赵志祥，张铱鈖，蔡业彬

1 前言

水膜蒸发冷却技术是通过传热表面液体薄膜的非饱和蒸发、相变引起的潜热变化的方式带走热量，其改变了传统的显热散热方式，使传质传热与显热传热得到了有效结合［1］。水膜式蒸发冷凝器是在传统空冷器的基础上，应用了水膜蒸发冷却技术，使水冷、空冷、传质冷却三者达到高效结合的一种冷凝器，它具有环保、高效、节能、安装占地面积小等优点，因此被广泛应用于冶金、空调、石化、电力、化工、建材等领域［2，3］。

倾斜管式水膜式空冷器（图1）能够克服传统空冷器中因水膜分布不均而造成的管束中间与两端传热效率不一致以及局部干斑与腐蚀等问题［4］，同时倾斜管式可降低工作阻力，增强传热效果，有利于凝结液体的及时流出，防止因凝结水不能及时排开而出现背压升高，冷凝管破损等问题［5］，保证设备的正常运行与安全。近年来，国内外许多专家学者对管式蒸发冷凝器的研究表明：管型及换热管的布置方式对管外水膜分布及传热效果有着可观的影响［6~12］。然而，目前的研究主要集中在水平管方面，而对于更具优势的倾斜管形式蒸发式冷凝器的研究则极少，利用数值计算方法对其传热传质过程的研究就更为有限。

图1 倾斜管式水膜蒸发式空冷器

本研究利用CFD流体力学计算软件Fluent，基于其VOF方法对水平椭圆管外降膜试验数据进行了验证，并且对倾斜椭圆管外成膜情况进行了模拟研究，分析得出了入口流量一定时，椭圆管的迎面风速和倾斜角度对管外液膜分布、厚度的影响，为开发基于倾斜椭圆管的蒸发空冷装备做了探索性研究。……