对冷凝器传热传质模型和模拟研究

20世纪80年代以来，随着数值分析以及计算机的广泛应用，数值传热学正在受到重视，诸多学者针对某些具体蒸发式冷却过程及设备建立了数学模型，并与实验研究进行了有机的结合。

1 988年，Peterson D等人综述了蒸发换热设备的数学模型发展过程，指出了各个文献间的矛盾和不统一性，在修正Park和Treybal分析方法的基础上建立了蒸发式冷凝器的简单直观分析模型。

1993年，波兰VVojeiech Zalewski给出了蒸发式冷凝器一种新的传热传质模型，由4个偏微分方程组成，根据此模型撰写了适用于光管蒸发式冷凝器的计算机程序，计算结果与试验结果比较，其误差平均在3%，其中误差较大也不很过20%。

1 995年，张旭和陈沛霖进行了直接蒸发冷却过程的不可逆热动力学分析，建立了把实 际过程抽象成空气纵掠湿平板发生传热传质过程的物理模型及过程热动力学特性的数学模型。它是一个由熵产率方程、能量方程和质量方程构成的微分方程组，为提高热质交换设备 的热力完善度提供了理论依据。

1997年，波兰Wojeiech Zalewski等人建立了水一空气逆流的蒸发式冷却传热传质过程模型，并对换热面结构进行了几何修正。模型与实验结果吻合良好，且在引入新的传质系数关联式后可得到更好的吻合。

1997年，蒋常建等人对横流式蒸发冷却器进行了热力分析，基于逆流式的热质交换模型提出了一种准三维的计算方法，定义了传递单元数NTU和有效度，在建立数学模型 的基础上，编写了计算程序。结果表明，在一定程度上真实地反映了工艺流体、喷淋水温和 空气焓值的分布。

1 998年，克罗地亚Boris Halasz以热力学角度出发，以能量、动量及质量平衡为基础，通过对蒸发式冷凝器内传热传质及流动阻力的分析，给出了当今所有类型的蒸发式冷却装置通用的数学模型，它包括了冷却塔、蒸发式冷凝器、蒸发式流体冷却器及空气净化除湿等 装置。

1999年，英国G．Gan,S．B．Riffat首次利用CFD技术进行了闭式冷却塔气液两相流的数值模拟，气流相采用欧拉方法，液滴相采用拉格朗日方法，并进行两相耦合。结果表明，CFD模拟可以很好地模拟闭式冷却塔的热力性能，对优化设计和操作有很大作用。

2002年，白俄罗斯Brin等人建立了强制通风的蒸发传热传质过程模型。在模型中考察了水膜、水滴及空气流的速度、温度及湿度对热效率的影响，并对水一空气界面的动力学进行了初步探讨。

2002年，新加坡M．N．A．Hawlader和B．M．Liu建立了控制自然通风蒸发冷却塔内流动、质量、能量方程的数学和物理模型，考察了气流中液滴的非球型效应和传热传质过程。数值模拟的出口水温与测试值仅相差0.26度。模拟结果也表明，主要的热量传递发生在填料区，但填料区热量83%靠蒸发潜热，而液滴区90%的热量靠蒸发潜热。

2004年，法国Pascal Stabat和Dominique Marchio提出了闭式冷却塔（蒸发式冷却器） 的简化模型。该模型基于Merkel理论，用有效单元数法描述，仅引入空气侧和水侧传热系 数作为模型参数。结果表明，可以用来评测不同操作参数，如湿球温度及空气流量下设备的能量和水耗情况。

2004年，比利时J Lebrun等人，基于Me:ikel理论提出了直接式、间接式冷却塔和蒸发式冷凝器传热传质过程的简化模型，表明对于蒸发式换热设备可以应用统一的理论分析。并讨论了水流和空气流影响下总传热系数和流体热阻的计算。

2004年，华南理工大学对板片式蒸发式冷凝器的传热特性进行了CFD数值模拟，主要利用Fluent软件对板片壁面水膜蒸发过程、板问水膜和空气流动特性及组分比例进行了模拟研究。

2005年，西班牙Kaise建立了一个冷却塔的数值模型，分析了对自然及强制通风冷却塔的基本方程及边界条件，探讨了数值模拟在蒸发式冷却过程的可行性。

2005年，武汉理工大学进行了“节水型蒸发式空冷器有关参数的优化研究”，编写了设计计算程序。

2005年，唐伟杰和张旭在分析大型工业用蒸发式冷却器稳态换热模型的基础上，针对管内工作介质无相变的过程，利用四阶龙格一库塔法编制了稳态仿真程序，进行设计计算以及设备内部流体温度或焓值分布的模拟计算，并分析了配风量和配水量对换热面积的影响。较后利用该仿真程序提出了全年运行的蒸发式冷却器配风量的调节方案，达到了节约设备能 耗的目的。

2006年，沙特Bilal A．Qureshi等人综述并研究了蒸发式冷凝器数学模型，并将污垢模型综合在内进行了性能评估。

2006年，湖南大学Chengqin Ren和香港大学Hongxing Yang研究了顺流／逆流间接蒸发冷却传热传质耦合过程的分析模型。利用一维偏微分方程，在不限制路易斯数Le和润湿率为固定值的前提下，考察了水膜蒸发效应及沿管壁参数变化，较终值分析结果与数值积分值达到了很好的符合。