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文誰u蚪椋裹/span>洁jing室中蒸fa冷却li用研究, 1 洁jing室蒸fa冷却技术 1.1洁jing室 蒸fa冷却技术简介 所谓蒸fa冷却(Evaporative Cooling)就是li用水分的蒸fa来降低空气的干球温du,zhe是yi种早已为人所知的絛i路椒ā8輞ici

1 洁jing室蒸fa冷却技术

1.1洁jing室 蒸fa冷却技术简介

所谓蒸fa冷却(Evaporative Cooling)就是li用水分的蒸fa来降低空气的干球温du,zhe是yi种早已为人所知的絛i路椒ā8輞ici空气和水是否jie触,蒸fa冷却ke分为zhijie蒸fa冷却和间jie蒸fa冷却。水在空气中具有蒸faneng力。由于蒸fa冷却过程是襶un魑评浼恋模皇褂肅FCs,所以秠uan笃肪澄尬廴荆襨ezhijie采用全新风,极大地gai善了洁jing室内空气品质。

1.2 蒸fa冷却技术的fazhan及其研究现状

“空调之fu”开li(Willis H.Carrier)博士受自然界降雨过程的启fa,ti出喷水室人工wei气hou设想。至此,蒸fa冷却技术的研究和应用已有近100年的fazhan历史。在mei国xi南部和ao大li亚等地区,蒸fa冷却广泛应用于工业(ru纺zhi厂、制鞋厂)、农业(ruyang殖厂)、公共与民用建筑(ru体yu馆、zhan览厅)及家居、流动陈列xiang等其他方面祄u掌鹘谥xiaoT趍ei国,已chengli“蒸fa冷却协会”(The EvaporativeCooling Institute,简称 ECI)。zheyi组zhi积极tichang应用蒸fa冷却技术,蕑han⒊鯾an蒸fa冷却系tong的应用、an装、yun行与维护数据,fa布规范、biaozhun,肯定并jiang励对蒸fa冷却进行研究,襶uan死赐乒阏鬴a冷萩i璞冈谌玸hi界的应用。在wo国,将蒸fa冷却空调技术作为自然冷yuan替代人工冷yuan的研究早在 20 shi纪 60年代已引起国内学者的关注。进入 21 shi纪,xian工程大学以huangxiang老师为领头人的蒸fa冷却团队对蒸fa冷却空调技术进行了大量的shiyan研究和推广应用工作,并qu得了ke喜的cheng绩。mu前,蒸fa冷却空调技术已经在新疆、甘肃、宁xia、青海等xi北地区以及广东、fu建、浙江等沿海地区得到推广应用。

2 蒸fa冷却中的数值模拟研究现状

2.1 数值模拟技术

Fluent 是yi种最chang用的数值模拟技术,是用于ji算流体流动和传热问题的程xu,是mu前市场zhan有lv最大的 CFD 软件包,在mei国的市场zhan有lv为60%。FLUENT 是用于模拟具有复杂wai形的流体流动以及热传导的ji算ji程xu。它ti供了wan全的网格灵huo性,你ke以使用非结构网格,例ru二维三絨ie位蛩谋咝瓮瘛⑷拿嫣?六面体/金字塔形网格来解jue具有复杂wai形的流动。甚至ke以觤ei旌闲头墙峁雇瘛he种软件允许你根据解的具体qing况对网格进行xiugai(细hua / 粗hua)。对于大梯du区yu,ru自由剪qie层和边界层,为了非changzhun确地预ce流动,自shi应网格是非chang有用的。与结构网格和块结构网格相比,zheyi特点很明xian地减少了chan生“好”网格所需要的时间。对于给定精du,解shi应细hua方法使网格细hua方法变得很简dan,并且减少了ji算羓unF湓蛟谟谕裣竓ua仅xian于膓ie┬枰黡uo网格的解yu。FLUENT 是用 C语言写的,因此具有很大的灵huo性与neng力。因此,动态内存分pei,高效数据结构,灵huo的解控制都是keneng的。chu此之wai,为了高效的执行,jiao互祄u刂疲约傲閔uo的shi应ge种ji器与cao作系tong,FLUENT 使用 client/server 结构,因此它允许同时在用hu桌面工作站和强有力的服wu器上分li地yun行程xu。在 FLUENT 中,解的ji算与xian示ke以通过jiao互界面,菜dan界面来wancheng。li用fluentwanchengyi个流体流动与传热问题的ji算流程为:首先li用Gambit或者其他前处理器wancheng模拟对象几何结构的建模以及ji算网格的生cheng与划分,然后将网格导入到 fluent中进行求解ji算,最后对ji算结果进行处理和分析。

2.2 蒸fa冷却中的数值模拟研究现状

国内针对蒸fa冷却的理论研究起步絰ian纾埠苤厥樱溲芯縞heng果的理论shendu和广du处于国际领先水平,由于其she及到流体力学传热学的蒸fa相变和liang相流问题,无论从理论huai是shiyan角du进行研究都有yi定的xian制,而且keneng需要昂贵的shiyan费用。由于受到wai界条件的干扰,shiyan效果会sui着wai界duo种因素fa生变hua,shiyan结果往往并不zhun确、稳定,而数值模拟不受wai界条件干扰,模拟结果较稳定、cheng本低且neng模拟较复杂或较理想的过程,对wo们的shi

际工程有yi定的指导作用。

X.Zhao等对yi种新型的逆流露点式蒸fa冷却器进行了数值研緅unJ到峁砻鳎淙葱v与空气通道的几何尺寸、空气流速有很大的相关性,而与淋水温du相关性较xiao,吸入口空气的流速应控制在0.3 m/s~0.5 m/s[3]。Riffat 等对duo孔陶ci热管式间jie蒸fa冷却器建li了数学模型,并进行了数值模拟和热zu分析,将ji算结果与shiyan值进行了比较,模拟的结果neng够优huaduo孔陶ci管式间jie蒸fa冷却器设ji[4 ]。武jun梅,huangxiang、张hua对zhijie蒸fa冷却器中的传萹u⒋使探辛耸的D庋芯juni出了将蒸fachan生的水蒸汽及伴sui而来的动羓un⒑驼鬴a潜热作为yuan项加入到空气的连续性方程、动量方程、neng量方程中,空气的tuan流模型中dang量粘性系数采用经yan公式[5]。Yan Wei-Mon 对通道内降mo蒸fa冷却的对流传热传质进行了数值研緅unMü庇檬捣椒ㄑ芯縴emo与空气之间的质羓un⒍juneng量控制方程,并考虑对空气使用了低雷nuo数 k-e tuan流模型。结果表明潜热传递zhan整个热量传递的zhu要部分,ti高入口yemo温du和降低yemo质量流lv以及ti高空气流动的雷nuo数,均有助于ti高冷却效lv[6]

同济大学的杨建坤、张旭、徐琳对长5 m、宽4 m、高 3 m 的蒸fa冷却空调房间的气流组zhi进行了数值模拟,zhu要针对房间的三维温du场、速du场以及热舒shi指biao进行了模拟。结果表明:蒸fa冷却空调器neng够有效地gai善室内热环綾hang乖谕ǚ绾涂掌鹘诜矫媛闳颂宓娜仁鎠hi要求,并且在chang规满足最不li条件时空调要求的设ji方癴u瑂hi用于蒸fa冷却空调的设ji[7]。湖南科技大学的段满清以zhijie蒸fa冷却器为研究对象,通过模拟得出zhijie蒸fa冷却器工作性neng的影响因素以及影响规lv,所得出的结论ru下:填料厚du和迎面风速neng够zhijie影响到zhijie蒸fa冷却器的工作性neng,其中温降、紋ou恳约袄淙葱v会sui着填料厚du的增加而增大,sui着迎面风速的ti高而减xiao,而入口空气干湿球温du及相对湿du对zhijie蒸fa冷却器的冷却效lv无duo大影响,但被处理祄u掌鴕u果其干湿球温du差增加了,它的温降和紋ou烤突醩ui之增大[8]。xian工程大学的杜鹃从理论分析和数值模拟liang个方面对zhijie蒸fa冷却系tong的传热传质进行了研究,得出了zhijie蒸fa冷却空调ji的热工ji算方法,并找出了zhijie蒸fa冷却空调ji的冷却效lv与其影响因素之间的定量关系,为进yi瞛ie叛√盍虾陀舎ua蒸fa冷却空调ji的工作条件ti供了yi据,并通过模拟ceshike以zhi观祄u闯鰃e影响因素对zhijie蒸fa冷却系tong工作性neng及被处理空气状态变hua的影响规lv,而且通过对xi北四个cheng市使用zhijie蒸fa冷却空调ji的温降效果进行模拟ceshi并绘出ceshiqu线,zhe些都ke以为shi际工程ti供can考和指导[9]。香港大学的Y.J.Dai和K.Sumathy对采用波纹纸作为填料的jiaocha流动zhijie蒸fa冷却器进行了理论研緅un6詚hijie蒸fa冷却器内向下流动的水mo和湿空气间复杂的传热传质过程进行了分析,ti出了数学模型,该模型包括水mo和空气及水-空气界面间祄u刂品匠獭T诓槐涞娜肟诳掌刺琧an数条件下,对气流通祃e锌掌奈耫u和含湿量的变hua、系tong尺寸的影响等穤hi鸾辛颂致邳sup>[10]。S.P.Fisenko 等人ti出了自然通风冷却塔中水的蒸fa冷却的数学模型。该模型包括liang个相关的边界謉i侍猓zhi鹈枋隽死淙此缌芮甦i的蒸fa冷却和填料层水mo的冷却,并对zheliang个边界謉i侍饨辛四D狳sup>[ 1 1 ]。Cracow科技大学的Wojciech Zalewski和Piotr Antoni

Gryglaszewski 对蒸fa式流体冷却器(evaporativefluid coolers)内部的传热传质过程进行讨论,ti出了水与空气逆流流动来冷却管式盘管中流体的衛vP汀8媚P桶ㄋ母鯿hangwei分方程及其边界条件,huai有其他yi些相关的代数方程[12]。Boris Halasz对蒸fa冷萩i璞附醒芯浚瑃i出了yi种通用无量gang数学模型,ke以描述ge种lei型蒸fa冷萩i璞fuɡ淙此⒄鬴a式冷ning器、蒸fa式冷却器、紋ou坦艿龋┑拇却使獭8媚P屯ü胛蘖縢ang坐biao糰n问⒂脄hi线型祄u掌ズ拖呃创鎠hi約himu掌ズ拖撸玾ei分方程组转huacheng了纯无量gang形式 。zhe样,不仅整个过程的描述变得非chang简dan,而且设备的整体性neng也neng通过糵u鯿an数或图表表示出来。该模型为蒸fa冷萩i璞傅难芯縯i供了yi定的理论基础。另wai,Boris Halaszhuai专men针对冷却塔ti出了yi种通用无量gang数学模型。[13]Bilal A.Qrueshi等对蒸fa式冷却器与蒸fa式冷ning器的传热传质过程建li了数学模型,模型中huai包含了管wai污垢的生长模型。并用shiyan结果yan证了模型的正确性。li用污垢的生长模型预ce了污垢热zu对huan热器传热性neng的影响。结果表明:sui着时间的推移,污垢使huan热器的huan热效lv下降了66.7%[14]

3 结语

鉴于蒸fa冷却的种种觧uo悖趙ai关于蒸fa冷却的研究及应用已经有yi定的进zhan,但从总体研究现状来看,mu前huai是以shiyan研究与理论分析为zhu。由于其过程热质jiaohuan较为复杂,理论研究huai瞙uai粀an善。在国内,huai缺乏真正磞ou的D獾慕莇u对蒸fa冷却的传热传质过程进行的研緅un6鵶hiyan研究由于wai界因素的影响其shiyan数据瞙uai晃榷āhun确,并且kenengxiao耗昂贵的shiyan费用,而数值模拟不受wai界因素的影响,ke以得到稳定的shiyan数据并kezhijie绘出在ge影响因素下的温秖u⑹qu⒗淙葱shi缺鋒uaqu线,ke以zhi观的为shi际应用ti供can考yi据,同时省掉了很大yi部分shiyan费用。数值模拟具有费用低、周期短、xinxi量大,neng够充分反映几何形状的影响程du等特点。但mu前数值模拟技术huaimei有真正达礿ie糜谟舎ua设ji结构的程du,虽然几何模型由简dan模型fazhan到趋于shi际模型,流体流动分析ji算精du逐步ti高,国内wai研究者在二维以及duo维数值模拟ji算蒸fa冷却工作过程方面也qu得了很大的cheng绩,但葃uan嬖诤躣uo问题,ru:三维的ji算huai很不wan善,复杂边界的处理很粗糙,对网格处理进行了简hua,模型比较简dan;yi系列CFD软件的模拟ji算结果经shiyanyan证的不duo,并且ru何yun用zhe些软件shi现逆命题的研究shang未shi现等祋uK詗o们bi须不断加强对数值模拟方面的学习与研緅un⑼乜硌芯糠秝ei,为shi际工程ti供ke靠的shiyan数据,并起到yi定的指导作用 。

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