水平通道制冷剂流型-阻力耦合特性与两相压降预测实验研究

摘要

针对低干度两相制冷剂在水平管内的流型演变与流动机理尚不明确，从而制约着高效空调系统优化设计的问题，提出了一种流型-阻力耦合的压降预测方法。首先，搭建两相可视化实验台，同步测量了质量流速为150～750 kg/（m²·s）、干度为0～0.2时，工质R134a与R32在内径为7 mm水平管内的流型与压降特性；其次，基于OpenCV软件库提取空泡份额等图像特征，揭示了弹状流、波浪流和环状流的演化规律；最后，基于流型分区策略，建立了融合流型参数（C_i）与无量纲数(Fr、We、Re_tp)的压降预测新模型。研究结果表明：工质R32在低流量、小干度时以弹状流为主，而工质R134a在高流量、大干度时更易形成环状流，其截面含气率较工质R32平均提高了13%;全液相摩擦系数在质量流速为360 kg/（m²·s）时达到峰值，此时最大气液相速度比亦达到最大，且工质R134a的摩擦压力梯度较工质R32提高了25%～50%;新模型将平均绝对偏差从现有模型的30%～70%降至12.31%,且89%的数据点位于±20%误差带内。研究结果可为新型环保制冷剂系统的高效优化设计提供理论支撑。

关键词

水平管 / 两相可视化 / 流型-阻力耦合 / 两相压降

基金资助

国家自然科学基金资助项目(W2412082,52130609,52206113)