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小型喷雾冷却系统单相区传热特性的数值模拟

Numerical simulation on single-phase heat transfer characteristics of small spray cooling systems

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【作者】 潘艳秋杜宇杰张春超俞路

【Author】 PAN Yan-qiu;DU Yu-jie;ZHANG Chun-chao;YU Lu;School of Chemical Engineering,Dalian University of Technology;

【通讯作者】 潘艳秋;

【机构】 大连理工大学化工学院

【摘要】 针对某小型喷雾冷却系统开发的需要,采用计算流体力学(CFD)方法建立喷雾冷却系统数理模型,在对传热过程进行单因素分析的基础上,采用正交试验模拟方法进行系统的多参数优化。结果表明:当热流密度一定时,系统传热性能随喷雾体积流量增大、喷雾高度和工质温度降低而增强;主要操作参数对传热性能影响的显著程度排序为:热流密度>工质温度>喷雾体积流量>喷雾高度;根据冷却装置设计要求,模拟获得冷却系统的最优操作参数为:喷雾体积流量19.80 L·h-1、喷雾高度6 mm、工质温度10℃、热流密度30 W·cm-2。建立的模型对于喷雾冷却单相区的模拟有良好的推广应用价值,可为小型喷雾冷却系统的设计提供指导。

【Abstract】 Computational fluid dynamics (CFD) was used to establish mathematical models for a spray cooling system to facilitate system development and optimization.Based on single factor test simulation of the heat transfer process,an orthogonal test simulation method was used to optimize multiple parameters of the system.The results show that when the heat flux is constant,the heat transfer performance of the system can be boosted by increasing spray flow rate,reducing spray height and decreasing working fluid temperature.The order of significance of the parameters on heat transfer performance is:heat flux>working fluid temperature>spray flow rate>spray height.The optimal combination of operating parameters for the experimental spray cooling system is spray flow=19.80 L·h-1,spray height=6 mm,working fluid temperature=10℃and heat flux=30 W·cm-2,following the design requirements of the experimental device.The developed model shows great value for numerical simulation on single-phase region of spray cooling and can be used to guide the design of small spray cooling systems.

【基金】 国家自然科学基金(61705230)
  • 【文献出处】 高校化学工程学报 ,Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities , 编辑部邮箱 ,2022年06期
  • 【分类号】TK124
  • 【下载频次】32
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