唐小伟

（兰州物理研究所，真空低温技术与物理重点实验室，甘肃 兰州 730000）

1 引言

雾化喷射冷却技术是一种高效快速的强制冷却手段。长期以来，雾化喷射冷却技术在工业上的应用主要集中在动力、化工、冶金等各个方面，并且取得了显著的经济效益。工业上雾化喷射冷却应用较早的是高炉降温，它利用雾化水射流对炉体进行降温，这种技术同以往的各种冷却手段相比，具有更好的制冷效果和经济性（如图1所示）。

图1 雾化喷射冷却示意图

图2 不同换热方式的换热系数

2 雾化喷射冷却机理分析

雾化喷射冷却技术是将制冷工质通过雾化喷射组件雾化为微小液滴群后喷射到待冷却物体的表面上，以强制对流及沸腾方式实现的冷却。它具有冷却效率高（如图2所示）、冷却温度均匀、对被冷却面形状无任何要求等优点。由于制冷工质与被冷却面直接接触，因此雾化喷射冷却技术不仅具有冷却效率高和温度梯度小的潜在优势，而且没有接触热阻。已有的研究表明，雾化喷射冷却效果受雾化特性、喷嘴与被冷却面之间距离、制冷剂质量流量、制冷工质热物性参数等多种因素影响。

雾化喷射冷却是大量雾化后的微小液滴群撞击被冷却壁面的行为，这是一个非常复杂的物理过程，其换热机理十分复杂，众多影响因素相互牵连，给实验研究带来了很大困难。雾化喷射组件是整个雾化喷射冷却系统的核心部件，制冷工质经雾化喷射组件完成部分节流循环，雾化后经喷嘴高速喷出，同周围环境充分热交换吸收大量的热量，达到降低环境温度的目的。……