利用联动滚筒布水的蒸发冷却器性能模拟

1 概述

太阳能烟囱联合蒸发冷却通道是一种与建筑结合的被动通风冷却系统

。太阳能烟囱吸收太阳辐射热，加热热通道(指烟囱)内的空气，使空气密度减小，空气向上流动。蒸发冷却通道内的空气在蒸发冷却器作用下，温度降低，密度增大，空气向下流动。冷热通道的空气密度差驱动室内空气流动，实现降低室内温度。

目前，人们对这种被动通风冷却系统进行了一定研究，重点研究太阳能烟囱、蒸发冷却通道的传热传质性能，探讨室外气象参数(风速、风向、太阳辐照度、空气温湿度等)以及太阳能烟囱、蒸发冷却通道结构对通风量和室温的影响

，证明了被动通风冷却系统在中低湿度地区可调节室内热舒适的可行性。

更为重要的是，欧米茄于瑞士比尔 (Bienne) 总部设立了全新的工厂大楼。除腕表组装外，全新工厂大楼还可进行腕表质量和技术工序检测，包括由瑞士联邦计量研究院 (METAS) 核准的至臻天文台认证。在至臻天文台认证实验室中，可进行METAS核准的8项严苛测试，其中包括将腕表置于由两块永磁体产生的15,000高斯强磁场中进行测试。

另一些研究则关注蒸发冷却通道的强化传热传质方法，在亲水材料吸水性与布水均匀性改善上进行了研究工作。黄翔等人

在管式间接蒸发冷却换热器的外表面包覆纤维材料，实验表明纤维材料可显著提高换热管的润湿性和换热能力。唐新邵等人

提出了一种在盘管换热器外表面布置旋转涂抹布水装置的涂抹式蒸发冷却器，实验研究了涂抹布水装置涂抹水量、涂抹布水装置转速、换热盘管管径、换热盘管长度、换热盘管内冷却水流量、空气含湿量等因素对换热性能的影响，结果表明：涂抹式蒸发冷却器用水量很少。He等人

发展了一种由高吸水多孔陶瓷管制成的被动蒸发冷却墙，对其冷却性能进行了实验研究，结果表明：被动蒸发冷却墙将周围空气温度降低了2 ℃。田海林等人

对蒸发冷却湿帘进行了性能测试，结果表明：湿帘的湿球温度效率为60%～70%，湿帘表面存在润湿均匀性和完整性差的问题，影响了冷却效果。Beshkani等人

、Nasr等人

模拟研究了竖直平板通道内含水多孔介质与自然对流空气的传热传质过程，结果表明：减小多孔介质水膜厚度可强化水分蒸发。

由现有研究可知，蒸发冷却通道的亲水材料润湿方式基本为喷淋、滴水，这些布水方式的亲水材料表面润湿效果不佳，水膜厚度分布不均匀，影响空气与水膜间的热湿传递。

笔者设计了一种联动滚筒式蒸发冷却器，利用包覆纤维材料的多级联动滚筒将蓄水盒内的水从最下层滚筒传递到最上层滚筒，可在纤维材料表面形成均匀连续的水膜。本文采用模拟方法，在进口空气参数一定的条件下，模拟蒸发冷却通道内空气速度场、压力场、温度场。对影响因素(进口空气流速、进口空气干球温度、进口空气相对湿度、冷却通道结构)对蒸发冷却通道出口空气温降、蒸发冷却器湿球温度效率、空气压力降的影响进行分析。

2 工作原理和性能指标

2.1 工作原理

被动通风冷却系统见图1。供冷期，室外热空气进入蒸发冷却通道后，在联动滚筒式蒸发冷却器(以下简称蒸发冷却器)作用下等焓降温，由送风口进入室内，与室内空气混合降温。太阳能烟囱内空气被太阳光加热温度较高，与室内空气形成热压差，诱导室内空气从排风口流入太阳能烟囱，排向室外。

蒸发冷却器结构见图2。蒸发冷却器主要由包覆纤维材料的多级滚筒、蓄水盒、主动轮、电动机等构成。电动机带动各级滚筒转动，将蓄水盒内的水从最下层滚筒传递到最上层滚筒，滚筒之间通过滚动涂抹润湿

。室外热空气由蒸发冷却通道进口进入，与滚筒表面的纤维材料湿表面进行传热传质，空气等焓降温后，由蒸发冷却通道下部的出口流出。

2.2 性能指标

蒸发冷却通道出口空气温降(以下简称空气温降)Δ

的计算式为：

③ 进口空气相对湿度

Δ

=

-

式中 Δ

——空气温降，℃

——蒸发冷却通道进口空气干球温度，℃

本片段写景细致生动，是美化语言训练极好的范例，教师可引导学生从合理的选词、新颖的修辞等方面，进行微作文写作训练。

——蒸发冷却通道出口空气干球温度，℃

开放域的自然答案生成模型的学习需要大规模学习数据，并且这些数据需要与知识库进行对齐(即，关联问句和答案与特定事实三元组)。每条训练数据为(问句，答案，匹配事实三元组)(表示为(Q，A，T))形式的元组数据(如，Q：“诗人泰戈尔有什么成就？”，A：“印度作家，诺贝尔文学奖获得者。”，T：“泰戈尔，主要成就，诺贝尔文学奖”)。

蒸发冷却器湿球温度效率(以下简称湿球温度效率)

的计算式为：

（三）与生活实际脱节。物理知识其实是来源于生活，与我们的生活息息相关的。如果学生在学习的过程中，与生活实际脱节，就不能抓住解题中的关键，甚至无法得到题目所给出的重点信息，使学生无法正确的得出结果。而且在学习中，不与实际结合，也会使学生对于很多知识点的理解不够透彻，混淆知识。

式中

——湿球温度效率

湿空气在

轴方向的动量方程：

——蒸发冷却通道进口空气湿球温度，℃

控制方程包括质量守恒方程、能量守恒方程、动量方程。

3 数值模拟

由于蒸发冷却通道为左右对称结构，因此取1/2通道进行模拟。采用Fluent软件建立模型，基于有限体积法对控制方程进行求解，采用VOF多相流模型、

-

湍流模型、UDF自定义函数的Lee模型。

3.1 数学模型

蒸发冷却器包括10级半径为30 mm的滚筒，滚筒表面包覆厚度为2 mm的纤维材料。蒸发冷却通道几何模型的高×宽×厚为620 mm×40 mm×500 mm。实际上，几何模型的高度取10个滚筒直径之和即可，但为满足网格划分需要，模型上下两侧各多出10 mm。在分析蒸发冷却通道高度的影响时，用滚筒数量反映蒸发冷却通道高度。

将冷却通道内空气与湿表面的热湿传递简化为二维传热传质，简化后的几何模型见图3。对模型进行以下设定：水膜温度、水膜表面饱和温度近似为入口空气湿球温度

。流体为不可压缩流体，将流体流动和蒸发传热过程视为稳态过程。滚筒表面完全润湿，被一层薄水膜覆盖，忽略蒸发过程中水膜质量的变化。空气沿

轴方向均匀流入冷却通道。湿表面的水膜温度均匀不变。几何模型左右两侧为绝热面。流体流动采用无滑移速度边界。对于空气的流动忽略浮升力的影响。忽略空气中离散水珠对传热传质的影响。

湿球温度效率是评价蒸发冷却器冷却效果的评价指标。湿球温度效率越大，说明冷却效果越好。湿球温度效率越小，说明冷却效果越差。

水膜壁面湿空气的质量守恒方程为：

综合世界马拉松大满贯赛事来看，成功的马拉松赛事需要挖掘城市文化内涵，依托合理的路线设置，采用专业的赛事运营团队和强烈的服务意识，结合慈善活动塑造赛事品牌，获得商业青睐来寻求马拉松赛事的长久发展。

式中

——湿空气密度，kg/m

——

轴方向湿空气流速，m/s

当老人的听力下降已经引起交流障碍时，优先考虑为老人安装助听器并定期调试。属于外耳道耳垢堵塞时，应提醒老人去耳鼻喉科就诊。重度耳聋时考虑采用笔谈方式。

、

——

、

轴坐标，m

4.无论是总体，还是不同区域，亦或是不同时段，房价对物价的影响都为正，地价亦能通过房价传导机制对物价带来相应的影响，但影响的程度和方向会有所不同。房地产行业与其他行业之间存在重要且复杂的投入产出关系，房价的变动势必会对其他相关行业的成本产生显著影响，并最终影响这些行业生产的最终商品的价格，进而影响一般物价水平。此外，土地作为生产的关键要素之一，其价格的变动也会影响最终商品的成交价格，进而影响一般物价水平。

——

轴方向湿空气流速，m/s

——水膜向湿空气的传质速率，kg/(m

·s)

水膜向湿空气的传质速率

由Lee模型计算得到

。基于NIST热力学数据库，采用Fluent自定义函数UDF将湿空气饱和温度(热力学温度)写成与水蒸气分压力有关的函数。

水膜壁面湿空气的能量守恒方程为：

式中

,g

——湿空气的比定压热容，J/(kg·K)

——湿空气温度，℃

——湿空气有效热导率，W/(m·K)

——热源项，W/m

水膜壁面湿空气中水蒸气的质量守恒方程为：

式中

——湿空气含湿量，kg/kg

生态林业建设工作系统性比较强，需要长时间坚持检测林业的发展情况，发现林业建设过程中存在的病虫害等问题要实施科学的管理措施保护树木在生长过程中尽量少的受到外界因素的限制；应用林业技术对生态林业体系实现监测和管理，能够更好地预防，促进了生态林业的建设。要想减少林业有害生物对森林甚至生态带的破坏以及威胁，就应该对监测预警机制进行构建和健全，形成检疫御灾的科学系统，设立多元一体的防灾控灾体系。地方领导要重视对林业建设的经营和问题防治，实现对社会的更好服务。政府的考核评价指标中，也应该将对林业生物危害的防治能力纳入，以此来降低地区内的病虫害发生的概率。

由表1中的数据可知：聚苯乙烯泡沫板5次试验数据中，K的最大值为0.921 W/(m2·K)，最小值为0.865 W/(m2·K)，平均值为0.890 W/(m2·K)；真空玻璃5次试验数据中，K的最大值为3.337 W/(m2·K)，最小值为2.816 W/(m2·K)，平均值为3.105 W/(m2·K).试验数据较为稳定，波动范围较小.

式中

——湿空气有效动力黏度，Pa·s

在进口空气相对湿度40%条件下，不同进口空气干球温度的空气温降、湿球温度效率随进口空气流速的变化分别见图8、9。由图8、9可知，进口空气相对湿度一定时，不同进口空气干球温度的空气温降、湿球温度效率均随进口空气流速的增大而减小。在入口空气相对湿度、干球温度一定的情况下，增大空气流速虽然强化了空气与水膜间的传热，但空气与水膜间的接触时间明显缩短，热湿交换不充分。由于热湿交换不充分产生的影响更大

，因此流速增大导致空气温降、湿球温度效率下降。相同进口空气流速，进口空气干球温度越高，空气温降越大，湿球温度效率的变化不大。

——湿空气压力，Pa

——重力加速度，m/s

综上所述,根据实验结果,肿瘤坏死对患者病情有较为严重的影响,并且随着患者肿瘤T分期的增加,肿瘤实质性区的强化程度逐渐增加;且在实验结果中,非小细胞癌的CT强化程度,高于小细胞癌。

湿空气在

轴方向的动量方程：

笔者在实验室建立了蒸发冷却器的模型机(见图4)，滚筒半径为25 mm，滚筒数量为10个。将模拟计算结果与实验测试结果进行比较。

进口边界条件：

轴方向空气流速为进口空气流速

(见表1)，

轴方向空气流速为0，进口空气干球温度

见表1，进口空气相对湿度见表1。出口边界条件为自由出流。大气压为101.325 kPa。为方便分析，以空气相对湿度计算空气含湿量进行模拟。

3.2 模型验证

① 网格敏感性分析

采用Fluent软件建立蒸发冷却通道内的二维热湿传递模型，为了保证模型的准确性，对模型进行网格敏感度分析。将进口空气参数设置为干球温度36 ℃、相对湿度40%、流速2 m/s，当网格数量由2.5×10

个增至16.0×10

个后，即使网格数量继续增加，出口空气干球温度也基本不变。因此，网格数量选取16.0×10

个。

② 模型可靠性验证

湿空气的普朗特数取0.7。湿空气密度由理想气体混合物状态方程得到。

室外空气在风机(布置在蒸发冷却通道进口)的作用下被送入蒸发冷却通道，与滚筒表面纤维材料传质传热后，由出口排出。在蒸发冷却通道进出口分别布置温度、相对湿度、空气流速测量装置，分别测量进出口空气干球温度、相对湿度、流速。

实测时，滚筒表面纤维材料保持充分润湿，在出口干球温度稳定后采集数据。在进口空气流速为2 m/s、进口空气干球温度34.6～35.4 ℃范围，对出口空气干球温度进行实测。由实测、模拟结果可知，模拟结果与实测结果的平均相对误差为1.4%，这说明模拟结果可靠。

4 模拟结果与分析

4.1 空气速度场、压力场、温度场

在进口空气干球温度36 ℃、进口空气相对湿度40%、进口空气流速为2 m/s条件下，蒸发冷却通道内空气速度场、压力场、温度场分别见图5～7。出口空气干球温度为26.8 ℃，温降可达9.2 ℃，湿球温度效率达到80.2%，空气压力降为50.5 Pa。

由图5可知，滚筒的波峰、波谷对空气流动产生明显的扰动作用，使传热得到增强。在滚筒波峰处通道截面比较小，空气流速比较大，波谷处空气流速很小。

由图6可知，沿着空气流动方向，空气压力逐渐降低，在出口达到最低。

由图7可知，滚筒表面存在一层温度为进口空气湿球温度的饱和空气层，距滚筒表面越远，空气温度越高。沿着空气流动方向，空气温度逐渐降低，在出口达到最低。

4.2 影响因素

① 进口空气流速

在经济新常态下，经济的发展已离不开人才的推动，但人才的缺失已经成为阻碍宿迁市电子商务产业发展的重要原因。宿迁市政府应加大对高等教育的投入，可以加强与宿迁学院的合作，因宿迁学院属于地方性学校，其专业的开设可以更加符合地方特色和需要。针对电子商务专业，在开设传统课程的同时，可以开设更多的互联网前沿课程以及计算机技术等技术性课程，在条件允许的情况下，学校可以跨学科培养复合型人才，例如计算机专业和电子商务专业的交叉培养，可以使得学生既能懂新一代信息技术运用，又能懂电子商务的运营管理。

② 进口空气干球温度

在进口空气流速为2 m/s条件下，不同进口空气相对湿度的空气温降、湿球温度效率随进口空气干球温度的变化分别见图10、11。由图10、11可知，进口空气流速一定时，不同进口空气相对湿度的空气温降均随进口空气干球温度的增大而增大，增大幅度比较小。不同进口空气相对湿度的湿球温度效率，随进口空气干球温度的增大变化均不明显。相同进口空气干球温度，进口空气相对湿度越低，空气温降越大，湿球温度效率的变化不大。

总之，“两案两段八环节一量表”翻转课堂教学模式，能够充分激发学生自主学习的积极性，提高课堂教学的互动性、学生探究的主动性，使发展学生核心素养不再是空洞的口号，为学科教学变革提供了一种新的途径.

在进口空气干球温度为36 ℃条件下，不同进口空气流速的空气温降、湿球温度效率随进口空气相对湿度的变化分别见图12、13。由图12、13可知，进口空气干球温度一定时，不同进口空气流速的空气温降均随进口空气相对湿度的增大而减小。不同进口空气流速的湿球温度效率随进口空气相对湿度的增大而均基本不变。相同进口空气相对湿度，进口空气流速越小，空气温降越大，湿球温度效率越大。

④ 蒸发冷却通道结构

在进口空气干球温度36 ℃、进口空气相对湿度40%、进口空气流速为2 m/s、蒸发冷却通道宽度为40 mm条件下，不同滚筒数量对应的湿球温度效率见表2。由表2可知，蒸发冷却通道进口空气参数、蒸发冷却通道宽度一定时，湿球温度效率随滚筒数量增加而增大。

在进口空气干球温度36 ℃、进口空气相对湿度40%、蒸发冷却通道宽度为40 mm条件下，进口空气流速分别为1～4 m/s时不同滚筒数量对应的空气压力降见表3。由表3可知，进口空气干球温度、进口空气相对湿度、蒸发冷却通道宽度一定时，不同进口空气流速的空气压力降随滚筒数量增加而增大，进口空气流速越大增大幅度越明显。相同滚筒数量，进口空气流速越大，空气压力降越大。

在进口空气干球温度36 ℃、进口空气相对湿度40%、进口空气流速为2 m/s、滚筒数量为8个条件下，湿球温度效率随蒸发冷却通道宽度的变化见图14。由图14可知，蒸发冷却通道进口空气参数、滚筒数量一定时，湿球温度效率随蒸发冷却通道宽度增大而减小。

在软件接收机跟踪稳定后，利用本地生成的参考伪码xref(t)和解调后获得的基带信号yr(t)进行互相关运算可得到用于计算测距偏差的互相关曲线，对其进行归一化运算得到：

在进口空气干球温度36 ℃、进口空气相对湿度40%、滚筒数量为8个条件下，不同进口空气流速的空气压力降随蒸发冷却通道宽度的变化见图15。由图15可知，进口空气干球温度、进口空气相对湿度、滚筒数量一定时，不同进口空气流速的空气压力降随蒸发冷却通道宽度增大而减小，最终趋于稳定。进口空气流速越大，下降速率越快。

5 结论

① 对于蒸发冷却通道内空气速度场、压力场、温度场：滚筒的波峰、波谷对空气流动产生明显的扰动作用，使传热得到增强。沿着空气流动方向，空气压力逐渐降低，在出口达到最低。滚筒表面存在一层温度为进口空气湿球温度的饱和空气层，距滚筒表面越远，空气温度越高。沿着空气流动方向，空气温度逐渐降低，在出口达到最低。

② 进口空气流速的影响：进口空气相对湿度一定时，不同进口空气干球温度的空气温降、湿球温度效率均随进口空气流速增大而减小。相同进口空气流速，进口空气干球温度越高，空气温降越大，湿球温度效率的变化不大。

③ 进口空气干球温度的影响：进口空气流速一定时，不同进口空气相对湿度的空气温降均随进口空气干球温度增大而增大，增大幅度比较小。不同进口空气相对湿度的湿球温度效率，随进口空气干球温度增大变化均不明显。相同进口空气干球温度，进口空气相对湿度越低，空气温降越大，湿球温度效率的变化不大。

④ 进口空气相对湿度的影响：进口空气干球温度一定时，不同进口空气流速的空气温降均随进口空气相对湿度增大而减小。不同进口空气流速的湿球温度效率随进口空气相对湿度的增大而均基本不变。相同进口空气相对湿度，进口空气流速越小，空气温降越大，湿球温度效率越大。

⑤ 蒸发冷却通道结构的影响：蒸发冷却通道进口空气参数、蒸发冷却通道宽度一定时，湿球温度效率随滚筒数量增加而增大。进口空气干球温度、进口空气相对湿度、蒸发冷却通道宽度一定时，不同进口空气流速的空气压力降随滚筒数量增加而增大，进口空气流速越大增大幅度越明显。相同滚筒数量，进口空气流速越大，空气压力降越大。蒸发冷却通道进口空气参数、滚筒数量一定时，湿球温度效率随蒸发冷却通道宽度增大而减小。

进口空气干球温度、进口空气相对湿度、滚筒数量一定时，不同进口空气流速的空气压力降随蒸发冷却通道宽度增大而减小，最终趋于稳定。进口空气流速越大，下降速率越快。

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