用于余熱回收動(dòng)力利用系統(tǒng)的翅片管相變傳熱熱經(jīng)濟(jì)性能研究.pdf

1、翅片管廣泛應(yīng)用于余熱回收動(dòng)力利用系統(tǒng)中，如用于低溫余熱發(fā)電的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)。目前已有相關(guān)學(xué)者對(duì)翅片管的熱力學(xué)性能和熱經(jīng)濟(jì)學(xué)性能進(jìn)行了研究分析，但大多基于熱力學(xué)第一定律或熵產(chǎn)分析（可用能損失），并且大多針對(duì)的是翅片管的單相對(duì)流傳熱。應(yīng)該指出的是，對(duì)應(yīng)用于余熱回收動(dòng)力利用系統(tǒng)的翅片管，一方面要求從余熱資源中回收最大的做功能力以及盡可能小的冷源可用能損失，另一方面在余熱回收動(dòng)力利用系統(tǒng)中的蒸發(fā)器和冷凝器中經(jīng)歷的是一個(gè)相變的傳熱過(guò)程，因此，已

2、有的研究結(jié)果已不適用于余熱回收動(dòng)力利用系統(tǒng)中的翅片管。
　　本課題基于熱力學(xué)第一、第二定律，運(yùn)用熱經(jīng)濟(jì)學(xué)原理考慮翅片管投資和運(yùn)行費(fèi)用，并首次在管內(nèi)側(cè)相變傳熱（沸騰和冷凝）和翅片管外側(cè)的傳熱同時(shí)考慮的情況下，選用純工質(zhì)（R245fa、R134a）和混合工質(zhì)（R407C、R22/R142b），對(duì)用于余熱回收動(dòng)力利用系統(tǒng)的翅片管相變傳熱熱經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行研究，探討相關(guān)參數(shù)的影響規(guī)律，并和光管進(jìn)行比較性研究。計(jì)算結(jié)果表明，無(wú)論是純工質(zhì)還是混合

3、工質(zhì)，翅片管和光管都存在一個(gè)最佳的管內(nèi)雷諾數(shù)Rei分別使其單位熱負(fù)荷凈收益值η達(dá)到最大和單位熱負(fù)荷的年度化總成本值Γ&達(dá)到最小，且管外雷諾數(shù) Reo和單位熱火用價(jià)εq越大則η值和Γ&值也越大，翅片管和光管的η值和Γ&值隨管外雷諾數(shù)Reo的增加都快速地增加；翅片管的η值明顯大于光管，且其Γ&值明顯小于光管，即翅片管相變傳熱熱經(jīng)濟(jì)性能要明顯優(yōu)于光管，更適合于余熱回收動(dòng)力利用系統(tǒng)。
　　此外，和R245fa相比，R134a的最佳Rei要

4、大，但R134a的η值明顯要小；和R22/R142b相比，R407C的最佳Rei值要大，但R407C的η值也明顯要小。當(dāng)工質(zhì)為純工質(zhì)時(shí)，其他條件不變，翅片管和光管的η值與沸騰溫度Tv呈線(xiàn)性變化趨勢(shì)；存在臨界的沸騰溫度Tv,cri，當(dāng)沸騰溫度小于臨界沸騰溫度時(shí)，η小于零，即無(wú)任何經(jīng)濟(jì)收益；對(duì)于翅片管，在管外Reo較大和結(jié)構(gòu)參數(shù)ηoβ較小情況下，存在臨界的管內(nèi)Rei,cri，小于臨界Rei,cri時(shí)，R245fa的Γ&大于R134a，大于臨