蒸发式冷凝器喷嘴喷淋性能的数值模拟及试验.pdf

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1、第30卷第19期农业工程学报Vo1．30No．19382014年10月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringOct．2014蒸发式冷凝器喷嘴喷淋性能的数值模拟及试验朱进林，一，谢晶，，王金锋，杜子峥r，周洪剑(1．上海水产品加工与贮藏工程技术研究中心，上海201306；2．上海海洋大学食品学院，上海2013063．上海宝丰机械制造有限公司，上海200444)摘要：为了研究蒸发式冷凝器喷嘴工作时性能变化情况，该文建立了喷嘴喷淋二维模型，利用计算流体力学计算软件对2种不

2、同喷嘴出水12的喷淋效果进行了模拟，在测试平台上对喷嘴实际喷水效果进行了现场测试，并对其喷嘴结构和布置方式提出改进方案。试验及模拟结果显示：在满足蒸发式冷凝器最小喷淋量的前提下，喷嘴喷水出12处，由于流体运动轨迹发生变化，出12处动压存在不规则分布，喷嘴2局部动压明显高于喷嘴1，动压的不规则分布会直接影响出口处的速度分布情况。在2m／s进水速度下，冷凝器内腔2种类型喷嘴喷水出口处动压分别为6000和13000Pa，出口处局部最大速度达到3和5m／s。在模拟中发现，与喷嘴1相比，喷嘴2外部流场静压更加均匀合理，拥有更大的流体出12动压，喷淋

3、面积较大，流体迹线也简单明了，喷嘴2分流槽设计能够提高喷嘴的喷淋效果。在今后设计中，喷嘴1可以通过增设第二层分流平台，来提高内部喷淋水流场均匀性；喷嘴2在原来底座上增加分流槽，增大底座直径，可使喷淋水花更加均匀，增强了盘管液体薄膜传热特性，提高了换热效果。关键词：数值方法；计算流体力学；喷嘴；蒸发式冷凝器doi'．10．3969~．issn．1002—6819．2014．19．005中图分类号：TB657．5文献标志码：A文章编号：1002—6819(2014)一19—0038—10朱进林，谢晶，王金锋，等．蒸发式冷凝器喷嘴喷淋性能的数值

4、模拟及试验[J]．农业工程学报，2014，30(19)：38-47．ZhuJinlin，XieJing，WangJinfeng，eta1．Numericalsimulationandtestonnozzlesprayinguniformityinevaporativecondenser[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(19)：38—47．(inChinesewithEnglishabstra

5、ct)锥角、喷嘴压力场和速度场分布等因素，以致喷嘴0引言未达到理想的喷淋效果。因此，使用新型高效喷嘴蒸发式冷凝器是一种集冷却塔与冷凝器为一是提高蒸发式冷凝器换热效率的一个重要因素。体的高效换热设备，其工作原理主要是喷淋水通过计算流体力学(computationalfluiddynamics，喷嘴均匀喷洒在换热盘管上，形成水膜，利用水的CFD)是建立在经典流体动力学与数值计算方法基潜热作用带走盘管部分主要的冷凝热，来达到冷凝础之上的一门新型独立学科L7J。它利用离散化数值气态流体的目的，因其节能节水，结构简单，维护计算方法，通过对不同条件下

6、的流场进行边界设置方便等优点，被广泛用于石油、化工、空气调节、以及数值模拟，在理论的基础上，解决一些复杂的制冷等低温领域【】。喷嘴的结构及形状直接关系到流体流动和传热问题。它具有耗时短、成本低、不喷淋效果的好坏，喷淋水膜过厚、喷淋面积较小，受物理模型和试验模型限制的优点L8J，能快速有效会导致热阻的增加和影响换热，喷淋水膜过薄，盘给出计算结果。管部分会形成“干斑”，减少盘管的使用寿命【5。6J。然目前针对喷嘴的研究主要分为试验测量和模而，由于蒸发式冷凝器工作换热的复杂性，在实际拟分析2种。蒸发式冷凝器在实际的测试运行过程工作中，往往在选择

7、喷嘴时忽略了喷淋面积、喷淋中，夹含着传热与传质的双重过程，往往由于条件的限制性，不能正确有效地反映喷淋换热情况，运收稿日期：2014—04—19修订日期：2014—09—09用CFD模拟技术可以很好地预测喷淋效果。近年基金项目：2013年国家农业成果转化资金项目(2013GB2C000156)；来利用CFD模拟喷嘴流场渐渐成为学者研究ll2013年上海市农业成果转化项目课题(133919N1100)的焦点。Hou等[1】在两相流基础上对喷嘴喷射特性作者简介：朱进林，男，安徽六安人。主要从事制冷及低温工程的研究。上海上海水产品加工与贮藏工程

8、技术研究中心，201306。Email：进行了研究，分析了入口压力、入口流量、喷嘴面ah．zhujinlin@163．com积以及喷嘴数量对流体速度场和运动轨迹的影响。※通信作者：谢晶，女，浙