為了研究液氮噴霧參數(shù)對(duì)環(huán)境模擬空間溫度分布的影響,首先搭建了由液氮噴霧系統(tǒng)和低溫測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成的開式通道液氮噴霧冷卻實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),利用CFD軟件針對(duì)開式空氣回路系統(tǒng)中實(shí)驗(yàn)段建立了三維液氮噴霧數(shù)值模型,采用歐拉-拉格朗日方法進(jìn)行液氮噴霧模擬研究,最后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,分析了噴霧質(zhì)量流量、粒徑、噴嘴數(shù)量和氣流速度對(duì)液氮噴霧蒸發(fā)和空間溫度分布的影響。研究結(jié)果表明:隨著液氮噴霧液滴直徑的減小,液氮與環(huán)境氣流的換熱面積增加,換熱效率提高,降溫效果改善;當(dāng)液氮噴霧質(zhì)量流量增加時(shí),單位時(shí)間內(nèi)噴入空間的液氮量越多,蒸發(fā)率越大,冷卻效果越好,空間及出口截面的溫降越大,但降溫速率的增加趨緩;隨著噴嘴數(shù)量的增加,液氮蒸發(fā)量和蒸發(fā)率增加,降溫效果改善,出口截面溫降增加,但出口截面溫度分布均勻性會(huì)受到噴嘴布置位置的影響;當(dāng)噴嘴數(shù)量增加到一定程度時(shí),液氮的蒸發(fā)和降溫幾乎不受影響;隨氣流速度增大,液氮的蒸發(fā)量和蒸發(fā)率逐漸減小,出口截面的平均溫度較高。為了增強(qiáng)液氮的蒸發(fā)量并強(qiáng)化空間的降溫效果,可增加液氮噴霧流量、減小噴霧粒徑和氣流速度,以及適當(dāng)增加噴嘴數(shù)量,同時(shí)需考慮多噴嘴的布置位置。 

【文章來源】：西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,54(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

液氮噴霧冷卻實(shí)驗(yàn)臺(tái)流程圖和霧場照片

液氮噴霧冷卻實(shí)驗(yàn)臺(tái)流程圖和霧場照片

在開式通道空氣液氮實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建立了尺寸為300mm×300mm×1 600mm的三維計(jì)算模型，如圖2a所示。噴嘴設(shè)置在Z=40mm的XY截面中心，噴射方向和氣流方向平行。左端面的入口和右端面的出口分別設(shè)置為速度入口和壓力出口，入口的平均速度和溫度邊界條件均設(shè)置為實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的定值。長方體其余的4個(gè)面設(shè)為壁面，其傳熱邊界條件同時(shí)考慮對(duì)流換熱和輻射換熱，對(duì)流換熱系數(shù)取5 W/（m2·K），發(fā)射率取0.2。進(jìn)一步對(duì)所建立的計(jì)算模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的劃分，計(jì)算了3種網(wǎng)格密度（158 565、316 368、626 661）下出口截面的平均溫度，網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證如圖2b所示。綜合考慮計(jì)算精度與時(shí)間，最終采用的網(wǎng)格數(shù)量為316 368。選取3組工況（質(zhì)量流量分別為0.005、0.006 1、0.007 1kg/s），氣流速度均為1.34 m/s，將溫降的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表1�？梢钥闯�，在質(zhì)量流量為0.007 1kg/s時(shí)，溫降的實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值的相對(duì)誤差最大，為10.7%，可見本文建立的三維模型可對(duì)液氮噴霧冷卻性能進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]采用液氮噴霧技術(shù)的低溫環(huán)路結(jié)構(gòu)模擬系統(tǒng)研究[J]. 張蓓樂,陳小磚,薛絨,劉秀芳.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(05)
[2]大型高速低溫風(fēng)洞冷量回收的方法研究[J]. 賴歡,陳振華,高榮,陳萬華,劉秀芳,侯予.  西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(06)
[3]大型低溫高雷諾數(shù)風(fēng)洞及其關(guān)鍵技術(shù)綜述[J]. 廖達(dá)雄,黃知龍,陳振華,湯更生.  實(shí)驗(yàn)流體力學(xué). 2014(02)
[4]低溫風(fēng)洞新形式——換熱引射式低溫風(fēng)洞[J]. 廖達(dá)雄,劉曉波.  實(shí)驗(yàn)流體力學(xué). 2009(03)

碩士論文
[1]崇明隧道運(yùn)營累積溫升及噴霧降溫可行性研究[D]. 王小芝.同濟(jì)大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3117607