水雾雾滴初始位置对喷雾冷却性能的影响
第四章水喷雾灭火系统
第四章水喷雾灭火系统学习要求通过本章学习，应重点掌握水喷雾灭火系统的工作原理、适用范围和设置要求；熟悉水喷雾灭火系统分类与组成、系统的组件与功能以及系统基本设计参数；了解水喷雾灭火系统的灭火机理。
水喷雾灭火系统是利用专门设计的水雾喷头，在水雾喷头的工作压力下将水流分解成粒径不超过1mm的细小水滴进行灭火或防护冷却的一种固定式灭火系统。
第一节系统灭火机理水喷雾系统通过改变水的物理状态，通过水雾喷头使水从连续的洒水状态转变成不连续的细小水雾滴，而喷射出来。
它具有较高的电绝缘性能和良好的灭火性能。
水喷雾的灭火机理主要是表面冷却、窒息、乳化和稀释作用。
这四种作用在水雾喷射到燃烧物质表面时通常是以几种作用同时发生，并实现灭火的。
一、表面冷却水喷雾系统以水雾滴形态喷出水雾时比直射流形态喷出时的表面积要大几百倍，当水雾滴喷射到燃烧表面时，因换热面积大而会吸收大量的热能并迅速汽化，使燃烧物质表面温度迅速降到物质热分解所需要的温度以下，使热分解中断，燃烧即终止。
表面冷却的效果不仅取决于喷雾液滴的表面积，同时还取决于灭火用水的温度与可燃物闪点的温度差，闪点愈高，与喷雾用水两者之间温差愈大，冷却效果亦愈好。
对于气体和闪点低于灭火所使用的水的温度的液体火灾，表面冷却是无效的。
二、窒息水雾滴受热后汽化形成原体积1680倍的水蒸气，可使燃烧物质周围空气中的氧含量降低，燃烧将会因缺氧而受抑或中断。
实现窒息灭火的效果取决于能否在瞬间生成足够的水蒸汽并完全覆盖整个着火面。
三、乳化乳化只适用于不溶于水的可燃液体，当水雾滴喷射到正在燃烧的液体表面时，由于水雾滴的冲击，在液体表层造成搅拌作用，从而造成液体表层的乳化，由于乳化层的不燃性使燃烧中断。
对于某些轻质油类，乳化层只在连续喷射水雾的条件下存在，但对粘度大的重质油类，乳化层在喷射停止后仍能保持相当长的时间，有利于防止复燃。
四、稀释对于水溶性液体火灾，可利用水来稀释液体，使液体的燃烧速度降低而较易扑灭。
喷雾冷却技术的使用教程
喷雾冷却技术的使用教程随着气候变暖和夏季高温天气的频繁出现，我们迫切需要寻找一种有效的解决方法来应对酷热的天气。
而喷雾冷却技术就是一种性价比高且易于使用的解决方案。
本文将为您介绍喷雾冷却技术的使用教程，希望能对您有所帮助。
一、了解喷雾冷却技术首先，让我们了解一下喷雾冷却技术的原理。
喷雾冷却是通过将水加压并通过喷嘴喷出微小的水滴形成雾状，然后让这些微小的水滴在空气中蒸发，从而吸收空气中的热量，达到降低周围温度的效果。
这种技术既环保又能有效地冷却周围环境。
二、选择适合的喷雾冷却设备在使用喷雾冷却技术之前，我们需要选择适合的喷雾冷却设备。
市场上有各种不同类型的喷雾冷却设备可供选择，包括手持式喷雾扇、固定式喷雾系统等。
根据您的使用需求和预算，选择一款合适的设备是非常重要的。
三、正确使用喷雾冷却设备在开始使用喷雾冷却设备之前，确保您已经阅读并理解了设备的操作说明。
正确认识和操作设备是保证冷却效果的关键。
以下是一些使用喷雾冷却设备的注意事项：1. 在使用设备之前，确保连接好供水管道并打开水源。
2. 设备的喷嘴应该朝向所需冷却的方向，确保喷雾能够覆盖到需要降温的区域。
3. 调整设备的喷雾量和风速。
喷雾量和风速的调整可以根据周围温度和湿度进行调整。
当天气较炎热干燥时，可以适当增加喷雾量和风速，以提高冷却效果。
4. 避免过度使用。
喷雾冷却设备不宜连续使用过久，以免浪费水资源和造成不必要的湿度。
5. 定期维护设备。
清洗喷嘴和过滤器是保持设备正常运行的重要步骤。
定期进行维护可以延长设备的使用寿命，确保冷却效果持久有效。
四、喷雾冷却技术的应用场景喷雾冷却技术广泛应用于室内外各种场所，如露天餐厅、游乐园、露天运动场以及工业生产线等。
以下是一些常见的应用场景：1. 室外餐厅和咖啡馆。
在炎热夏季，通过在室外设置喷雾冷却系统，可以为用餐的客人提供舒适凉爽的环境，增加他们的满意度和消费体验。
2. 公共场所。
大型公园、广场和购物中心等公共场所常常使用喷雾冷却设备来为游客提供清凉。
R134-a和水喷淋冷却的特点
R134-a和水喷淋冷却的特点第一部分：核沸腾摘要实验研究了前面两篇论文的第一篇确定研究液体喷雾剂冷却热表面的影响。
纯净水和R 134a 被喷到铜（没氧化）的表面，稳态核态沸腾实验产生的的过热度利用热电耦热转移到电加热表面（温度测量范围内）。
金属上的单个圆形喷嘴的工作介质被加热时的初始温度、喷雾大规模通量、韦伯数、表面过热和过冷度在范围内可以得到冷却特性（沸腾曲线）。
沸腾可视化进行同时通过各种热通量级别为我们区分R-134a 和水。
1、简介已受到工业的重视和应用。
如紧急冷却，在微电子中应用极高，利用了其的在短时间内快速降温的能力。
这些应用的研究成果已经有大量文献发表；并且，处理喷雾冷却，特别是对于非氯氟烃制冷剂的工作介质和制冷与空调行业及其相关的应用程序的使用也有好几篇论文发表。
然而，使用瞬态液TLC进行表面温度测量的技术的详细资料似乎并不多见。
冷却技术功能强大，用去除高热流的方法体现喷雾冷却相变的长期性。
蔡和姚通过实验研究影响液滴冲击和加热器取向的因素。
沸腾的喷雾水平喷射，通过传热发生过渡沸腾时。
它具有较高的垂直传热效应；而冈萨雷斯的报告从加热的表面喷涂和浮力射流的互动中发现其速度会减慢。
最近，吉田的实验调查中，喷淋冷却水在FC-72 用作工作介质时会受微重力的影响。
喷雾冷却特性的重力依赖随喷雾的体积流量和液滴韦伯数的变化而变化。
喷雾冷却有两个不同的物理现象。
一是稳定状态下的沸腾。
存在三个不同方式，即强迫对流和蒸发，核沸腾区域临界换热。
另一种是瞬态的冷却，其在沸腾和过渡沸腾过程中发挥重要作用。
它将在第二份文件（第二部分）中详细讨论。
一般来说，喷到加热的表面上的水滴会形成扁的磁盘，其厚度与直径比低得多。
与此同时，停滞流场液滴和磁盘通过剪力表面上的液体薄膜进一步传播。
事实上，由于传热气泡和表面之间的接触面积不同，在池沸腾中观察到沸腾液滴在一个热表面上沉积的速率也不同。
基于上述的讨论，以前大多数的研究结果似乎集中对重力的影响和加热器液膜厚度进行研究来讨论喷雾冷却的特性。
隧道内水喷雾系统参数对灭火效果的影响
tem putting out the metal fire was verified and some test parame⁃ ters of extinguishing the reactive metal fires were obtained. Key words: reactive metal；combustion；Class D fire；Class D pow⁃ der extinguishing system；substantivefire
SL-2
SL-1 截面2
截面1
城市交通联系隧道（Urban Traffic Link Tunnel，简称 “UTLT”）设置于城市路面以下 ，多与大型公共建筑的地 下车库相连接 ，由“连接隧道”及“环形主隧道”两部分组 成 ，其中连接隧道是地上路面和地下开发空间的连接体。 由 于 具 有 交 通 量 大 、主 体 呈 环 形 、出 入 口 和 岔 道 多 等 独 特 的使用性能、本体形状及结构特点 ，UTLT 类隧道相对于 一般公路隧道具有更大的火灾事故风险和更高的消防安 全性目标。国内隧道中大多采用单纯的防排烟系统 ，对应 用其他固定灭火设施的要求不够明确 ；由于水喷雾对隧道 内环境的影响不够清晰 ，国际上对隧道内是否应用水喷雾 系统仍存在争议。笔者利用 FDS 对某隧道内应用水喷雾 系统时系统特性参数对火场环境的影响进行研究 ，以为此 类隧道的防火设计提供参考。 1 火灾场景设置 1.1 隧道几何模型
自动喷水灭火系统概述
2. 自动喷水灭火系统的适用范围
雨淋系统适用于火灾水平迅速蔓延的场 所 。如舞台 、火工品厂 、以及高度超过闭 式喷头保护能力的空间 ，严重危险Ⅱ级， 包括易燃液体喷雾操作区域 、固体易燃物 品 、可燃的气溶胶制品 、溶剂 、油漆 、沥 青制品厂的备料及生产车间 、摄影棚 、舞 台葡萄架下部及易燃材料制作的景观展厅 等。
模拟设计启动条件 ，稳压泵应立即 启动 ， 当达到系统设计压力时 ，稳压泵 应立即停止运行。
4.湿式自动喷水灭火系统操作方法
系统操作 1.关闭系统主供水阀（湿式报警阀进口端信号 蝶阀） 、末端试验阀。 2.打开系统排水阀（湿式报警阀排水阀） ，排 出系统侧管网水 。水排尽后关闭系统排水阀。 3.打开区域信号阀。 4.缓慢打开主供水阀向系统供水 ，逐个打开所 有保护区域的末端试验阀 ，直到有稳定的水流从 末端试验阀流出 ， 关闭末端试验阀。
自动喷水灭火系统在我国应用已有很几十 年历史 ， 随着我国经济发展 ， 自动喷水灭火系 统的生产和应用研究也得到很大发展。
概述
自动喷水灭火系统应用标准发展状况 1985年制定颁布了《 自动喷水灭火系统设计规范》
GBJ84—85 。期间经过两次修订。 2001年《 自动喷水灭火系统设计规范》GB50084—
♦ 控制系统的喷水面积： 如果第一批开放的喷头成功控火， 即可停止继续开放喷头 。当首批开放的喷头不能有效控 火时 ，将继续开放喷头 ，直至控制或扑灭火灾。
3.湿式系统的组成与工作原理
闭式喷头 闭式喷头是指带有释放机构的洒水喷
喷雾降温的原理
喷雾降温的原理
喷雾降温是一种常见的降温方式，它通过将水雾喷洒到空气中，利用水蒸发吸
收空气中的热量，从而达到降温的目的。
喷雾降温的原理主要包括蒸发冷却和风扇增风两个方面。
首先，蒸发冷却是喷雾降温的主要原理之一。
当水雾喷洒到空气中时，水分会
迅速蒸发，这个过程需要吸收空气中的热量。
根据热力学原理，蒸发过程中吸收的热量来自于空气本身，因此空气的温度会下降。
这就是为什么我们在炎热的夏天喷洒水雾可以感到凉爽的原因。
蒸发冷却的效果取决于空气中的湿度和温度，湿度越低、温度越高，蒸发冷却效果就越明显。
其次，风扇增风也是喷雾降温的重要原理。
在喷雾降温系统中，通常会配备大
功率的风扇，它的作用是将喷洒到空气中的水雾快速扩散，使得蒸发过程更加迅速。
同时，风扇还可以带动空气流动，加速蒸发冷却的效果。
通过风扇增风，喷雾降温系统可以将冷却效果覆盖到更大的范围，使得整个区域都能够感受到清凉。
除了蒸发冷却和风扇增风，喷雾降温的原理还涉及到水雾颗粒的大小和浓度。
通常情况下，水雾颗粒越小，蒸发的速度就越快，冷却效果也就越好。
而水雾的浓度则会影响到空气中的湿度，过高的浓度可能会导致空气过于潮湿，影响到蒸发冷却的效果。
总的来说，喷雾降温的原理是通过蒸发冷却和风扇增风来降低空气温度，从而
达到降温的效果。
在实际应用中，我们需要根据空气的湿度、温度和风速等因素来调整喷雾降温系统的参数，以获得最佳的降温效果。
喷雾降温不仅可以应用于室外的活动场所，也可以用于工业生产中的降温和除尘，是一种非常有效的降温方式。
水雾灭火实验报告
一、实验目的1. 了解水雾灭火的原理和特点。
2. 探究不同参数对水雾灭火效果的影响。
3. 评估水雾灭火系统在实际应用中的可行性。
二、实验原理水雾灭火系统利用细小水雾的物理和化学特性，实现灭火的目的。
细小水雾具有以下特点：1. 高效冷却作用：水雾在汽化过程中吸收大量热量，降低火场温度，抑制火焰蔓延。
2. 窒息作用：水雾蒸发形成蒸汽，降低火场氧气浓度，形成窒息屏障，阻止火焰继续燃烧。
3. 阻隔辐射热作用：水雾覆盖在燃烧物表面，阻隔火焰辐射热，防止火灾蔓延。
4. 稀释、乳化、浸润作用：水雾冲击燃烧物表面，浸湿燃烧物，阻止可燃气体产生。
三、实验材料与设备1. 实验材料：酒精、水、澄清石灰水、塑料软管等。
2. 实验设备：酒精灯、冷烧杯、量筒、喷头、水雾灭火系统等。
四、实验步骤1. 酒精燃烧实验：- 将酒精倒入烧杯中，点燃酒精灯。
- 将干燥的冷烧杯罩在酒精灯火焰上，观察烧杯内壁是否有水雾生成。
- 用手触摸烧杯底部，感觉发烫，证明酒精燃烧时有热量放出。
- 将蘸有澄清石灰水的小烧杯罩在酒精灯火焰上，观察烧杯内壁是否有白色斑点生成。
2. 水雾灭火实验：- 设置火源，点燃酒精灯。
- 启动水雾灭火系统，调整喷头位置和喷雾角度。
- 观察水雾灭火效果，记录灭火时间、火焰熄灭情况等。
- 比较不同参数（如喷头位置、喷雾角度、水雾流量等）对灭火效果的影响。
五、实验现象与结论1. 酒精燃烧实验：- 观察到烧杯内壁出现水雾，证明酒精燃烧后生成了水。
- 用手触摸烧杯底部，感觉很热，说明酒精燃烧时有热量放出。
- 观察到烧杯内壁有白色斑点，证明酒精燃烧时生成了二氧化碳。
2. 水雾灭火实验：- 水雾灭火系统可以有效扑灭酒精火，灭火时间短，火焰熄灭迅速。
- 不同参数对灭火效果有显著影响，喷头位置、喷雾角度、水雾流量等参数均需优化以获得最佳灭火效果。
六、实验分析1. 水雾灭火系统具有高效、环保、安全等优点，是理想的灭火设备。
2. 实验结果表明，水雾灭火效果受多种因素影响，需优化系统参数以获得最佳灭火效果。
3第四章-水喷雾灭火-第五章细水雾灭火系统解析
传动管启动水喷雾灭火系统一般比 较适合于防爆场所，或者不适合 安装一般火灾探测系统的场所。
1-水池；2-水泵；3-闸阀；4-止回阀；5-水泵接合 器；6-雨淋报警阀；7-配水干管；8-压力开关；9配水管；10-配水支管；11-开式洒水喷头；12-闭 式洒水喷头；13-传动管；14-报警掌握器；P-压
爱护变压器顶部的水雾不应直 接喷向高压套管；
变压器的油枕、冷却器、集油 坑均应设水雾喷头爱护；
水雾喷头之间的水平距离与垂 直距离应满足水雾锥相交的 要求。
爱护变压器时喷头布置
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第三节 主要组件及设置要求
4．爱护储罐、球罐的水雾喷头布置要求
❖ 水雾喷头宜布置在爱护对象四周， 与爱护储罐外壁之间的距离不应大 于0.7m。
第三节 主要组件及设置要求
5．爱护电缆的水雾喷头布置要求
❖ 当爱护对象为电缆时，水雾喷头喷射的水雾应完全包围电缆。
❖ 电缆水平敷设或垂直敷设时，都按平面爱护对象考虑。
❖ 水平敷设的电缆，喷头宜布置在其上方；垂直敷设的电缆，喷头可沿其 侧面布置。
❖ 多层水平或垂直敷设的电缆，其层间没有装设耐火隔板时，设置的喷头 要承受包围式，使中间层的电缆处于水雾的包围中，以便快速窒息灭火。 当电缆支架阻挡水雾时，在该部位应增设喷头。
通过外表冷却、窒息或冲击乳化、稀释等作用，到达灭火或防 护冷却的目的。
〔三〕系统防护目
水喷雾灭火系统的防护目的有灭火和防护冷却两种。
第一节 灭火机理与适用范围
二、 考点详解
〔一〕灭火机理
1. 外表冷却
水雾滴喷射到燃烧外表时，因换热面积大而会吸取大量的热能 并快速汽化，使燃烧物质外表温度降到物质热分解所需要的 温度以下，使热分解中断，燃烧即终止。
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滴作为离散相 ，在拉格朗日坐标系中描述 。
用 Ｒｅｙｎｏｌｄｓ 时均方程描述气相守恒方程 ，湍流
模型采用 ＲＮＧ（重整化群）ｋ‐ε 湍流模型［７］ 。 假设雾
滴形状保持球形不变 。 由于雾滴直径小于湍流最小
尺度 ，因此可忽略惯性力 、Ｂａｓｓｅｔ 力 、附加质量力和提
升力等的影响 ，只计及雾滴重力和阻力［８］ 。 雾滴被
３ ．１ 烟气流场分析
烟气气流从分流管流出后 ，在排气室内形成强 旋气流 ，气流向排气出口方向螺旋运动 。 图 ４ 为集 水箱排气室纵切面烟气速度矢量分布图 。 从图 ４ 中 可见 ，靠近集水箱壁面处气流速度较高 ，为主流区 ； 集水箱轴线附近区域流速较低 ，为轴向气流回流区 。 在外层分流管出口附近有大量的循环涡存在 。 由 于主流区压力比轴线附近的回流区压力高 ，因此在 排气室存在径向的压力梯度 。
第１期
王小川 等 ：水雾雾滴初始位置对喷雾冷却性能的影响
· １０９ ·
雾布置方式对冷却性能的影响进行了比较 ，研究 表明 ，横流逆重力喷射时气雾混合最稳定并且液 滴碰壁最少 。 Ｂａｉ［４］ 利用粒子图像测速法对横流 喷雾进行了拍摄 ，对比了喷射方向与气流来流方 向分别呈 ６０° 、９０°和 １２０°时两相混合的不均匀度 。 研究表明 ：当喷射角为 ６０°（即逆来流方向）时混 合效果最好 ，１２０°时混合效果最差 ，９０°时稳定性 最好 。 文献［５］研究了不同工况下 、不同孔径喷嘴 喷雾的降温性能 ，分析了雾滴尺寸和喷雾量对降 温性能的影响 。 然而 ，雾滴进入流场的初始位置 对喷雾冷却性能影响的研究较少 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅｖｅａｌ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｓｐｒａｙ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｗ ａｔｅｒ ｄｒｏｐｌｅｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｐｅｒ ‐ ｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｚｚｌｅｓ ，ｔｈｅ Ｅｕｌｅｒｉａｎ‐Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｐｈａｓｅ ｍｏｄｅｌ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ‐ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ＣＦＤ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｒｏｓｓ‐ｆｌｏｗ ｓｐｒａｙ ｃｏｏｌｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｗ ａｔｅｒ‐ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ ｂｏｘ （ＷＣＢ） ｏｆ ａｎ ｅｎｇｉｎｅ ｅｘｈａｕｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ．Ｓｔｕｄｉｅｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗ ｈｅｎ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｓｐｒａｙ ｌｏｃａｔｉｏｎ ａｔ ｗ ｈｉｃｈ ｄｒｏｐｌｅｔｓ ｅｎｔｅｒ ｔｈｅ ｇａｓ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ０ ．１４ ｍ ，ｓｏｍｅ ｄｒｏｐｌｅｔｓ ｗｉｌｌ ｆａｌｌ ｉｎｔｏ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｖｏｒｔｅｘ ａｎｄ ｃｏｌｌｉｄｅ ｒｅｐｅａｔｅｄｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｉｎｅ ｔｕｂｅｓ ｔｏ ｆｏｒｍ ａ ｌｉｑｕｉｄ ｆｉｌｍ ｗ ｈｉｃｈ ｃａｎ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｗ ａｔｅｒ ｄｒｏｐｌｅｔｓ ； ｗ ｈｅｎ ｔｈｅ ｎｏｚｚｌｅｓ ａｒｅ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｚｏｎｅ ｏｆ （０ ．１４ ，０ ．２３） ｍ ，ｔｈｅ ｔｗ ｏ ｐｈａｓｅｓ ｗｉｌｌ ｍｉｘ ｗ ｅｌｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆ ‐ ｆｅｃｔｉｖｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｄｒｏｐｌｅｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｐｒａｙ ｃｏｏｌｉｎｇ ｗｉｌｌ ｉｎｃｒｅａｓｅ ａｓ ｔｈｅ ｌｅｎｇｔｈ ｂｅｔｗ ｅｅｎ ｔｈｅ ｃｌａｐ ‐ ｂｏａｒｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｓｐｒａｙ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ；ａｎｄ ｗ ｈｅｎ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｓｐｒａｙ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｉｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ０ ．２３ ｍ ， ｔｈｅ ｄｒｏｐｌｅｔｓ ｗｉｌｌ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｍｏｖｅ ｏｕｔ ｏｆ ｔｈｅ ＷＣＢ ｗｉｔｈｏｕｔ ｓｃｒｅｗ ｙ ｍｏｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｅｘｈａｕｓｔ ｃｈａｍｂｅｒ ，ｗ ｈｉｃｈ ｌｅａｄｓ ｔｏ ａｎ ｕｎｒｅｍａｒｋａｂｌｅ ｓｐｒａｙ ｃｏｏｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｄｕｅ ｔｏ ａ ｓｈｏｒｔｅｒ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ．
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｉｎｉｔｉａｌ ｗａｔｅｒ ｄｒｏｐｌｅｔｓ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｎ ｓｐｒａｙ ｃｏｏｌｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ＷＡ ＮＧ Ｘｉａｏ‐ｃｈｕａｎ１ ，ＨＥ Ｇｕｏ２ ，Ｇ Ｕ Ｏ Ｃｈａｏ‐ｙｏｕ１ （１ ．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｏｗ ｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ，Ｎａｖａｌ Ｕ ｎｉｖ ．ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ，Ｗｕｈａｎ ４３００３３ ，Ｃｈｉｎａ ； ２ ．Ｄｅｐｔ ．ｏｆ Ｍ ａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ ，Ｎａｖａｌ Ｕ ｎｉｖ ．ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ，Ｗｕｈａｎ ４３００３３ ，Ｃｈｉｎａ）
第
２６ 卷 ２０１４ 年
第１ ２月
期
海军工程大学学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＡＶＡＬ Ｕ ＮＩＶＥＲＳＩＴ Ｙ ＯＦ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｖｏｌ ．２６ Ｎｏ ．１ Ｆｅｂ ．２０１４
ＤＯＩ ：１０ ．７４９５ ／ｊ ．ｉｓｓｎ ．１００９‐３４８６ ．２０１４ ．０１ ．０２２
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ： ｅｎｇｉｎｅ ；ｔｗ ｏ‐ｐｈａｓｅ ｆｌｏｗ ；ｓｐｒａｙ ｃｏｏｌｉｎｇ ；ｉｎｉｔｉａｌ ｄｒｏｐｌｅｔｓ ｌｏｃａｔｉｏｎ
向发动机排气系统集水箱中的高温烟气气流 内喷入一定量低温微细水雾 ，水雾雾滴迅速吸热 并蒸发相变 ，利用水的汽化潜热 ，可使发动机排气 系统的烟气温度迅速降低［１］ 。
１ 集水箱结构及喷雾冷却简介
发动机排气系统排出的高温烟气进入集水箱 后 ，在分隔板的隔离作用影响下 ，烟气进入固定在 分隔板上的分流管内 。 烟气从分流管管束内流出 后 ，进入排气室并旋转 ，最终从集水箱排气出口排 出 。 图 １ 为集水箱内部的分流管布置形式及喷雾 冷却示意图 。 分流管末端弯曲呈 ９０° ，气流从分 流管流出并绕轴线旋转 。
气中的扩散率和雾滴与烟气之间的蒸汽浓度相关 。
雾滴表面蒸发率方程［９］ 为
ｍ· ｐ ＝ πρｇ Ｓｈｌｎ（１ ＋ ＢＭ ） 。
（１）
式中 ：ρｇ 为烟气密度 ；ｄｐ 为雾滴的直径 ；ＢＭ 为 Ｓｐａｌ‐ ｄｉｎｇ 传质数 ；Ｓｈ 为雾滴 ｓｈｅｒｗｏｏｄ 数 ，定义为
Ｓｈ ＝ ｋｃ ｄｐ ／Ｄｖｇ ＝ ２ ＋ ０ ．６Ｒｅ１ｐ／２ Ｓｃ１／３ 。 （２）
加热的过程符合加热 、蒸发和沸腾定律 ，雾滴吸收的
热量用于自身温度的升高和汽化潜热的发挥 。
连续相控制方程包括气相连续性方程 、湍流方
程及组分方程 ，离散相方程由雾滴运动方程 、雾滴吸
热过程总热平衡方程和雾滴直径变化方程组成 ，其
具体形式在文献［１］中有详细描述 。
雾滴的蒸发量由扩散梯度决定 ，即从喷雾冷却进行了 非稳态研究 ，探讨了喷雾量对气体温度影响的规 律 ，但由于喷雾流量较小 ，气体温度降低十分有 限 。 对横流 、逆重力喷射和顺重力喷射［３］ 三种喷
收稿日期 ：２０１３‐０５‐２４ ；修回日期 ：２０１３‐０７‐１８ 。 基金项目 ：海军工程大学自然科学基金资助项目（ＨＧＤＱＮＪＪ１２０１０） 。 作者简介 ：王小川 （１９８５ － ） ，男 ，博士生 ，主要研究方向为舰船动力装置总体设计 。 通信作者 ：王小川 ，Ｅ‐ｍａｉｌ ：ｗａｎｇｘｉａｏｃｈｕａｎ０８＠ １６３ ．ｃｏｍ 。
图 ２ 分流管布置图（从排气室方向看） Ｆｉｇ ．２ Ｃｏｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｉｎｅ ｔｕｂｅｓ （ｓｅｅｎ ｆｒｏｍ ｅｘｈａｕｓｔ ｃｈａｍｂｅｒ）
２ 数值计算
２ ．１ 数学模型
采用欧拉‐拉格朗日方法对烟气与水雾的两相
流动进行处理 。 将烟气气流作为连续相 ，在欧拉坐
标系中描述 ，由于喷入水雾的量相对较少 ，将水雾雾
· １１０ ·
海 军 工 程 大 学 学 报 第 ２６ 卷
式中 ：ｋｃ 为表面传质系数 ；Ｄｖｇ 为水蒸气从雾滴表面 向烟气的扩散系数 ；Ｒｅ 为雾滴的 Ｒｅｙｎｏｌｄｓ 数 ；Ｓｃ 为 雾滴的 Ｓｃｈｍｉｄｔ 数 。
Ｒｏｓｉｎ‐Ｒａｍｍｌｅｒ 分布 ，分布指数为 ２ ．６ 。
图 １ 排气集水箱内部结构图 Ｆｉｇ ．１ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ‐ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ ｂｏｘ
在图 １ 所示的喷雾截面上 ，在集水箱内壁面
上沿圆周布置了 ６ 个同型喷嘴 ，沿径向方向喷射 低温微细水雾（称为“横流喷雾”） 。
图 ２ 为集水箱分隔板上分流管的布置图 （从 排气室方向看） ，内外层管长分别为 ｌ１ 和 ｌ２ （ｌ１ ＝ ２ ｌ２ ＝ ０ ．１４ ｍ） ，两组分流管分布在内外两个同心 圆周（ｏ 为圆心 ）上 ，分流管末端弯曲段按相同旋 向规则地布置在分隔板上 ，内外两层分流管出口 处气流方向与所在圆周的法线方向的夹角分别为 θ１ 和 θ２ ，分别取值为 ５５°和 ９０° 。 喷雾截面距分隔 板的距离为 ｌ３ 。
由于发动机排出烟气中夹带大量的细小碳颗 粒 ，因此向烟气中喷入冷却水雾与向纯净气体中 喷射时对喷嘴的要求不同 。 若喷嘴逆着来流方向 喷射 ，烟气中的碳颗粒容易将喷嘴的小孔堵塞 。 而使喷嘴喷射方向与来流方向垂直时 ，可以避免 喷嘴喷射孔径被堵塞 。 又由于横流喷射的冷却效 果较好且喷雾性能最稳定 ，因此在本实验中将雾 化喷嘴［６］ 固定在集水箱内壁上对高温烟气进行横 流喷雾冷却 。 文中基于欧拉‐拉格朗日方法 ，运用 ＦＬ Ｕ ＥＮ Ｔ 软件的离散相模型 ，对集水箱旋转气流 中横流喷雾过程进行了三维数值模拟 ，分析了水 雾雾滴进入烟气流场的初始位置对喷嘴的喷雾冷 却性能所产生的影响 。
水雾雾滴初始位置对喷雾冷却性能的影响
王小川１ ，贺 国２ ，郭朝有１
（１ ．海军工程大学 动力工程学院 ，武汉 ４３００３３ ；２ ．海军工程大学 管理工程系 ，武汉 ４３００３３）