3 мм. Сделан обзор методик расчета КТО. Обсуждаются условия, при которых методики расчета КТО в макро-каналах можно распространить на мини-каналы. Проведен анализ ряда опубликованных работ, посвященных оценке точности методик предсказания КТО при кипении жидкостей в трубах, выбрано по пять лучших методик. В разных сочетаниях к числу лучших отнесена 21 методика. Пять из них использовано в расчетах с помощью компьютерной программы. Определены средние КТО αci и по 15 другим методикам для 11 вариантов условий кипения хладагентов R134a, R22, R290, R32, R404A, R407C, R410A, R507. Охвачен диапазон изменения температуры кипения t0 = –15...+5 oC, диаметра dT = 6...13,84 мм, массовой скорости wρ = 100...500 кг/ (м2·с), плотности теплового потока q = 3750...15000 Вт/м2, массового паросодержания в начале зоны кипения хн = 0,01...0,1 и на выходе хв = 0,9...0,95. Сравнение результатов расчета проводилось по трем показателям, а к наиболее подходящим отнесены методики: которые при одинаковых исходных данных дают наиболее близкие значения среднего КТО; по которым отношения наибольшего КТО к наименьшему во всех вариантах не превышает 1,4 для всех хладагентов; а также локальные КТО по которым имеют наибольшие значения при паросодержаниях х, соответствующих кольцевому режиму потока. Указанным условиям удовлетворяют компьютерная программа со свидетельством No 2015610039, а также методики авторов Wattelet и др. (1994), Kattan и др. (1998), Fang и др. (2017), хотя последняя не учитывает изменения локальных КТО. Ключевые слова: хладагенты, кипение, горизонтальные трубы, коэффициент теплоотдачи, методики расчета, выбор.