自然工质CO2,因其优异的流动换热性能和环境友好特性,作为新一代制冷剂广泛应用于汽车空调和商用热泵领域。目前公开文献中对CO2流动沸腾换热的研究表明,核态沸腾机制是其流动沸腾换热的主导机制。然而,鲜有学者对CO2核态沸腾换热开展研究。此外,在制冷循环中存在大量的机械部件,通常需要加入润滑油来确保系统安全高效的运行,这导致循环工作中制冷剂和润滑油油的混合。考虑到制冷剂与润滑油的物性差异较大,尤其是与气泡成核生长及运动相关的表面张力和黏度。本研究开展了CO2及其润滑油核态沸腾换热实验研究,分析了蒸发温度、热流密度和润滑油浓度对沸腾换热性能及沸腾过程气泡动力学特性的影响。研究结果为进一步理解润滑油对制冷剂沸腾换热的影响提供了理论依据,为CO2 热泵系统的换热器优化设计提供了理论支撑。相关成果以 “Experimental investigation on the influence of lubricant oil on CO2 nucleate pool boiling heat transfer characteristics” 为题,在 “Applied Thermal Engineering” 期刊发表,获得的主要结论如下:
(a) 沸腾曲线; (b) 换热系数;
图1. 纯工质CO2 核态沸腾换热特性.
(a) 沸腾曲线; (b) 换热系数;
图2. ωoil = 0.5% 混合物核态沸腾换热特性.