A study of flow boiling heat transfer with refrigerant mixtures

Mixture effects are studied on horizontal flow boiling heat transfer with both azeotropic and non-azeotropic refrigerant mixtures. More than 2000 local heat transfer coefficients are obtained with the azeotropie R 12/R 152a mixture and compared against the previously measured data with the non-azeotropic R22/R114 mixture. In a convective evaporation region, small mass transfer resistance is found for mixtures. The variation of physical properties due to mixing is responsible for almost all of the heat transfer degradation. In a partial boiling region, however, severe degradation of heat transfer with mixtures, similar to that in nucleate pool boiling heat transfer with mixtures, is found. A suppression of nucleate boiling at lower qualities due to loss of wall superheat with mixtures is responsible for this degradation. An analysis is developed to predict a transition quality by using Hsu's onset of nucleate boiling theory. The prediction agreed well with observed transition qualities for both pure and mixed refrigerants. Correlations, based on the supposition of Chen and using only phase equilibrium data to consider mixture effects, are developed with mean deviations of 7.2 and 9.6% for pure and mixed refrigerants. On étudie des effets de mélange sur le transfert thermique lors de l'ébullition pour un écoulement horizontal de mélanges réfrigérants azéotropiques ou non. Plus de 2000 coefficients locaux de transfert de chaleur sont obtenus avec le mélange azéotropique R12/R152a et ils sont comparés avec les données expérimentales antérieures pour le mélange non azéotropique R22/R114. Dans une région d'évaporation convective, on trouve une petite résistance au transfert de masse pour les mélanges. La variation des propriétés physiques dues au mélange est responsable de la plus grande part de la dégradation du transfert de chaleur. Néanmoins, dans une région d'ébullition partielle, on constate une forte dégradation du transfert de chaleur avec des mélanges, semblable à celle obtenue dans le cas de l'ébullition nucléée en réservoir pour les mélanges. Une suppression de l'ébullition nucléée aux faibles qualités, due à la baisse de la surchauffe de la paroi avec les mélanges, est responsable de cela. On développe une analyse pour prédire une qualité de transition en utilisant la théorie de Hsu sur l'apparition de l'ébullition nucléée. La prédiction s'accorde bien avec les qualités de transition observées à la fois pour les réfrigérants purs et en mélange. Des formules, basées sur l'hypothèse de Chen et utilisant des données sur l'équilibre d'une phase pour considérer les effets de mélange, sont développées avec des écarts moyens de 7,2 et 9,6% pour les réfrigérants purs et en mélange. Es werden Mischungseinflüsse auf den Wärmeübergang beim Strömungssieden von azeotropen und nicht-azeotropen Kältemittel-Gemischen im horizontalen Rohr untersucht. Es wurden mehr als 2000 lokale Wärmeübergangskoeffizienten mit dem azeotropen Gemisch R 12/R 152a erhalten und mit den früher gemessenen Werten des nicht azeotropen Gemisches R22/R114 verglichen. Im konvektiven Strömungssiedebereich wird für Gemische ein geringer Widerstand im Massentransport festgestellt. Die Variation der physikalischen Eigenschaften aufgrund der Mischung ist für fast alle Verminderungen des Wärmeübergangs verantwortlich. Im partiellen Siedebereich wird jedoch ähnlich wie beim Behältersieden von Gemischen eine starke Verminderung des Wärmeübergangs festgestellt. Die Unterdrückung des Blasensiedens bei geringem Dampfgehalt aufgrund der Abnahme der Wandüberhitzung ist dafür verantwortlich. Иssлeдueтsя Vлияниe Aэeoтroпныч и нeAэeoтroпныч sмeseй члAдAгeнтoV нA гorизoнтAльный тeплoпereнos пrи кипeнии V пoтoкe. Пoлukheнo бoлee 2000 знAkheний лoкAльнoгo кoэффициeнтA тeплoпereнosA для Aзeoтroпнoй sмesи R12/R152a и пroVeдeнo ич srAVнeниe s rAнee пoлukheнными дAнными для нeAэeoтroпнoй sмesи R22/R114. V oблAsти кoнVeктиVнoгo иsпAreния oбнAruжeнo нeбoльшoe soпroтиVлeниe мAssoпereнosu sмeseй. Ючuдшeниe тeплoпereнosA пokhти пoлнosтQjю oбщяsняeтsя иэмeнeниeм фнэиkhesкич sVoйsтV пrи sмeшeнии. oднAкo, V oблAsти khAsтиkhнoгo кипeния нAйдeнo sильнoe uчuдшeниe тeплooбмeнA so sмesями, AнAлoгнkhнoe тeплooбмeнu пrи пuэыrQjкoVoм кипeнии V бoльпюм oбъeмe. Этo uчuдшeниe VыэVAнo пoдAVлeниeм пuэыrQjкoVoгo кипeния пrи бoлee ниэкoм VesoVoм пArosoдerжAнии, oбusлoVлeннoм sнижeниeм пereгreVA sтeнки sмesями. s иsпoльэoVAниeм тeorии sюй o VoэникнoVeнии пuэыrQjкoVoгo кипeния rAэrAбoтAн мeтoд rAskheтA пereчoднoгo VesoVoгo пArosoдerжAния. rAsskhитAнныe энAkheния чoroшo soглAsuютsя s экsпerимeнтAльными дAнными пo пereчoдным пArosoдerжAниям кAк для khиsтыч члAдAгeнтoV, тAк и для ич sмeseй. ЭAVиsимosти, VыVeдeнныe нA osнoVe пreдпoлoжeний kheнA и s пrимeнeниeм тoлькo дAнныч пo фAэoVoмu rAVнoVesию для oпиsAния эффeктoV sмesи дAют reэuльтAты so sreдним oтклoнeниeм 7,2 и 9,6% для khиsтыч и sмeшAнныч члAдAгeнтoV.