182 直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)器數(shù)學(xué)模型

1、直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)器數(shù)學(xué)模型西安工程大學(xué)強(qiáng)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(zhì)過程同時(shí)發(fā)生，過程復(fù)雜。在對(duì)蒸發(fā)冷卻傳熱傳質(zhì)及空氣處理過程機(jī)理的分析基礎(chǔ)上，建立邊界層理論模型，為蒸發(fā)冷卻設(shè)備的設(shè)計(jì)、應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和依據(jù)。關(guān)鍵詞：直接蒸發(fā)冷卻邊界層理論模型傳熱傳質(zhì)符號(hào)說明阿拉伯字母B大氣壓力Pab1b2b3與填料種類和結(jié)構(gòu)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)常數(shù)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(zhì)系數(shù)kg（m3s）ma質(zhì)量流率kg（m2s）mv質(zhì)量源項(xiàng)，即空氣與水的質(zhì)交換率kg（m3s）N室內(nèi)工況點(diǎn)O送風(fēng)點(diǎn)pq濕空氣中的水蒸氣分壓力Paqv能量源項(xiàng)，即空氣與水膜的熱交換率Wm3Sxx方向動(dòng)量方程源項(xiàng)，由質(zhì)量源項(xiàng)產(chǎn)生Syy方向動(dòng)量方程源項(xiàng)，由質(zhì)量源項(xiàng)產(chǎn)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(diǎn)w速度ms希臘字母λ導(dǎo)熱系數(shù)W（m℃）μ動(dòng)

3、力粘滯系數(shù)Nsm2ρ密度kgm3τ時(shí)間sΓ淋水密度kg（m2s）下角標(biāo)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(shù)屬于低品位能源利用技術(shù)，其主要特點(diǎn)是在淋水填料表面進(jìn)行熱質(zhì)交換，其過程是流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)同時(shí)發(fā)生，相互耦合，交叉影響的復(fù)雜不可逆熱力過程，空氣和水呈叉流狀，故對(duì)其內(nèi)部的流動(dòng)狀況進(jìn)行描述、測(cè)量和計(jì)算比較困難，研究主要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，理論計(jì)算也是其難點(diǎn)之一[45]。本章通過分析填料式直接蒸發(fā)冷卻設(shè)備內(nèi)部傳

4、熱、傳質(zhì)過程，建立數(shù)學(xué)模型，為蒸發(fā)冷卻設(shè)備的設(shè)計(jì)、應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和依據(jù)。現(xiàn)有的邊界層理論建立的數(shù)學(xué)模型很少考慮到質(zhì)量源項(xiàng)產(chǎn)生的動(dòng)量源項(xiàng)對(duì)動(dòng)量方程的影響，為此，在建立動(dòng)量方程時(shí)將動(dòng)量源項(xiàng)的影響考慮進(jìn)去以減小數(shù)學(xué)模型和實(shí)際問題之間的偏差。假設(shè)條件：（1）忽略空氣、水與外界的換熱，空氣進(jìn)行絕熱加濕。（2）空氣溫度、含濕量和水溫只沿流動(dòng)方向變化。（3）液膜流動(dòng)為層流，表面無波動(dòng)。（4）水膜很薄，淋水量只要滿足潤(rùn)濕整個(gè)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(dòng)方向?yàn)閤，水流動(dòng)方向?yàn)閥，填料寬度方向?yàn)閦。根據(jù)假設(shè)條件，可簡(jiǎn)化為二維模型，確定如圖5所示的計(jì)算區(qū)域。3.1控制方程[6]（1）質(zhì)量方程空氣：(1)vaamxu???)(?水：(2)vwwmyu????)(?（2）動(dòng)量方程通常x軸（速度為u）動(dòng)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(dòng)坐標(biāo)示意