近年来降膜式蒸发器因节能、环保、换热强等优点应用于中央空调行业的大中型冷水机组中,但存在制冷剂布液不均匀的问题导致性能未能充分发挥。喷雾冷却技术具有传热系数大、温度均匀性好、过热度小、临界热流密度高和循环流量低等特点,同时满足了降膜式蒸发器优化设计的多种需求,但目前的应用研究主要集中在电子散热和化工方向。本文借鉴电子元器件喷雾冷却和降膜蒸发中换热机理的研究,创新性地将喷雾射流蒸发引入制冷空调领域,用喷嘴喷雾射流的方式代替传统降膜蒸发器中布液器的功能,经过冷凝节流后的高压制冷剂液体通过喷嘴,在蒸发器里雾化成细小的液体,喷射在水平换热管管束上进行蒸发换热。其不仅具有分布更均匀,制冷剂使用量更少的优点,还具有极高的换热潜力。在经过大量的文献查阅以及实验模拟分析,本文搭建了可视化的水平管雾化蒸发实验台并且建立了相应的数学模型,通过实验和数值模拟对喷雾射流在水平管上的蒸发换热进行全面分析。论文主要内容如下:1.搭建可视化的水平管雾化射流蒸发实验台,使用R22作为制冷剂,在常规制冷循环的压力差工况下,制冷剂通过0.3mm孔径的喷嘴在蒸发筒内完成雾化射流蒸发的过程,通过可视蒸发筒可以明显判断制冷剂雾化状态良好。实验发现:在冷冻水进水温度不变的情况下,喷嘴前压力从0.8MPa~1.2MPa的范围内升高时,制冷剂充注量和吸气口压力随之升高,同时由于充液量的增加,铜管表面的制冷量也随之升高。实验证明了喷雾射流蒸发技术应用在制冷循环系统中的可行性。2.建立喷嘴雾化射流管束传热过程的物理模型及数学模型,采用CFD软件对实验中蒸发筒内的雾化射流蒸发过程进行仿真计算,通过不同工况下实验值与模拟值的比较,验证了模型的可靠性。在喷雾压力0.8MPa~1.2MPa,蒸发压力0.42MPa~0.584MPa运行工况范围内,随着喷嘴前压力的升高,经过喷嘴的液体制冷剂质量流量增大,导致所有管束表面的制冷量增加,但是由于最靠近喷雾中心的液滴浓度越大,会使各根管道间的换热不均匀性增大。3.建立喷嘴雾化射流单管的数值模型,采用0.6mm孔径的旋流雾化喷嘴,分别对影响换热性能的多种因素进行变工况计算。结果表明:液膜在管表面分为液滴打击区和液膜扩散区两部分,液滴打击区的液膜厚度较薄,液膜流动速度较快,热流密度和换热均匀性比液膜扩散区强;在喷雾压力1.2MPa~1.7MPa,蒸发压力不变时,喷嘴压力差越大,雾化液滴直径越小,液滴的速度越快;在50mm~100mm的范围内提高喷雾高度,会使布液面积增大,液膜厚度变薄,换热增强;管壁温度对换热影响显著,保持蒸发温度5℃不变,壁面温度从9.5℃提高到14.5℃,液滴打击区的平均热流密度从35kW/m2增加到90kW/m2;通过双喷嘴或四喷嘴干涉喷雾可以改善管表面换热均匀性。