板式间接蒸发冷却换热器的层流特性研究

　　随着社会的发展，人们对现代生活及工作环境的要求不断提高，空调的使用己经非常普及。目前我国的许多高楼大厦、公共建筑仍广泛采用机械制冷空调系统，然而能源的曰益紧张气温变暖以及CFC使用的限制，使得机械式或吸收式制冷的发展受到限制。如何实现低能耗、无污染的制冷技术，特别是尽量从自然环境直接取得冷量，成为一个非常重要的课题。蒸发冷却空调具有能效比高、新风量大、节能、改善室内空气品质的优点，而间接蒸发冷却可在不增加含湿量的同时降低一次空气的温度，有着非常广泛的应用前景。由于间接蒸发冷却是一个同时存在流动、传热和传质等多个传递过程耦合并相互交叉影响的不可逆热力过程，为此，人们开展了大量的研究工作。PescodP的复杂的温度连续性条件，即通过给二次空气通道内靠近换热板（该处以々表示）的相邻内节点（以表示）的控制体积添加能量源项：Fc为二次空气通道酶酿热板面的t控制体的佩m3.经检验，50x1x1的均匀网格能够获得网格独立的解。

　　4数值模拟结果及分析计算参数：通道间距<5度rpi=35°C，人口流速vpi=2m/s，二次空气人口干球温相对湿度（5=44，人口流速wsi=2.5m/s.为换热板面上的温度分布，在靠近一次空气入口处温度高，而靠近二次空气入口与一次空气出口的交汇处（的右下角），温度低。

　　5m断面的温度分布，可以看出，入口温度高，沿着主流方向，温度逐渐降低。一次空气出口与二次空气入口交汇处（的右下角），温度低。从可看出一次空气温度沿流动方向逐渐降低的趋势。

　　为二次空气通道对称面，即x=0.001 5m断面的温度分布，二次空气温度沿流动方向先降低后升高。这是因为二次空气的入口段水蒸汽质量分数比较低，蒸发剧烈造成二次空气迅速降温，随着空气的流动，二次空气逐渐趋于饱和，水膜蒸发速率放慢，当蒸发水分吸收的潜热不足以抵消一次空气向水膜释放的显热时，就会造成二次空气温度升高。反映了二次空气温度的变化趋势。这与的结果一致。

　　说明了水蒸汽的质量分数在靠近一次空气进口处较大，这是由于该处壁面温度较高（），壁面饱和水蒸汽分压力大，蒸发比较强烈。为尸0.2m断面水蒸汽质量分数分布，一次空气通道侧无传质过程，所以无等值线分布。二次空气通道侧在垂直流动方向上呈抛物型，在靠近水膜处的水蒸汽质量分数高于通道中心处是前述计算参数下改变通道间距时，一次空气流动方向的压力梯度变化情况，其中实线为在相同条件下的实验数据，离散点为模拟结果，两者有一定差别，这与数值模拟中采用均匀速度入口条件，存在入口效应有关，但大致上能很好的吻合。从中可看出，随着趣篁间距的增大，压力梯度显著减小。

　　由于是规则的矩形通道，一、二次空气通道进出口处的局部压力损失可忽略不计，这里仅考虑摩擦阻力引起的压力损失。给出了平均滕阻力因子屈定义式（t）：认为水力当量直径，m，Ap/i为压力梯度，Pa/m；为空气主流方向ilJt，m/s 0是基于不同换热器通道间距（2~5mm）的办数与平均摩擦阻力因子舶关系图。随着办数增大，摩擦阻力的影响减小。

　　4.2换热效果的影响因素根据机理分析可知，间接蒸发冷却的推动力是一次空气干球温度与二次空气的湿球温度之差，即一次空气低可能降到二次空气入口的湿球温度，因此换热器效率s可以表示为；ikwb为二次空气入口的湿球温度，°c. =44，wsl=2.5m/s.从1可以看出通道间距对s和rp.的影响很大，随着通道间距的增大，一次空气通道中心有大量的空气未很好的冷却，一次空气的温降有所滕，换潘率滕。

　　2为一、二次空气通道间距不相等时（计算参数：°C，p=60，wa=2.5m/s）对s和rp的影响。一次通道间距增大，流过的一次空气增多，通道中心部分的一次空气温局氏量很小，从而导致rpo急剧升高，￡潘P. 3mm，rpi=35°C，Wpi=2~3m/s，rsl=26°C，p=60，wsl=2.5m/s.3是一次空气对与；的影响。一次空气流速越低，换热的时间越长，换热越充分，换热效率越高。）二次空气流速进蒸发吸热，同时能较快地将二次空气中的水蒸汽带走，从而增强了与换热板面水膜的传质能力，也强化了传热，换热效率提高，但增加幅度减小。4二次空气流速的影响（4）一次空nx口温度=3mm，rpi=3337°C，Wpi=2m/s，rsl=26°C，少=60，wsl=2.5m/s.从5可知随着入口温度的升高，使得换热板温度升高，板面上相应的饱和水蒸汽质量分数增大，水分蒸发加强，换热效率和一次空气出口平均温度有所升高，但变化幅度很小。

　　二次空气入口相对湿度计算参数：6=3mm，rpi=35°C，Wpi=2m/s，rsl=26°C，p=4575，wsl=2.5m/s.8说明了二次空气入口相对湿度增大，一次空气的干球温度与二次空气湿球温度之差减小，蒸发的能力减弱，尽管换热效率有所提高，但是一次空气出口平均温度明显增大，总冷量P牵低，因此换热效率的提高意义不大。

　　二次空气入口温度提高，一次空气干球温度与二次空气湿球温度之差减小，蒸发潜力相应减小。塍‘大幅是高，而s稍有增加。

　　5结论利用CFD方法进行间接蒸发冷却换热器的数值模拟，其计算结果是可靠的；通道间距对换热效果的影响较大，较窄的通道换热效率高，但流动阻力较大；（3）―次空气入口速度越高，换热效率越低；（4）二次空气入口速度越高，换热效率越高，增加幅度越小；（5）―次空气入口温度越高，换热效率稍有提高，一次空气出口平均温度升高幅度也t比较小；（6）二次空气入口温度越高，换热效率略有提高，一次空气出口平均温度迅速升高；以室外空气作一、二次空气时，室外空气温度越高，换热效率越高，一次空气出口平均温度亦越高；二次空气相对湿度越大，换热效率变化不明显，而对一次空气出口平均温度影响很大，总冷量显著降低。

　　旋转对非圆形扰流柱排换热影响的数值模拟子芳芳，冯音（西北工业大学动力与能源学院，陕西西安710072）研究。结果表明：迎风面与背风面的平均数都随着i；。的增加而增大；钻石形扰流柱排通道的换热强，其次为方形、液滴形；此外，研究发现随着旋转的增强，矩形通道端壁各段的换热变化呈现出不同的规律，进口区端壁的换热会增强，而扰流柱排区以及尾缘区的换热则先减后增。

　　短扰非作为强化传热的重要手段成为涡锄十片内部尾缘区域令却的1种很好的选择。交错排列的扰流柱不仅大大增加了换热面积，而旦还加强了尾缘区内部通道的扰动，从而达到强化换热效果的作用。另外它还可以对尾缘区内通删支￡用。在1、高及JO：十片的内冷唔道中，哥氏力、离心力、浮升力及扰流柱的相互作用，使痛男轮叶片内冷趣勤棚鲦晾复杂》国外对旋转管流的研究着手较早。比如Mori等1研：2005-09-29；修回日期：2005-11-28：于芳芳（1980-），西北工业大学硕士生，工程热物理专业，主要从事航空发动机高温部件冷却技术的数值模拟研究。

　　究了旋转圆管热哥氐效应。Wagner等P研究了方形趣篁的换热，考虑了哥氐力热浮升力的影响。Johnson等p研究了内流的旋效应。Soogn等W在矩胺道的换热中考虑了旋转的引起二次流影响。FredTwillett.暖通任承钦，张龙爱。CFD方法与间接蒸发冷却换热器的三维数值模拟。节能，2005陶文铨。计算传热学的近代进展。北京：科学出版社，2001.