制冷或热泵系统中节流后的两相冷媒进入蒸发器各盘管中经常会分液不均,导致制冷(热)能力、COP衰减。本文创新性地将雾化引入制冷领域,过冷液相冷媒经过雾化喷嘴节流并雾化成细小液滴,其不仅在两相分布上更为均匀,而且具有强化两相冷媒沸腾换热的潜力。本文搭建了雾化可视化、分液特性测量实验台以及建立了相应数学模型,对节流雾化及节流后的两相冷媒分配进行全面分析,并提出了初步优化方案。主要内容如下:一、搭建节流雾化可视化实验平台来对节流雾化可行性做直观地判断。实验通过透明可视玻璃腔确定选用0.4mm孔径精细雾化喷嘴进行节流雾化具有较好效果,同时也明确了节流雾化的主要影响因素以及建模计算的方向。二、鉴于可视化实验的结果,分别对喷嘴内部流动和外部雾化流场建立仿真模型,基于欧拉方法,对单个喷嘴节流雾化的相关特性进行分析,将流量或喷嘴出口速度分布、雾化流场速度分布、雾化流场湍动能(用于衡量喷嘴的雾化效果)作为喷嘴节流特性的衡量标准。模拟结果表明除喷嘴孔径变化对流量影响较大外,其余结构因素的变化对节流雾化的影响相较于模拟运行工况带来的影响较为微弱,可以忽略,并且降低蒸发温度及过冷度,提高冷凝温度均对雾化也有一定的促进作用。三、根据单个喷嘴节流特性的具体模拟结果,对节流雾化装置进行了设计,并采用稠密离散相模型对初步设计的新型节流雾化装置进行建模计算。同时搭建分液性能测试平台,对分液特性进行测量并进行模型验证,模拟计算结果与实验结果相比,所有实验工况相对误差低于20%,相对误差平均水平在15%以内,证明了模型的准确性。四、利用所建立的计算模型,进一步分析运行工况因素以及结构因素对两相分配的影响。结果表明大部分模拟运行工况下分液特性均能达到压降式和离心式分液头的分液水平,最优可达到储液式分液头的分液水平。结构因素有雾化腔高度和直径、出口短管管径与长度,计算结果将影响因素从大至小进行排列,发现雾化腔体积适当缩小,适当拓宽出口管径能将两相分配特性最大提升20%。五、根据对结构影响的分析,继续对节流雾化装置两相混合区域以及末端出口支管进行优化研究。将节流雾化装置体积缩小74.5%,出口支管管径扩大67%,最大液相和气相流量偏差波动范围缩小到0.07～0.J5和0.04～0.16,两相分配水平接近储液式分液器的水平,均匀性和稳定性均获得较大提升,达到较高标准。