Abstract The present study proposes a rationally based model to investigate the influence of lubricant on the nucleate boiling characteristics of refrigerant-lubricant mixtures. This model is developed based on site-activation boiling mechanism along with detailed physical parameters in association with thermal and hydrodynamic processes, including waiting period for bubble incipience, bubble growth and departure period. Yet, the model also encompasses the polymer adsorption theory and energy gap concept to address the effect of lubricant with different chemical structure and physical property on the heat transfer phenomenon during each period of nucleate boiling individually. In addition, by using the partition function with Boltzmann energy distribution in different energy state, bubble density can be expressed in an analytic form to facilitate the calculation of heat transfer coefficient. Based on the proposed model, the presence of lubricant appreciably changes interfacial energy upon metal-liquid and liquid-bubble interfaces. The lubricant prefers lying on metal surface, thereby influencing surface coverage concentration when bubble is initiating. Such lubricant-rich layer near metal surface significantly alters the waiting period of nucleate boiling process, bubble size, growth and departure time, bubble density and superheat on heating surface. In essence, the presence of lubricant dramatically influences heat transfer performance. The proposed model is validated against some recent test data for R-134a/POE, R-1234ze/POE and R-134a/PVE refrigerant/lubricants mixtures.

中文翻译：

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润滑剂-制冷剂混合物核沸腾传热性能的机理模型

摘要 本研究提出了一个合理的模型来研究润滑剂对制冷剂-润滑剂混合物的核沸腾特性的影响。该模型是基于现场激活沸腾机制以及与热和水动力过程相关的详细物理参数开发的，包括气泡起始期、气泡生长和离开期的等待期。然而，该模型还包含聚合物吸附理论和能隙概念，以解决不同化学结构和物理性质的润滑剂在每个核沸腾阶段单独对传热现象的影响。此外，通过使用不同能态下玻尔兹曼能量分布的配分函数，气泡密度可以用解析形式表示，便于传热系数的计算。基于所提出的模型，润滑剂的存在显着改变了金属-液体和液体-气泡界面的界面能。润滑剂更喜欢附着在金属表面，从而影响气泡产生时的表面覆盖浓度。这种靠近金属表面的富润滑剂层显着改变了核沸腾过程的等待时间、气泡大小、生长和离开时间、气泡密度和加热表面过热度。从本质上讲，润滑剂的存在会显着影响传热性能。建议的模型根据 R-134a/POE、R-1234ze/POE 和 R-134a/PVE 制冷剂/润滑剂混合物的一些最新测试数据进行了验证。基于所提出的模型，润滑剂的存在显着改变了金属-液体和液体-气泡界面的界面能。润滑剂更喜欢附着在金属表面，从而影响气泡产生时的表面覆盖浓度。这种靠近金属表面的富润滑剂层显着改变了核沸腾过程的等待时间、气泡大小、生长和离开时间、气泡密度和加热表面过热度。从本质上讲，润滑剂的存在会显着影响传热性能。建议的模型根据 R-134a/POE、R-1234ze/POE 和 R-134a/PVE 制冷剂/润滑剂混合物的一些最新测试数据进行了验证。基于所提出的模型，润滑剂的存在显着改变了金属-液体和液体-气泡界面的界面能。润滑剂更喜欢附着在金属表面，从而影响气泡产生时的表面覆盖浓度。这种靠近金属表面的富润滑剂层显着改变了核沸腾过程的等待时间、气泡大小、生长和离开时间、气泡密度和加热表面过热度。从本质上讲，润滑剂的存在会显着影响传热性能。建议的模型根据 R-134a/POE、R-1234ze/POE 和 R-134a/PVE 制冷剂/润滑剂混合物的一些最新测试数据进行了验证。润滑剂更喜欢附着在金属表面，从而影响气泡产生时的表面覆盖浓度。这种靠近金属表面的富润滑剂层显着改变了核沸腾过程的等待时间、气泡大小、生长和离开时间、气泡密度和加热表面过热度。从本质上讲，润滑剂的存在会显着影响传热性能。建议的模型根据 R-134a/POE、R-1234ze/POE 和 R-134a/PVE 制冷剂/润滑剂混合物的一些最新测试数据进行了验证。润滑剂更喜欢附着在金属表面，从而影响气泡产生时的表面覆盖浓度。这种靠近金属表面的富润滑剂层显着改变了核沸腾过程的等待时间、气泡大小、生长和离开时间、气泡密度和加热表面过热度。从本质上讲，润滑剂的存在会显着影响传热性能。建议的模型根据 R-134a/POE、R-1234ze/POE 和 R-134a/PVE 制冷剂/润滑剂混合物的一些最新测试数据进行了验证。从本质上讲，润滑剂的存在会显着影响传热性能。建议的模型根据 R-134a/POE、R-1234ze/POE 和 R-134a/PVE 制冷剂/润滑剂混合物的一些最新测试数据进行了验证。从本质上讲，润滑剂的存在会显着影响传热性能。建议的模型根据 R-134a/POE、R-1234ze/POE 和 R-134a/PVE 制冷剂/润滑剂混合物的一些最新测试数据进行了验证。