摘要
“双碳”战略的实施极大地促进了可再生能源利用和低品位余热回收技术的发展，有机朗肯循环被认为是最具推广前景的中低温可再生能源和余热发电技术之一。非共沸工质流动冷凝传热特性对于非共沸工质有机朗肯循环系统冷凝器的设计至关重要。然而，目前非共沸工质管内传热传质特性尚未清晰，常规传热流动关联式预测精度仍然较低，非共沸工质的传热特性研究尚需进一步深入。因此，本文将通过实验研究获得非共沸工质管内流动冷凝传热特性，通过数值模拟分析和揭示不同因素对非共沸工质流动冷凝传热特性的影响机制，扩展非共沸工质管内流动冷凝传热数据库并修正相应关联式。主要研究内容如下： （1）基于单管传热性能测试台，实验研究R245fa/R152a（质量分数分别为0/1、0.25/0.75、0.5/0.5、0.75/0.25）在质量流速218~391kg·m-2·s-1、泡点温度30~50℃下水平光滑圆管内的流动冷凝传热特性，分析不同因素对传热系数、摩擦压降梯度的影响规律。结果表明，由于传质阻力的存在，各因素对传热系数和摩擦压降梯度的影响规律在不同干度区域有所不同，初始组分对流动冷凝传热特性的影响机制尚需进一步揭示。 （2）基于Lee相变模型，将混合工质的相变传质率拆分为各组份传质率之和，再通过热力学平衡假设确定了各组份传质率之间的关系，进而推导并建立一个适用于非共沸工质冷凝传热的修正模型，通过实验数据验证该模型的可靠性并通过UDF植入到数值模拟计算当中；开展R245fa/R152a管内流动冷凝传热模拟研究，揭示实验研究过程中初始组分对流动冷凝传热特性未明确的影响机制，分析不同因素对空泡率、传质阻力的影响规律和机理；结果表明，初始组分对传热系数的影响存在强化与削弱两种机制，取决于剪切应力和传质阻力的相对大小。 （3）分别将实验、模拟数据与传统的五个空泡率模型、六个冷凝传热系数模型以及四个摩擦压降梯度模型的计算值进行对比，并在此基础上对各模型进行筛选，结合实验和模拟得到的流动冷凝传热机制对误差来源进行分析，找出关键参数。最终基于线性回归的方法对关键参数等进行修正，提高各关联式的预测精度。
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