182_直接蒸發(fā)冷卻空調器數學模型

1、直接蒸發(fā)冷卻空調器數學模型西安工程大學強天偉黃翔張大鎮(zhèn)摘要：蒸發(fā)冷卻填料中空氣與水之間傳熱傳質過程同時發(fā)生，過程復雜。在對蒸發(fā)冷卻傳熱傳質及空氣處理過程機理的分析基礎上，建立邊界層理論模型，為蒸發(fā)冷卻設備的設計、應用提供理論基礎和依據。關鍵詞：直接蒸發(fā)冷卻邊界層理論模型傳熱傳質符號說明阿拉伯字母B大氣壓力Pab1b2b3與填料種類和結構有關的實驗常數cp定壓比熱1.01kJ（kgK）d含濕量kgkgg重力加速度ms2Ka基于含濕量差的容

2、積傳質系數kg（m3s）ma質量流率kg（m2s）mv質量源項，即空氣與水的質交換率kg（m3s）N室內工況點O送風點pq濕空氣中的水蒸氣分壓力Paqv能量源項，即空氣與水膜的熱交換率Wm3Sxx方向動量方程源項，由質量源項產生Syy方向動量方程源項，由質量源項產生Tt273.15Kt溫度℃tgw空氣干球溫度℃tgo絕熱條件下空氣被冷卻的溫度℃tsw空氣濕球溫度℃u速度msv速度msW室外工況點w速度ms希臘字母λ導熱系數W（m℃）μ動

3、力粘滯系數Nsm2ρ密度kgm3τ時間sΓ淋水密度kg（m2s）下角標a空氣s水空氣交界面(surface)w水3邊界層理論模型蒸發(fā)冷卻技術屬于低品位能源利用技術，其主要特點是在淋水填料表面進行熱質交換，其過程是流動、傳熱、傳質同時發(fā)生，相互耦合，交叉影響的復雜不可逆熱力過程，空氣和水呈叉流狀，故對其內部的流動狀況進行描述、測量和計算比較困難，研究主要以實驗為基礎，理論計算也是其難點之一[45]。本章通過分析填料式直接蒸發(fā)冷卻設備內部傳

4、熱、傳質過程，建立數學模型，為蒸發(fā)冷卻設備的設計、應用提供理論基礎和依據。現(xiàn)有的邊界層理論建立的數學模型很少考慮到質量源項產生的動量源項對動量方程的影響，為此，在建立動量方程時將動量源項的影響考慮進去以減小數學模型和實際問題之間的偏差。假設條件：（1）忽略空氣、水與外界的換熱，空氣進行絕熱加濕。（2）空氣溫度、含濕量和水溫只沿流動方向變化。（3）液膜流動為層流，表面無波動。（4）水膜很薄，淋水量只要滿足潤濕整個填料表面即可，故而忽略其厚

5、度。（5）直接蒸發(fā)冷卻過程穩(wěn)定。（6）氣液、液固界面表面無滑移。如圖4所示空氣流動方向為x，水流動方向為y，填料寬度方向為z。根據假設條件，可簡化為二維模型，確定如圖5所示的計算區(qū)域。3.1控制方程[6]（1）質量方程空氣：(1)vaamxu???)(?水：(2)vwwmyu????)(?（2）動量方程通常x軸（速度為u）動量方程為：水yox空氣oxy空氣出口邊界空氣入口邊界水出口邊界uuaw水入口邊界auuwz圖4空氣和水流動坐標示意