过热蒸汽管道喷雾冷却特性数值分析

摘要

针对蒸汽管道中喷雾冷却效果不佳及冷却后蒸汽温度分布不均匀问题，采用离散相模型对喷雾冷却过程进行数值模拟，研究了喷雾初始粒径、冷却水流量及喷嘴数对冷却过程的影响。首先，验证数值模型的有效性并设计正交实验；然后，通过极差分析探究不同参数对温度降低量、温度不均匀程度及液滴蒸发率的影响规律；最后，探讨液滴粒径不同导致的蒸发破碎现象差异对液滴蒸发率的影响。仿真结果表明：当粒径从50μm增大到200μm时，受到的曳力和撞击壁面引起的二次破碎影响逐渐增强，且随着液滴粒径的增大呈现先减小后增大趋势；冷却水雷诺数每增加439.04,管道出口平均温度降低约2 K;喷嘴数对出口温度分布的不均匀程度影响较大，当喷嘴数为2时，温度分布最不均匀，喷嘴数为4、冷却水雷诺数为4 443.2、粒径为50μm时，冷却效果最优，温度分布最均匀。该研究可为明晰管道内喷雾冷却的影响因素及指导工程中减温器的选择提供理论基础和参考。

关键词

喷雾冷却 / 正交实验 / 离散相模型

基金资助

国家重点研发计划资助项目(2023YFC3806401); 陕西省重点研发计划资助项目(2024PT-ZCK-49)