替代制冷剂与被替代制冷剂换热性能比较。混合制冷剂的蒸发换热特点除纯质以外,很多替代品都是混合制冷剂,它们的蒸发换热与纯质有所不同。对于共沸与近共沸制冷剂,其换热系数相当于各单质组分换热系数的质量加权平均值。对于非共沸制冷剂,蒸发换热系数一般都比相同物性的纯工质要小,其原因主要有:1.从液相到汽相间的传质阻力;2.汽化核心密度减少,气泡长大速度变慢,核态沸腾受到抑制;3.沿传热管周围温度分布不均。共沸的与非共沸混合制冷剂在传热方面的特点在实际研究中得到了验证。
R12与其替代品蒸发换热性能比较在R12的替代品中,以R134a应用*为广泛,在家用冰箱、汽车空调及中央空调中都有应用,所以对它的研究*多,也*为深入。SJEckels等的实验说明,在同样的质量流速下(实验中质量流速范围为125~400kg/m2s),R134a在光滑管内的换热系数比R12要高35%~45%,其原因可能有三:1.R134a的汽化潜热比R12高;2.R134a液体的导热系数比R12大;3.R134a的汽化核心形成速度比R12快。
SMSami等对R12的一些建议替代品R134a、R23/R125/R152a(8/60/32wt%)、R23/R22/R152a(5/75/20wt%)在凹槽管内的蒸发进行了研究,制冷剂中含油1%左右,质量流速低于110kg/m2s。他们发现在同样质量流速下,蒸发换热系数从高到低依次为R23/R22/R152a、R134a、R23/R125/R152a,压降方面,质量流速较低时,压降从高到低依次排序为R23/R125/R152a、R134a、R23/R22/R152a,质量流速较高时,压降从高到低依次为R23/R22/R152a、R23/R125/R152a、R134a。后来,SMSami等还进行了环状空间的蒸发实验,内管外表面为强化表面,外管内表面为光滑表面,实验中质量流速范围为180~290kg/m2s。他们得到的结果是:在同样的质量流速下:R134a的蒸发换热系数比R12的要高15%~20%。
R22与其替代品蒸发换热性能比较R22的应用范围比R12更为广泛,从食品冷冻到空调都可以使用。由于R22属HCFC,禁用年限比R12晚得多,因此国内对其替代工作尚未注意,但发达国早就开始了相关工作,并已开发出了使用替代工质的新型制冷系统。R22的替代工质有纯质,如R134a、丙烷,也有混合工质,如R410a、R407c等。XLiu对R22与R134a在凹槽管内的蒸发换热进行了对比,在质量流速度低于270kg/m2s时,R134a的蒸发换热系数与R22差不多,高于270kg/m2s时,比R22的要低。