数值模拟在蒸发冷却中的应用

　　引言

　　近年来,鉴于蒸发冷却技术的种种优点,国内外对蒸发冷却技术越来越重视,对该领域的研究不断深入。目前国内以实验研究与理论分析为主。无论是理论分析还是实验研究的方法都有较大的限制。鉴于问题的复杂性,要得到分析解有时是不可能的,实验的方法又可能需要昂贵的费用,而数值计算的方法具有成本较低且能模拟较复杂或较理想的过程等优点。对蒸发冷却过程中的传热传质问题,一旦建立了合理的数学模型,数值模拟结果对实验研究和理论分析就会具有一定的指导作用,而且可以拓宽实验研究的范围,减少成本昂贵的实验工作。但目前数值模拟技术在蒸发冷却中的应用还没有真正达到用于优化设计结构的程度,还存在很多问题,需要我们不断进行研究并解决。

　　1 蒸发冷却技术

　　1.1 蒸发冷却技术简介

　　蒸发冷却空调技术是一项利用水蒸发吸热制冷的技术。水在空气中具有蒸发能力。在没有其他热源的情况下,水与空气进行热湿交换,空气把显热传递给水,使空气温度降低;由于水的蒸发,空气中的含湿量增加,且进入空气的水蒸气带回一些气化潜热^[1]。由于蒸发冷却过程是以水作为制冷剂的,不使用CFCs,所以对大气环境无污染,而且可直接采用全新风,极大地改善了室内空气品质。

　　1.2 蒸发冷却技术的发展及其研究现状

　　蒸发冷却技术在美国和澳大利亚的研究较早。在美国,已成“/蒸发冷却协会”(The EvaporativeCooling Institude,简称ECI),这一组织积极提倡应用蒸发冷却技术,收集并出版蒸发冷却系统的应用、安装、运行与维护数据,发布规范、标准,肯定并奖励对蒸发冷却的研究,以此来推广蒸发冷却设备在全世界的应用。由于蒸发冷却空调技术是一种环保、高效、节能的冷却技术。鉴于其无以伦比的优越性,引起了各国科学家对蒸发冷却技术研究工作的关注。在我国,将蒸发冷却空调技术作为自然冷源替代人工冷源的研究早在20世纪60年代已引起国内学者的关注, 20世纪80-90年代,我国对蒸发冷却技术的研究主要集中在同济大学、哈尔滨工业大学、天津大学等高校,主要研究蒸发冷却空调技术的传递过程理论分析、热湿交换计算、填料性能以及其他相关试验。与此同时,哈尔滨空调厂生产出第一台填料蒸发式空气冷却机,新疆绿色使者有限公司开发出了亲水性铝填料直接蒸发冷却器等系列产品,福建奥蓝集团开发出了系列蒸发冷却机。进入21世纪,西安工程大学以黄翔老师为领头人的蒸发冷却团队对蒸发冷却空调技术进行了大量的实验研究和推广应用工作,并取得了可喜的成绩。目前,蒸发冷却空调技术已经在新疆、甘肃、宁夏、青海等西北地区以及广东、福建、浙江等沿海地区得到推广应用。