板式蒸发式冷凝器 CFD 模拟与实验研究
空调用喷淋蒸发式冷凝器换热性能实验研究 崔洁
空调用喷淋蒸发式冷凝器换热性能实验研究崔洁发表时间：2018-02-26T15:28:35.873Z 来源：《建筑科技》2017年第21期作者：崔洁关博涵郭俊明[导读] 采用泡沫金属的制冷系统性能的优化趋势越明显。
该装置还能够增加设备的换热面积、减震、减轻噪音，从而达到改善强化换热的目的。
崔洁关博涵郭俊明沈阳工程学院辽宁沈阳 110136摘要：搭建回收利用蒸发器冷凝水对冷凝器进行喷淋冷却的试验装置。
测试结果表明，冷凝器喷淋装置包裹泡沫金属后，制冷量增加1％～3％，功率减少4％～6％，COP提升0.2，而且冷凝温度越高，关键词：喷淋；冷凝器；泡沫金属引言：作为制冷系统的四大部件之一的冷凝器，是制冷机中的主要换热设备之一，来自压缩机的高温高压制冷剂过热蒸气在冷凝器中冷却并冷凝成饱和或过冷液体，制冷剂在冷凝器中放出的热量由冷却介质（水或空气）带走。
它运行的综合效率决定了制冷系统的性能和经济性，所以它的发展和应用也越来越受到人们较高的关注。
蒸发式冷凝器原理蒸发式冷凝器是水-空气式冷凝器，由制冷剂蒸汽冷凝放热到环境中，在蒸发式冷凝器中，循环水由水泵压送至冷凝盘管上方，经喷嘴均匀喷洒在冷凝盘管表面。
当来自压缩机的高温高压的制冷剂蒸汽经过冷凝盘管时，循环水不断被喷淋在冷凝盘管外表面形成水膜，同时配风系统在风机的作用下是空气在换热盘管外绕过，水膜吸收制冷剂蒸汽的热量后部分蒸发变成水蒸汽随快速流动的空气进入环境中，另一部分重新回到下部的水槽中，这样就有效的利用了水的蒸发潜热，增强了换热效果。
空气的作用主要是将蒸发的水蒸汽带走，同时也可以起到一定的冷却效果。
此外为了减少水的散失，在冷凝盘管和填料一侧装有收水器（又称挡水板），尽量防止空气带走水蒸汽夹带的水滴。
蒸发式冷凝器是以蒸发冷凝和显热两种热交换方式为基础，主要利用喷淋的冷却水蒸发吸热降温和空气降温来实现高温高压制冷剂蒸汽的冷却。
它是由水冷式冷凝器加上冷却塔系统改进而来，并利用了冷却塔的操作机理，与冷却塔不同的是它没有冷却水在冷凝器中的显热传递，所以蒸发式冷凝器的冷凝温度更接近于空气的湿球温度，这不仅大大降低了压缩机的功率，减少了循环水量，还降低了对水泵和化学处理的要求。
冷凝器仿真
1
式中， i 为制冷剂侧表面传热系数， o 为空气侧表面传热系数；
Ai 元体，可以认为 效传热面积之比。
Ai 都等于冷凝器管内外有 Ao
如果已知微元体的进出口状态参数， 则可以通过上述微分方程组求的每个微元 体的长度
L
Tr 2 , hr 2
Tr1 , hr1
Ta 2 , ha 2
图 2 微元体示意图
Ta1 , ha1
对任意的微元，可以建立如下的方程组： 空气侧流动换热方程
Qa ma (ha 2 ha1 )
制冷剂侧流动换热方程
Qr mr (hr1 hr 2 )
管内外热平衡方程
Qa Qr
-2-
微元体导热方程
Qr UAi (Trin Tain )
制冷剂侧平均温度
Trin Tr1 Tr 2 2 Ta1 Ta 2 2
空气侧平均温度
Tain
管壁长度
L Ai di
在以上各式中，Q、h、T 和 m 分别代表换热量、焓值、温度、和质量流量，A 为微元体的面积；下标 a 代表空气侧，r 代表制冷剂侧，下标 m 代表平均值， i 代表管内； 漏热系数 根据实验测定一般为 0.8< <1,在冷凝器基本模型中简单取 作均值 0.9；U 代表总表面传热系数，其定义为空气侧和制冷剂侧算术平均温度 之差，计算公式为
i di Gd ， Re i i 。
对于两相区，制冷剂侧换热系数 Shah 关联式
TP
0.04 3.8 x 0.75 1 x 0.8 l 1 x 0.35 Pr
式中， TP 为两相区换热系数， l 为单相区的换热系数，x 为两相区干度。 对于空气侧的换热系数，可查阅参考资料[1]第 33 页表 4.1。
探讨CFD技术在暖通空调制冷工程中的运用
探讨CFD技术在暖通空调制冷工程中的运用CFD技术是一种流体力学模拟技术，可以模拟流体运动和热传递过程，对于暖通空调制冷工程具有重要的应用价值。
CFD技术可以模拟空气流动场、温度场和湿度场等参数，从而优化空调系统的设计和运行，提高制冷效率和节能减排。
本文将探讨CFD技术在暖通空调制冷工程中的运用。
首先，CFD技术可以模拟空气流动场，通过建立空气流动的数学模型，可以分析空气流动的速度、压力、湍流等参数，从而优化空调系统的风道设计和风速分布。
比如，在空调房间里，通过CFD技术可以模拟出空气从空调出风口吹出后对房间内的温度分布的影响，进而优化出风口的位置和吹出风速，以达到舒适的室内温度。
另外，通过CFD技术还可以研究在不同气流条件下的室内污染物和异味的分布情况，进而优化空气流动条件，提高室内空气质量。
其次，CFD技术还可以模拟空气温度场和湿度场，了解空气温度和湿度的分布变化规律，从而优化空调系统的设计和运行，提高制冷效率和降低能耗。
在热交换器的设计中，CFD技术可以模拟冷凝器和蒸发器内部的流体流动和传热过程，从而优化热交换器的结构和流体流动方式，提高制冷效率。
另外，在空调房间的设计和运行中，CFD技术可以模拟空气流动和热辐射的相互作用，从而进一步优化空调系统的设计和运行，提高舒适度和节能效果。
最后，CFD技术可以模拟空气污染物的传播过程，根据不同的污染物的体积质量浓度和质量流量，可以计算出其在室内的分布、扩散和浓度变化规律，进而优化空调系统的设计和运行，保障室内空气质量。
例如，在医院手术室中，由于手术室内产生的碎屑、细菌污染和异味等污染物对医疗操作有很大的影响，通过CFD技术可以分析出污染物的扩散和分布手段，进而优化空气净化系统的设计和运行，保障手术区域的空气质量和手术操作的安全性。
CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用初探
CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用初探随着科技的不断发展，计算流体动力学（CFD）技术已经被广泛应用于暖通空调制冷工程领域。
CFD技术具有高效、精确和可靠的优点，在工程设计、优化和模拟等方面都发挥着巨大的作用。
本文将探讨CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用，并且对其各个方面进行详细介绍。
CFD技术可以应用于暖通空调制冷工程的各个方面，包括空气洁净度、传热、空气流动、温度分布和能耗等。
其主要应用如下：1. 空气洁净度方面CFD技术可以模拟空调系统中的空气运动，从而分析和优化空气洁净度。
通过模拟空气流动的过程，确定反馈空气和供气空气的流向，从而避免在相邻区域之间的空气混合，并提高空气洁净度。
此外，还可以通过CFD技术分析进出口空气的质量，并确定最佳空气策略。
2. 传热方面CFD技术可模拟在常温状态、侧面从空调器进入水流的流动状况，从而进行传热分析。
通过CFD技术，可以模拟冷凝器和蒸发器中的传热过程，包括传热界面、传热系数、传热温度场等。
通过这样的分析，可以制定优化的设计方案以提高传热效率。
3. 温度分布方面CFD技术可以模拟温度分布和温度梯度，从而分析冷却水或冷凝剂的温度如何影响设备的性能。
通过分析热交换器、冷冻器和空气冷却器的温度分布，可以得出最佳的设计方案和操作方案，从而减少能耗。
4. 能耗方面CFD技术可以确定设备的能源利用率，并指导设备优化。
通过分析空调系统的能量流动和能量传递，可以制定操作方案以最小化能耗。
同时，还可以通过CFD技术进行流量和温度的优化，从而提高制冷和加热效率，降低系统运行成本。
二、CFD技术的优缺点1. 优点（1）高效：CFD技术能够模拟和分析大多数暖通空调制冷领域的问题，通过数值模拟技术，可以大大节省时间和成本。
（2）精确：CFD技术能够模拟空气流动和传热过程，提供高度精确的模拟结果，有助于设计师制定优化方案来改善设备的性能。
2. 缺点（1）费用高：CFD技术需要庞大的计算资源和高性能计算机的支持，因此需要投入大量的时间和经济成本来开发和使用。
波纹板对湿空气冷凝传热特性影响的实验研究
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 10 期波纹板对湿空气冷凝传热特性影响的实验研究纪国剑1，2，尹琦瑞1，陆蓓蓓1，2，黄鹏圆1，周晓庆1，顾金铭1（1 常州大学石油与天然气工程学院、能源学院，江苏 常州 213016；2 江苏省绿色过程装备重点实验室，江苏 常州 213016）摘要：为推进节能减排，进行烟气“消白”，减少水蒸气温室效应，本文基于不同换热板结构的大通道板式换热器，通过搭建回转风洞冷凝换热实验台，研究低温湿空气凝结，测定湿空气的凝结水量和进出口物性参数，获得不同波纹板结构的平均传热系数，并通过改变湿空气的工况参数，研究分析湿空气冷凝换热过程的影响因素。
研究结果表明：在85~140℃范围内，湿空气的传热系数随入口温度的增加而减小；在相同入口温度下，湿空气含湿量越低，Re 对冷凝传热系数影响越小。
随着风速增加，湿空气凝结量逐渐减少；随着Re 增加，波纹板和锯齿板的冷凝传热系数均随之提高。
在相同Re 数下，波纹板的传热系数大于锯齿板。
采用波纹板烟气换热器，可更有效凝结回收烟气中饱和水蒸气。
关键词：湿空气；板式结构；入口风温；风速；冷凝换热中图分类号：TK11；TQ025 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）10-5076-07Experimental research on the effect of corrugated plates on thecondensation heat transfer characteristics of humid airJI Guojian 1，2，YIN Qirui 1，LU Beibei 1，2，HUANG Pengyuan 1，ZHOU Xiaoqing 1，GU Jinming 1(1 School of Energy, School of Petroleum and Natural Gas, Changzhou University, Changzhou 213164, Jiangsu, China;2Jiangsu Key Laboratory of Green Process Equipment, Changzhou, Jiangsu 213164)Abstract: In order to promote energy conservation and emission reduction, and reduce the flue gas “white” and the steam greenhouse effect, the heat exchanger plate with different structure of channel through constructing revolving wind tunnel of condensation heat transfer experiment, study the low temperature wet air condensation, the determination of water condensation in wet air and physical parameters of import and export, have different average heat transfer coefficient of corrugated plate structure, and by changing the parameters of wet air condition, research and analysis the influence factors of wet air condensation heat transfer process. The results showed that the heat transfer coefficient of wet air decreased with the increase of inlet temperature from 85℃ to 140℃. At the same inlet temperature, the lower the moisture content of the wet air, the smaller the influence of Re on the heat transfer coefficient of condensation. With the increase of wind speed, the condensation of wet air decreased gradually. Under the same wind speed and inlet air temperature, the condensation heat transfer coefficient of corrugated plate was higher than that of sawtooth plate and horizontal plate. The use of corrugated sheet smoke heat exchanger can condense and recover saturated water vapor in flue gas more effectively.研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-2018收稿日期：2022-10-31；修改稿日期：2022-12-15。
《烟气冷凝器的设计模拟与实验研究》范文
《烟气冷凝器的设计模拟与实验研究》篇一一、引言随着工业化的迅速发展，烟气处理成为了环保领域亟待解决的关键问题之一。
烟气冷凝器作为一种高效烟气处理设备，对于降低烟气中的有害物质含量、减少对环境的污染具有重要意义。
本文将对烟气冷凝器的设计进行模拟分析，并通过实验研究其性能特点及优化方向。
二、烟气冷凝器的工作原理与结构烟气冷凝器是一种利用低温冷却烟气，使烟气中的水蒸气和其他挥发性有机物（VOCs）凝结成液态，从而减少有害物质排放的设备。
其结构主要由冷凝室、冷源和冷却水循环系统等组成。
工作原理是：通过冷却介质将烟气降低至露点以下，使水蒸气和VOCs凝结成液态，从而达到净化烟气的目的。
三、设计模拟1. 模型建立：利用计算流体动力学（CFD）软件建立烟气冷凝器的三维模型，设置合理的边界条件和参数。
2. 模拟过程：通过CFD软件模拟烟气在冷凝器内的流动过程，分析烟气的速度、温度和压力分布，以及水蒸气和VOCs的冷凝情况。
3. 结果分析：根据模拟结果，优化冷凝器的结构参数，如冷凝室的大小、冷却介质的温度和流速等，以提高冷凝效果。
四、实验研究1. 实验装置：搭建烟气冷凝器实验装置，包括烟气发生装置、冷凝器、测量仪器和数据采集系统等。
2. 实验过程：将烟气引入冷凝器，调整冷却介质的温度和流速，观察烟气的冷凝情况，并记录相关数据。
3. 数据处理与分析：对实验数据进行处理，分析烟气冷凝器的性能特点及影响因素，如冷却介质的温度、流速、烟气流量等对冷凝效果的影响。
五、实验结果与讨论1. 实验结果：通过实验发现，烟气冷凝器在适当的冷却介质温度和流速下，能够有效地降低烟气中的水蒸气和VOCs含量，达到较好的净化效果。
同时，冷凝器结构参数的优化也能进一步提高冷凝效果。
2. 影响因素分析：冷却介质的温度和流速是影响烟气冷凝效果的关键因素。
当冷却介质温度过低或流速过大时，可能会导致冷凝室内结霜，影响冷凝效果。
此外，烟气流量、烟气成分等因素也会对冷凝效果产生影响。
板式换热器内流体速度分布的数值模拟
板式换热器内流体速度分布的数值模拟板式换热器是一种常见的换热设备，广泛应用于多个领域，例如化工、电力、制造等。
了解板式换热器内流体速度分布的数值模拟对于设备的设计和性能优化具有重要意义。
本文将讨论板式换热器内流体速度分布的数值模拟方法以及其影响因素。
一、数值模拟方法1. 计算流体力学(CFD)方法计算流体力学是通过数值方法对流体运动进行建模和求解的一种方法。
在板式换热器内流体速度分布的数值模拟中，CFD方法被广泛应用。
该方法基于Navier-Stokes方程和质量守恒方程等基本流体力学方程，通过离散化方法将连续流场分割为有限个控制体积或控制体元，并在网格上求解这些方程组，以获取流体速度分布的数值解。
2. 网格生成在进行数值模拟之前，需要生成合适的网格。
对于板式换热器内部的流场分析，常见的网格类型包括结构网格和非结构网格。
选择合适的网格类型可以提高模拟的准确性和计算效率。
3. 边界条件设置在进行数值模拟时，需要设置合适的边界条件来定义流体的进出口、壁面及其他区域的性质。
边界条件直接影响数值模拟结果的准确性，因此需要根据实际情况进行合理选择。
4. 求解过程在求解过程中，通过迭代方法不断更新流体速度场的数值解，直到达到收敛条件。
经过足够的迭代次数后，即可得到板式换热器内的流体速度分布。
二、影响因素分析模拟板式换热器内流体速度分布时，以下几个因素需要考虑：1. 进口边界条件进口边界条件包括进口速度和进口质量流率等。
不同的进口条件会对流体在换热器内的流动方式和速度分布产生影响。
通过调整进口边界条件，可以对不同工况下的流体速度进行模拟和分析。
2. 换热器的几何结构换热器内部的几何结构，包括板片间距、板片角度等，会影响流体在板间流动的速度分布。
几何结构的不同将导致流体速度分布的差异。
因此，在模拟流体速度分布时，需要准确描述换热器的几何形态。
3. 换热器壁面效应换热器内壁面的条件是数值模拟中必须考虑的因素之一。
板式空冷凝汽器传热性能的数值研究
、
Ｏ 引 言
我 国火力机 组发 电量 占总发 电量 的 ８％以上， ０ 火
力 发 电是 我 国需 水 量最 大 的行 业之 一 ， 由于 我 国煤 炭 基 地 多集 中于 北 方 ， 是北 方大 部 分地 区缺水 。按 照 但
１ 空冷凝 汽器原 理
电站 板 式 空冷 凝 汽 器 的典 型 设 计 结构 如 图 ｌ所 示 ， 要 由顺 流 板 束 、 流 板 束 、 机 、 台 构 架 、 主 逆 风 平 挡 风 墙 等组 成 。传热 单 元 为全 焊 式板 束 ， 束屋 脊 式 布 板 置 ， 风 式风 机 水 平 安装 。蒸汽 通 过 蒸汽 分配 管 线进 鼓 入 顺 流板 束 内 自上 向下 流 动 ， 不凝 气 由下 管 线进 入 逆 流 板束 自下 向上 被抽 出 ， 气 横 穿板 束 ， 热 介质 空 与
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冷凝器翅片表面流体流动及换热过程的三维数值模拟
第 1 期 谢春辉等 :冷凝器翅片表面流体流动及换热过程的三维数值模拟 · 1 9 ·
图 5 平翅片表面温度场等值线图
图 6 波纹翅片表面温度场等值线图
过程比较柔和 ,引起温度场均匀分布 ;而采用波纹 翅片时 ,温度等值线分布紊乱呈狭长带状 ,在第一 排管束迎风侧翅片表面气流温度上升的较快 ,原因 是波纹翅片表面起伏变化 ,导致气流所受扰动较 强 ,换热过程比较强烈 ,引起温度场的分布不均而 且变化剧烈 。两者的共同点 :在迎风侧 ,温度场分 布稠密 ,温度递增显著 ,原因是此时流体与壁面温 差较大 ,换热较强烈 ;在背风侧 ,温度场分布稀疏 , 温度变化不大 ,原因是此时流体与壁面温差较小 , 换热趋于平缓 ;在尾迹区 ,由于发生绕流脱体而产 生回流 、涡流和涡束的扰动 ,气流温度最高 ,接近管 壁温度 。这些符合气体横掠叉排管束的流动特点 , 也符合换热器换热的一般规律 。
1 引言 管翅式换热器在制冷空调行业中常被用作冷
凝器 ,其结构是在铜管外侧套加翅片 ,而翅片的几 何形状及结构对换热器的流体力学特性和热交换 效果有重要的作用 ,对由不同翅片组成的换热表面 进行流体力学及换热性能研究 ,具有十分重要的意 义 。随着计算机应用技术的飞速发展 ,采用 CFD 技术对各种实际问题进行模拟计算 ,所得结果可信 度高且方便快捷 。CFD 方法在流体力学及传热方 面的研究越来越得到重视和应用 。本文利用 CFD 软件 FL U EN T 对管翅式换热器的平翅片和波纹 翅片表面的空气流动及换热过程进行了数值模拟 , 研究了不同翅片的几何结构参数对翅片表面流体 流动特性和换热的影响 。 2 物理问题及数学描写
基于CFD的汽车空调系统内部流场分布模拟
基于CFD的汽车空调系统内部流场分布模拟一、汽车空调系统概述汽车空调系统是现代汽车舒适性和安全性的重要组成部分，它不仅能够调节车内温度，还能控制湿度、过滤空气，为驾驶员和乘客提供舒适的驾乘环境。
随着汽车工业的发展，人们对汽车空调系统的性能要求越来越高，这促使了空调系统设计的不断优化和创新。
1.1 汽车空调系统的基本组成汽车空调系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器和风机等部件组成。
压缩机负责压缩制冷剂，使其温度和压力升高；冷凝器将高温高压的制冷剂冷却，使其液化；膨胀阀控制制冷剂的流量，使其在蒸发器中迅速膨胀并吸收热量；蒸发器是制冷剂吸热的主要场所，通过吸收周围热量来降低车内温度；风机则负责将冷热空气送入车内。
1.2 汽车空调系统的工作原理汽车空调系统的工作原理基于制冷剂在不同压力和温度下的相变过程。
制冷剂在压缩机中被压缩成高温高压的蒸汽，然后进入冷凝器，通过散热管将热量传递给外界空气，从而液化成高压液态。
液态制冷剂通过膨胀阀节流降压后进入蒸发器，在低压低温下迅速蒸发，吸收周围的热量，使车内空气温度下降。
最后，蒸发后的制冷剂蒸汽被压缩机吸入，完成一个循环。
二、CFD技术在汽车空调系统中的应用计算流体动力学（CFD）技术是一种利用数值方法和算法对流体流动和热传递过程进行模拟的技术。
在汽车空调系统设计中，CFD技术可以帮助工程师预测和分析空调系统内部的流场分布、温度场分布和压力场分布，从而优化系统设计，提高空调性能。
2.1 CFD技术的优势与传统的实验方法相比，CFD技术具有以下优势：- 节省时间和成本：CFD模拟可以在设计阶段预测空调系统的性能，减少实验次数和成本。
- 灵活性高：CFD技术可以模拟各种工况和参数变化，为设计提供更多的选择。
- 细节分析：CFD可以提供空调系统内部的详细流场信息，帮助工程师发现潜在的问题和优化点。
2.2 CFD模拟的步骤CFD模拟通常包括以下步骤：- 几何建模：根据实际空调系统或设计图纸建立三维几何模型。
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板式蒸发式冷凝器CFD模拟与实验研究张景卫 朱冬生 吴治将 李元希 蒋翔（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）摘 要：通过运用FLUENT软件对板式蒸发式冷凝器板束中气液两相逆流、并流两种操作进行模拟，直观地表征了板束中喷淋水流量、风速及风向对水膜流动的影响，并在此基础上对板式蒸发式冷凝器的三种操作─-逆流、并流、错流进行了传热实验研究，模拟及实验研究的结果显示：空气与水并流比逆流、错流更有利于利用液体薄膜强化传热传质的特性。
关键词：冷凝器 CFD模拟 强化传热 波纹板 板束THE CFD SIMULATION AND EXPERIMENTAL STUDY OF THEPLATE-TYPE EV APORATIVE CONDENSERZhang Jingwei Zhu Dongsheng Wu Zhijiang Li Yuanxi Jiang Xiang(The Key Laboratory of Enhanced Heat Transfer and Energy Conservation of the Ministry of Education, School of Chemical and Energy Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640,Guangdong,China)Abstract：This paper presents a simulation of two operations—upwind, downwind with two-phase flowing in the plate bundles of the plate-type evaporative condenser, by means of the FLUENT software, which provide a direct illustration of the influence of the water film flowing on spray water flow、wind velocity、wind direction in the plate bundles. An experimental study of the heat transfer of three operations—downwind、upwind and crosswind operation in the plate-type evaporative condenser is pressed on the base of which. The result of simulation and experimental study demonstrates the advantages of downwind operation over upwind operation and crosswind operation in making use of enhanced heat transfer and mass transfer of fluid film.Keywords：Condenser CFD simulation Heat transfer enhancement corrugated plates plate bundle0 前言利用液膜进行传热传质已经成为动力、化工、制冷、轻工、食品等工业中最重要的单元操作之一。
若液膜足够薄，可在液膜内部出现极大的温度梯度，其传热、传质强度则是同等流动条件下的单相流动的几倍或几十倍。
因此，液膜传热传质具有效率高，强度大，温度或浓度梯度小；流量小，消耗功率少；液-固、气-液相之间的接触面积大，传热传质充分，过程时间短；设备简单，操作维护方便。
因而在冷却，蒸发和吸收过程中已作为一项高效强化技术得到了广泛应用[1]。
板式蒸发式冷凝器是根据薄膜传热传质理论和蒸发冷凝换热理论结合而开发出来的，是一种高效节能节水冷却设备，主要利用水的蒸发潜热带走工艺流体热量，完成对工艺流体的冷凝冷却过程，基金项目：广东省自然科学基金重点项目（04105950）。
作者简介：张景卫，（1981—），男，硕士研究生。
E-mail：zhjingwei1022@。
同时实现水的重复利用，其原理过程是典型的以传质带动传热的过程。
目前，国内外应用及研究的蒸发式冷凝器的核心部件主要是换热盘管，其研究主要集中在管型的设计、改进及管表面的处理[2-4]，从而改善水与空气的流动和分布，而关于板式蒸发式冷凝器的研究和报导较少[5-6]。
板式蒸发式冷凝器中传热传质过程的发生与水膜和空气的流动是同时进行的，它们之间存在着相互影响，相互藕合的关系，对其交换机理的研究是提高板式蒸发式冷凝器热工性能的关键。
因此，要研究板式蒸发式冷凝器的传热传质机理，水膜与空气的流动形式及其特点是不可回避的问题，关于下降水膜与空气流动的理论研究已有不少文献进行了报导[7-12]，采用数值模拟与实验研究相结合的方法进行研究报导的较少[13]。
本文对板式蒸发式冷凝器进行了气-液两相流流动的数值模拟，分析了喷淋水量和风速及风向对水膜流动的影响，并在此基础上并对板式蒸发式冷凝器的三种操作─-逆流、并流、错流进行了传热实验研究，研究成果为板式蒸发式冷凝器的优化设计和传热传质机理的研究提供重要依据。
1 模拟及分析本文实验用的传热板是一种网格状板片，其截面形状与波纹板类似，作者在对物理模型合理简化的基础上对板式蒸发式冷凝器气液两相逆流、并流进行了模拟。
计算采用可实现k ε−两方程湍流模型；离散时时间项采用隐格式；对流项采用一阶迎风格式；压力项采用PRESTO ！算法；压力-速度耦合方程的求解采用PISO 方法；时间步长从6110−×到4110−×之间选取。
气-液相界面的追踪采用精度较高的Geo-Reconstruct 界面重构技术[14]，动量源项由FLUENT6.2中编制UDF 接口程序来实现。
1.1 喷淋水量的影响图1为不同水流量下水膜的流动分布情况。
图1不同水流量下水膜分布从图1可以看出，水膜在入口处的厚度较大，沿流动方向水膜厚度逐渐变薄，最后基本稳定在某一厚度。
这是因为入口处水膜的流速很小，同时受到相界面剪切力的阻力作用。
在流动过程中，水膜在自身重力和相界面剪切力的共同作用下作加速运动，流速加快，水膜表面自然收缩，因此，在下游区域，重力作用占居支配地位。
另外，从图上也可以看出，随着水流量的不断增大，波纹板下降水膜的厚度也在明显地增加，但水膜随板波纹形状形成周期性波动的流动形状没有改变； 1.2 气相对水膜流动的影响 1.2.1 气液两相逆流图2是流量W =0.05 kg/s 、空气流速W=2 m/s 时水膜的流动情况。
从图中可以看出，在初始时（空气流速为0），板面上水膜随板波纹形状形成周期性的界面波；当水膜流动达到稳定后开始进风，由于空气与水膜之间存在剪切力，使得空气对水膜有向上托滞的趋势，随着空气的不断深入，水膜表面的湍动程度不断加剧；在1.57 s 时，水膜明显发生团聚，厚度增大，此后水膜继续加厚且流动明显变得缓慢；在1.74 s 时，水膜平均厚度较初始时有明显的增大；从流体力学分析，此时水膜自身的重力大于空气向上的剪切力，水膜将继续向下流动；当在10.24 s 时，水膜自由表面形状与初始时1.42 s 时的流动状况相似。
因此，在空气与水逆流情况下，水膜流动状态呈周期性变化。
图2气-液两相逆流（水-空气，W=0.05 kg/s，G=2 m/s） 图3~图6为在同一水流量W=0.05 kg/s、空气流速为2.3 m/s、2.5 m/s、2.8 m/s、3.0 m/s时水膜的流动情况。
图3气-液两相逆流（G=2.3 m/s） 图4气-液两相逆流（G=2.5 m/s）图5气-液两相逆流（G=2.8 m/s）图6气-液两相逆流（G=3.0 m/s）从图上我们可以看出，随着空气流速的增大，水膜表面的湍动程度将逐渐加剧，空气流速从 2.0 m/s增大至2.5 m/s时，水膜平均厚度比其初始状态均有所增大，当空气流速达到2.8 m/s以上时，由于空气对水膜有强大的向上剪切力，水膜在始初时有显著的大团聚现象，此后在下落的过程中逐渐形成较大的滞留液团，这些液团被高速吹来的空气吹散，形成液滴随空气一起向上“飘流”，水膜由初始时的连续相变成了分散相；当风速达到 3.0 m/s 时，水膜与波纹板几乎完全脱离，板表面几乎完全被裸露出来。
1.2.2 气液两相并流图7~图10为在同一水流量W=0.05 kg/s下，空气流速为2.0 m/s、2.3 m/s、2.5 m/s、2.8 m/s时与水并流的流动情况。
图7气-液两相顺流（G=2.0 m/s）图8气-液两相并流（G=2.3 m/s）图9气-液两相顺流（G=2.5 m/s）图10气-液两相顺流（G=2.8 m/s）从图上我们可以看出，空气与水并流时，由于剪切力作用，使得流速较大的空气带动水膜快速下落，且掠带一部分水膜，使得水膜的厚度较初始时减薄了；随着风速的不断加大，空气掠带的水团也不断加大，水膜减薄的程度也大大加强，所以风速越大，最终形成的水膜的厚度越薄。
2 传热实验研究图11为板式蒸发式冷凝器实验原理图。
由主要由蒸汽发生器、冷凝器（换热板束）、水循环系统及风机四部分构成，其中冷凝器板束间装有填料。
冷却水用循环水泵压送到竖直排列的冷凝板束的上方，经喷嘴或其它喷淋装置喷洒到板束上，当蒸汽发生器排出的过热蒸汽进入冷凝换热板内时，冷却循环水连续不断的喷淋在换热板外侧,在冷凝板片的外表面形成水膜而流下，水膜从冷凝板壁吸取蒸汽的热量后，在蒸发作用下，部分水蒸发为蒸汽，被快速流动的空气带走,这样就有效的利用水的蒸发潜热，以较少的水达到板内蒸汽冷凝冷却的目的，增强传热效果。
图11 板式蒸发式冷凝器实验原理图12为板式蒸发式冷凝器在相同风速下板外气液两相逆流、并流、错流热流密度fq（2KW m−⋅）随冷却水喷淋密度Γ（11kg m s−−⋅⋅）变化的情况。
图12 板式蒸发式冷凝器热流密度fq（2KW m−⋅）随冷却水喷淋密度Γ（11kg ms −−⋅⋅）的变化从图上我们可以看出，三种操作热流密度均是随冷却喷淋密度的增大而先增大后减小，这说明在板式蒸发式冷凝器中，无论采用哪种操作均有一个最佳的喷淋密度；另外，从图上也可以看出，三种操作中气液两相并流的传热效果最好，逆流次之，错流最差。
并流操作最好是因为在板式蒸发式冷凝器中，喷洒在冷凝板束上的水是紧贴板壁而下降，是典型的连续性降膜，下降水膜受剪切力的影响，空气带动水膜快速下落，且掠带一部分水膜，水膜厚度变薄，热阻减小，强化换热强度；从理论上分析，逆风操作会使下降的水膜受托滞，水膜厚度变厚，增大了热阻，削弱了换热强度，不利于板与水膜的热交换，风速较大时下降的液膜形成的液团被高速吹来的空气吹散，形成液滴随空气一起向上“飘流”，水膜由初始时的连续相变成了分散相，水膜与波纹板几乎完全脱离，板表面几乎完全被裸露出来，这同样不利于强化传热，而从图12中我们看出，逆流操作比错流操作效果要好，原因是在逆流操作中，气液两相流的湍动加剧，削弱了下降水膜因受拖滞而变厚进而热阻增大的不利因素；采用错流操作虽然在传热上不及并流与逆流操作，但错流操作可以使整台装置结构更加紧凑，大大降低水泵的扬程，减少水泵的功耗，也有它节能的优势。