Експериментальне дослідження локальних коефіцієнтів тепловіддачі при генерації пари R245fa у модельному генераторі пари

Abstract

Listen

Translate article

Енергетичні установки, що реалізують органічний цикл Ренкіна (ORC), дають змогу впроваджувати в промисловість перспективні технології, що орієнтовані на підвищення ефективності використання низькопотенційних джерел енергії та теплових відходів. Як робочі для таких енергетичних об'єктів найчастіше використовують речовини, які мають порівняно високу температуру кипіння, високі екологічні властивості. Нині як найбільш перспективне робоче тіло для установок, що реалізують цикл Ренкіна, широко використовують холодоагент R245fa. Теплофізичні властивості цього робочого тіла добре вивчені. У статті наведено інформацію про дослідження локальних коефіцієнтів тепловіддачі для рідкої, парової фаз і середніх за перерізом труби коефіцієнтів тепловіддачі під час кипінні R245fa в генераторі пари, яка в літературі практично відсутня. Дослідження коефіцієнтів тепловіддачі виконано нестаціонарним методом за змінної масової витрати робочого тіла. Робочу ділянку виготовлено зі сталевої трубки з внутрішнім діаметром 5 мм, товщиною стінки 0,1 мм. Ефективна довжина робочої ділянки становила 1800 мм. Експериментальна ділянка була поділена на десять секцій, на кожній з яких проводилося вимірювання середньої температури стінки. На секціях котрі знаходяться на вході та виході експериментального також розташовані диференційні термопари які вимірювали різницю температури між робочим тілом та стінкою труби Масові потоки робочого тіла, ступінь сухості парів і теплові потоки перебували в діапазонах 1…12 кг/(м2⋅с), 0,01…0,9 і 0,4…0,6 кВт/м2, відповідно. Витрата визначалася ваговим методом і невизначеність отриманих значень не перевищувала 0,5 г. Локальні для рідини і пари коефіцієнти тепловіддачі та середній на секції робочої ділянки коефіцієнт тепловіддачі визначено для розшарованого режиму кипіння. Досліджено вплив ступеня сухості пари R245fa на значення коефіцієнтів тепловіддачі. Запропоновано методику визначення середньої температури стінки труби робочої ділянки. Показано, що значення середнього коефіцієнта тепловіддачі при збільшенні ступеня сухості пари зменшується. Середній коефіцієнт тепловіддачі змінює своє значення від величини локального коефіцієнта тепловіддачі для рідкої фази до величини локального коефіцієнта тепловіддачі для парової фази