来流流场对蒸发式冷凝器性能影响的研究

一、来流流场影响传热和流动的机理

在蒸发式冷凝器工作过程中，蒸发发生于水膜与空气接触界面上，为引起水分子在界面上的汽化，必须有推动力。如果水温高于空气温度，或空气中水蒸气分压较低(如真空)时，水处于饱和或过饱和状态，水膜内部蒸发推动力足以使水迅速蒸发，以满足换热要求。

而在蒸发式冷凝器工作过程中，水温和空气温度极其接近，且空气中水蒸气分压较高，水处于一种非饱和或近饱和状态，水膜内部热质推动力很小，在水-空气界面上温差和湿度差也很小，因此其主要传热传质推动力依靠水膜外空气的流动。

二、空气流动通过以下三种方式影响水的蒸发及传热传质

（1）增加水膜的波动频率和幅度，在水膜表面产生空气分压，形成“毛细诱导的蒸发”,其传热量相对于自由表面降膜蒸发可增加十个至几个数量级心；

（2）蒸发速度主要取决于空气与水膜接触面的性质,气流可加快接触面的更新过程，增大空气和水膜之间热质交换的剧烈程度；

（3）增大水气界面柜对速度,减小界面蒸气压力，提高过冷水的饱和程度，使水化学势增大，同时增强空气湍动程度，从分子运动论的观点来看，空气分子动能变大，势能减小，两方面的共同作用使水、气的化学势差增大；

（4）带走水蒸气及热量,使空气中水蒸气压力维持在较低水平,即将传热传质推动力维持在较高水平。可见，气流速度场直接决定水向空气的蒸发速度，这对以潜热为主冷却制冷剂、以传质带动传热的蒸发式冷凝器传热有决定性作用，来流流场正是通过影响蒸发式冷凝器内空气状态来影响传热和流动的。

三、结论

（1）气流的速度矢量和热流矢量的协同是蒸发式冷凝器的换热强度和压降的重要影响因素；

（2）来流速度大小对蒸发式冷凝器内气流流场有重要影响，过低或过高的流速、来流进入角会引发涡流产生及气流偏移，进而影响传热和流阻性能。来流速度在1.5~4.5米每秒范围内，排热量偏移19.3%，压降偏移9.4%，来流进入角在-45°~45°时，排热量偏移15.5%，压降偏移18.0%。

（3）来流速度在2.4~3.3米每秒，来流进入角在-15°~20° ，蒸发式冷凝器性能较佳。

本文摘自：蒋翔，唐广栋，朱冬生，欧阳惕.来流流场对蒸发式冷凝器性能影响的研究.华南理工大学化工与能源学院传热强化与过程节能教育部重点实验室 广州510640 .广东申菱空调设备有限公司 佛山528313.

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