D0I:10.13374/j.issnl00I63.2006.07.014 第28卷第7期 北京科技大学学报 Vol.28 No.7 2006年7月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jul.2006 气雾冷却系统中气封装置的几个基本参数设计 黄艳李谋渭张少军王邦文 北京科技大学机械工程学院，北京100083 摘要为了阻挡冷却过程中钢板上表面形成的薄水层的纵向流动，每组气雾冷却装置前后都布 置一排气封装置，迫使水流由钢板两侧流走，以保证得到平直的钢板板形.通过对气封装置中体积 流量、喷嘴宽度、出口速度、喷嘴到钢板表面的距离、单个喷嘴阻挡水流的速度等儿个参数的研究， 选择了合理的数值，降低了生产成本，得到了最佳挡水效果. 关键词钢板：气雾冷却：气封：喷嘴宽度 分类号TG156.1 在气雾、水雾冷却过程中，没有蒸发的小液滴 如图1所示 聚集在钢板上表面形成一层薄水层，随着钢板的 ,400 喷嘴宽度 运动或空气的扰动向周围流动，如果这部分水层 ●-lmm 不及时排出，就会造成钢板局部冷却不均匀，产生 。300 --1.5mm 女2mm 钢板瓢曲现象，为了防止气雾、水雾冷却形成的 水在钢板上表面的纵向流动，每组气雾、水雾冷却 装置前后各布置了一排气封装置以阻挡滞留水的 100 纵向流动，使之由钢板两侧流走 10 15202530 1 气封的几个基本参数和气封喷嘴 体积流量(m'.min) 的出口速度 图】喷嘴出口速度 Fig.I Nozzle outlet velocity 本文中所提及的体积流量均在标准大气压 下，而工厂提供的气压为0.4MPa,最大冷却钢板 2 气封模型的数值模拟 宽度为3000mm,每排气封装置气量范围10~30 m3min-1;简易喷嘴出口形状为矩形，喷嘴出口 流体向同一流体的无限空间喷出的射流一般 形状宽度分别为2,1.5,1mm,长度10mm;气封 称为自由淹没射流，矩形截面喷嘴喷出的射流称 喷嘴距离钢板上表面的距离h范围100~400 为二维自由射流山.气封装置的空气向自由空间 mm·从以上参数中，选择合适的气量、喷嘴宽度、 采用喷射二维平面湍流射流（平面射流为二维直 喷嘴到钢板表面的距离来阻挡滞留水在钢板上的 角坐标系)，不可压缩流动k一湍流模式，控制方 纵向流动，首先假设每排气封装置布置30个喷 程. 嘴，根据质量守恒定律，则V/4×60=30·S·va a1+0m=0, 式中，V为单位时间内体积流量，m3min1;”a ax ay 为出口的速度，ms;S为喷嘴出口的面积，m2. 司+ u ax ---+2 0ypx3x 以出口形状宽1.5mm,长10mm为例，在0.4 MPa下，V/4×60=30×1.5×10×10-6×va,即 ay十"a刘 得出1.5mm宽度喷嘴模型的出口速度.同样可 得出三种喷嘴宽度在标准大气压下的出口速度， 0业十3y u ax a ap a au 收稿日期：2005-03-24修回日期：2005-09-08 作者简介：黄艳(1975一)，女，博士研究生；李谋谓(1938-)男， ak u k=2 vak 教授，博士生导师 +u3-ka对十ay 十Pk一E
气雾冷却系统中气封装置的几个基本参数设计 黄 艳 李谋渭 张少军 王邦文 北京科技大学机械工程学院北京100083 摘 要 为了阻挡冷却过程中钢板上表面形成的薄水层的纵向流动每组气雾冷却装置前后都布 置一排气封装置迫使水流由钢板两侧流走以保证得到平直的钢板板形．通过对气封装置中体积 流量、喷嘴宽度、出口速度、喷嘴到钢板表面的距离、单个喷嘴阻挡水流的速度等几个参数的研究 选择了合理的数值降低了生产成本得到了最佳挡水效果． 关键词 钢板；气雾冷却；气封；喷嘴宽度 分类号 TG156∙1 收稿日期：20050324 修回日期：20050908 作者简介：黄艳（1975—）女博士研究生；李谋渭（1938—）男 教授博士生导师 在气雾、水雾冷却过程中没有蒸发的小液滴 聚集在钢板上表面形成一层薄水层随着钢板的 运动或空气的扰动向周围流动．如果这部分水层 不及时排出就会造成钢板局部冷却不均匀产生 钢板瓢曲现象．为了防止气雾、水雾冷却形成的 水在钢板上表面的纵向流动每组气雾、水雾冷却 装置前后各布置了一排气封装置以阻挡滞留水的 纵向流动使之由钢板两侧流走． 1 气封的几个基本参数和气封喷嘴 的出口速度 本文中所提及的体积流量均在标准大气压 下而工厂提供的气压为0∙4MPa最大冷却钢板 宽度为3000mm．每排气封装置气量范围10～30 m 3·min —1 ；简易喷嘴出口形状为矩形喷嘴出口 形状宽度分别为21∙51mm长度10mm；气封 喷嘴距离钢板上表面的距离 h 范围100～400 mm．从以上参数中选择合适的气量、喷嘴宽度、 喷嘴到钢板表面的距离来阻挡滞留水在钢板上的 纵向流动．首先假设每排气封装置布置30个喷 嘴根据质量守恒定律则 V／4×60＝30·S·v a． 式中V 为单位时间内体积流量m 3·min —1 ；v a 为出口的速度m·s —1 ；S 为喷嘴出口的面积m 2． 以出口形状宽1∙5mm长10mm 为例在0∙4 MPa 下V／4×60＝30×1∙5×10×10—6× v a即 得出1∙5mm 宽度喷嘴模型的出口速度．同样可 得出三种喷嘴宽度在标准大气压下的出口速度 如图1所示． 图1 喷嘴出口速度 Fig．1 Nozzle outlet velocity 2 气封模型的数值模拟 流体向同一流体的无限空间喷出的射流一般 称为自由淹没射流矩形截面喷嘴喷出的射流称 为二维自由射流［1］．气封装置的空气向自由空间 采用喷射二维平面湍流射流（平面射流为二维直 角坐标系）不可压缩流动 k—ε湍流模式控制方 程［2］： ∂u ∂x ＋ ∂v ∂y ＝0 u ∂u ∂x ＋v ∂u ∂y ＝— ∂p ρ∂x — 2 3 ∂k ∂x ＋2 ∂ ∂x vt ∂u ∂x ＋ ∂ ∂y vt ∂u ∂y ＋ ∂ ∂y vt ∂v ∂x u ∂v ∂x ＋v ∂v ∂y ＝ f g— ∂p ρ∂y — 2 3 ∂k ∂y ＋ ∂ ∂x vt ∂v ∂x ＋ ∂ ∂y vt ∂v ∂y ＋ ∂ ∂x vt ∂u ∂y u ∂k ∂x ＋v ∂k ∂y ＝ ∂ ∂x vt k ∂k ∂x ＋ ∂ ∂y vt σk ∂k ∂y ＋ pk—ε 第28卷 第7期 2006年 7月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．28No．7 Jul．2006 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2006．07．014
Vol.28 No.7 黄艳等：气雾冷却系统中气封装置的几个基本参数设计 .673. 十u=33a 3 气封装置气体流动规律分析 日uae 3e2 从图3可以看出，喷射速度随h增大而减 aye∂y P& k 小，在0~100mm之间速度迅速降低，而100~ 2 +22++ 400mm之间速度递减趋势变化比较缓慢.在入 ay、 ay 口体积流量较小的情况下(10m3min-),对称 u一ce 轴线的速度明显低于其他情况，随着入口体积流 其中，u和v分别为x及y方向的流速，p为时均 量的增大，速度变化曲线趋于一致，h为200~ 压力，k和e表示湍动能及耗散率，：为湍流粘性 400mm时，速度递减幅度都趋向平缓，h较小时， 系数，∫g为重力加速度；湍流模型的系数为c= 气流冲击钢板的平均速度较大，封挡滞留水的能 0.09,c1e=1.44,c2e=1.92,94=1.0,o=1.3. 力也强，但由于在冷却过程中，薄板如果冷却不均 有限体积法能较好地保证流动的守恒性·在 匀，板形会发生严重翘曲，运动的钢板很可能与气 控制方程中，对流项与扩散项的离散采用混合格 封装置的喷嘴发生碰撞，造成严重后果，所以五 式，源项则实施负斜率线性化离散，各变量的离散 不能太小 化方程组采用TDMA逐线扫描低松弛迭代法求 280: 2401 休积流量 解，连续方程和动量方程的联立耦合迭代求解则 200 -10 m2.min 采用SIMPLE算法，在对喷嘴外部空气自由射流 —20mmin' 1603 …25m3.min1 流场进行计算时，取喷嘴宽度截面的一半为x轴 120- 一30m2minl 对称流场进行数值模拟，采用非均匀交错网格系， 80 在喷嘴附近加密网格，远离喷嘴沿x轴方向网格 40 间距变大，这样可以保证计算精度的同时减少计 0.1 0.20.30.4 05 x/m 算时间，如图2所示计算区域，边界条件为)：(1) 喷嘴出口(AB)条件：AB为喷嘴的宽度的一半， 图31.5mm宽度喷嘴在对称轴上速度分布 假设进口时的速度均匀分布，(2)自由表面(BC) Fig.3 Velocity distribution curves of 1.5 mm nozzle on the symmetry axis 条件：自由表面近似为壁面u=v=0:考虑到壁 面附近速度较小，可不考虑壁面效应，近似取k= 图1可以看出，喷嘴宽度为1mm时，喷嘴出 e=0,压力p的x向导数为0.(3)出口边界 口速度明显高与其他两种宽度的喷嘴，在实际生 (DP)条件：当所取端面远离进口时，号”-号= 产中，作为气封的空气，净化程度不高，如果喷嘴 的宽度太窄，杂质、微尘不能被流动的空气顺利带 =-=0.(4掺入边界(CD)条件：当取 axax ax 走，就很容易造成喷嘴的堵塞，这样喷射的气流不 稳定，也不均匀，起不到阻挡滞留水的作用，不同 远离中心断面时亦可取分)一yy,) du-dv-dk-de-dp 宽度喷嘴在体积流量为25m3min-时（如图4）， (5)对称边界(AF)条件：沿x轴为对称，喷嘴到 都是在距离为0.1mm附近时，气流向周围掺混 钢板表面的距离 的速度接近最小，这就是说并不是一味的增大体 积流量就能增加气流在钢板表面的作用长度.在 图5中，h为300~400mm之间时，如果在相同的 作用范围内阻挡水流，h为400mm高度时的平 均速度反而更大，作用效果更好些，设计中既要 考虑节约气量，装置的结构合理布置，又要满足充 分挡住滞留水的流动，从而保证生产顺利进行· 图2气流自由喷射网格划分图 4 气封气流阻挡滞留水层的速度 Fig.2 Mesh diagram of free air jet 气体高速运动时的实际情况与绝热过程非常 相近[可，压强与密度的关系式为P=c0,其中Y 的值为1.4025，c为常数，气流喷射钢板时，冲击
u ∂ε ∂x ＋v ∂ε ∂y ＝ ∂ ∂x ∂ ∂x vt σε ∂ε ∂x ＋ ∂ ∂y vt σε ∂ε ∂y ＋ c1ε k pk— c2εε2 k pk＝vt 2 ∂u ∂x 2 ＋2 ∂v ∂y 2 ＋ ∂u ∂y ＋ ∂v ∂x 2 vt＝cμ k 2 ε ． 其中u 和 v 分别为 x 及 y 方向的流速p 为时均 压力k 和ε表示湍动能及耗散率vt 为湍流粘性 系数f g 为重力加速度；湍流模型的系数为 cμ＝ 0∙09c1ε＝1∙44c2ε＝1∙92σk＝1∙0σε＝1∙3． 有限体积法能较好地保证流动的守恒性．在 控制方程中对流项与扩散项的离散采用混合格 式源项则实施负斜率线性化离散各变量的离散 化方程组采用 TDMA 逐线扫描低松弛迭代法求 解连续方程和动量方程的联立耦合迭代求解则 采用 SIMPLE 算法．在对喷嘴外部空气自由射流 流场进行计算时取喷嘴宽度截面的一半为 x 轴 对称流场进行数值模拟采用非均匀交错网格系 在喷嘴附近加密网格远离喷嘴沿 x 轴方向网格 间距变大这样可以保证计算精度的同时减少计 算时间如图2所示计算区域边界条件为［3］：（1） 喷嘴出口（ AB）条件：AB 为喷嘴的宽度的一半 假设进口时的速度均匀分布．（2）自由表面（ BC） 条件：自由表面近似为壁面 u＝ v ＝0；考虑到壁 面附近速度较小可不考虑壁面效应近似取 k＝ ε＝0压力 p 的 x 向导数为0．（3）出口边界 （DF）条件：当所取端面远离进口时 ∂u ∂x ＝ ∂v ∂x ＝ ∂k ∂x ＝ ∂ε ∂x ＝ ∂p ∂x ＝0．（4）掺入边界（ CD）条件：当取 远离中心断面时亦可取 ∂u ∂y ＝ ∂v ∂y ＝ ∂k ∂y ＝ ∂ε ∂y ＝ ∂p ∂y ． （5）对称边界（ AF）条件：沿 x 轴为对称喷嘴到 钢板表面的距离． 图2 气流自由喷射网格划分图 Fig．2 Mesh diagram of free air jet 3 气封装置气体流动规律分析 从图3可以看出喷射速度随 h 增大而减 小在0～100mm 之间速度迅速降低而100～ 400mm 之间速度递减趋势变化比较缓慢．在入 口体积流量较小的情况下（10m 3·min —1）对称 轴线的速度明显低于其他情况．随着入口体积流 量的增大速度变化曲线趋于一致h 为200～ 400mm 时速度递减幅度都趋向平缓h 较小时 气流冲击钢板的平均速度较大封挡滞留水的能 力也强但由于在冷却过程中薄板如果冷却不均 匀板形会发生严重翘曲运动的钢板很可能与气 封装置的喷嘴发生碰撞造成严重后果所以 h 不能太小． 图3 1∙5mm 宽度喷嘴在对称轴上速度分布 Fig．3 Velocity distribution curves of 1∙5mm nozzle on the symmetry axis 图1可以看出喷嘴宽度为1mm 时喷嘴出 口速度明显高与其他两种宽度的喷嘴在实际生 产中作为气封的空气净化程度不高如果喷嘴 的宽度太窄杂质、微尘不能被流动的空气顺利带 走就很容易造成喷嘴的堵塞这样喷射的气流不 稳定也不均匀起不到阻挡滞留水的作用．不同 宽度喷嘴在体积流量为25m 3·min —1时（如图4） 都是在距离为0∙1mm 附近时气流向周围掺混 的速度接近最小这就是说并不是一味的增大体 积流量就能增加气流在钢板表面的作用长度．在 图5中h 为300～400mm 之间时如果在相同的 作用范围内阻挡水流h 为400mm 高度时的平 均速度反而更大作用效果更好些．设计中既要 考虑节约气量装置的结构合理布置又要满足充 分挡住滞留水的流动从而保证生产顺利进行． 4 气封气流阻挡滞留水层的速度 气体高速运动时的实际情况与绝热过程非常 相近［45］压强与密度的关系式为 P＝cρ γ其中 γ 的值为1∙4025c 为常数．气流喷射钢板时冲击 Vol．28No．7 黄艳等： 气雾冷却系统中气封装置的几个基本参数设计 ·673·
.674 北京科技大学学报 2006年第7期 50 aer Oer bwater wwervpe Ppns bgus gp 40 喷嘴觉度 SwaterSgus bwaerbgm werw gs Ver Pwater -I mm 30 --1.5mm 一2mm Pp,aer=aper;p为气体、水的密 20 度：U为气、水在钢板上的速度：Sg,Swer为气、 10 水相互作用的面积，即求得“wr·如果水随钢板 00.050.00.i50200.250.30 以最大速度0.5ms1前进，取°在标准大气压 m 时密度1.293kgm3(冲击区的空气密度大于这 图4三个宽度喷嘴在25m3min-1下x=400amm时速度分布 个数值)，这时只需要"=13.89ms时，就能 曲线 充分满足阻挡水流纵向流动的要求， Fig.4 Velocity distribution curves of three nozzles at 25 图7可以看出体积流量为l0m3min时，惟 m'.min,x=400mm 0.7r 0.6A 喷嘴宽度 50 -2mm ·-1.5mm 40 -=200mm 04 一1mm 一h-300mm 0.3 30 --h=350mm 一h=400mm 0,2 0. 0 10 00.050.100.150200250.30 m 0.050.100.150.200.250.30 wm 12 (b) 喷嘴宽度 一1mm 图51.5mm宽度喷嘴在25m3min1下速度分布 --1.5 mm Fig.5 Velocity distribution curves of 1.5 mm nozzle at 25 -2mm m'min 型0.4 区的压强远高于其他区域，在压强增大的区域，气 0.2 体的密度也随之变大，气雾冷却高温薄板时，部 %005000市0200230.30 wm 分液滴蒸发，而部分液滴聚集，滞留在钢板上，钢 1.6r 板以0~0.5ms1的速度前进，滞留水层在钢板 4 (c) 喷嘴宛度 上的流动速度通常很小，一般水层在钢板上纵向 12 一2mm --1.5mm 继续流动的长度在500~1000mm范围内时对钢 一1mm 0.8 板板形的影响不大，这时可以假设水层在整个钢 0.6 板宽度上均匀流动，水层厚度为心，如图6，为 0.4 单个气封喷嘴在钢板表面上的作用宽度，b为滞 0.2 留水层在钢板上纵向流动长度 %0s00oig0002s030 wm 图7三种宽度喷嘴在10(a),20(b),25m3min(c)x=400 mm时阻挡水流的速度分布曲线 Fig.7 Velocity distribution curves of hold-up water at 10 (a), 20 (b)and 25 m.min(c)x=400mm 有1mm宽度的喷嘴仅在很小的范围内起到作 图6单个喷嘴阻挡滞留水层的示意图 用，最大阻挡水流的速度也只有0.625ms-1.增 Fig.6 Diagram of single nozzle hold-up water layer 大体积流量到20m3mim一时阻挡水流的速度也 气流作用在钢板表面上阻挡滞留水层的前 随之增大，25m3min1时的效果则更好.从而得 进，必须满足68：S≤PSgm 出下面结论：体积流量增大，所挡水流的速度也越 大
图4 三个宽度喷嘴在25m 3·min －1下 x＝400mm 时速度分布 曲线 Fig．4 Velocity distribution curves of three nozzles at 25 m 3·min －1x＝400mm 图5 1∙5mm 宽度喷嘴在25m 3·min －1下速度分布 Fig．5 Velocity distribution curves of 1∙5mm nozzle at 25 m 3·min －1 区的压强远高于其他区域在压强增大的区域气 体的密度也随之变大．气雾冷却高温薄板时部 分液滴蒸发而部分液滴聚集滞留在钢板上钢 板以0～0∙5m·s —1的速度前进滞留水层在钢板 上的流动速度通常很小．一般水层在钢板上纵向 继续流动的长度在500～1000mm 范围内时对钢 板板形的影响不大．这时可以假设水层在整个钢 板宽度上均匀流动水层厚度为 w．如图6l 为 单个气封喷嘴在钢板表面上的作用宽度b 为滞 留水层在钢板上纵向流动长度． 图6 单个喷嘴阻挡滞留水层的示意图 Fig．6 Diagram of single nozzle hold-up water layer 气流作用在钢板表面上阻挡滞留水层的前 进必须满足［68］：υ 2 waterρwater Swater≤υ 2 gasρgas Sgas． 当 υ 2 water ρwater bwater wwater ＝ υ2 gas ρgas bgas wgas Swater＝Sgasbwater＝bgaswwater＝ wgasυ2 waterρwater＝ υ2 gasρgasυwater＝ υ2 gasρgas／ρwater；ρ为气体、水的密 度；υ为气、水在钢板上的速度；SgasSwater为气、 水相互作用的面积即求得 υwater．如果水随钢板 以最大速度0∙5m·s —1前进取 ρgas在标准大气压 时密度1∙293kg·m —3（冲击区的空气密度大于这 个数值）这时只需要 υgas＝13∙89m·s —1时就能 充分满足阻挡水流纵向流动的要求． 图7可以看出体积流量为10m 3·min —1时惟 图7 三种宽度喷嘴在10（a）20（b）25m 3·min －1（c） x＝400 mm 时阻挡水流的速度分布曲线 Fig．7 Velocity distribution curves of hold-up water at10（a） 20（b） and25m 3·min －1（c） x＝400mm 有1mm 宽度的喷嘴仅在很小的范围内起到作 用最大阻挡水流的速度也只有0∙625m·s —1．增 大体积流量到20m 3·min —1时阻挡水流的速度也 随之增大25m 3·min —1时的效果则更好．从而得 出下面结论：体积流量增大所挡水流的速度也越 大． ·674· 北 京 科 技 大 学 学 报 2006年第7期
Vol.28 No.7 黄艳等：气雾冷却系统中气封装置的几个基本参数设计 .675, 工厂提供的气量大，而有效作用宽度并没有明显 5 结论 的增加，这样大大增加了生产成本，所以应在20 (1)工厂提供一定的体积流量情况下，矩形 ~25m3min1之间进行调整比较合适，以节省气 喷嘴的宽度越大，喷嘴的出口速度越小，撞击钢板 量为目的，同时又都满足阻挡滞留水层在钢板上 的动量也越小，阻挡水流的速度也小，尽管喷嘴 的流动 宽度为1mm时，得到的计算结果很好，但在实际 生产中，喷嘴宽度如果太小，净化不彻底的空气夹 参考文献 带着管内铁屑，很容易堵塞喷嘴：喷嘴宽度为2 [1]原田正一，尾崎省太郎.射流工程学.北京：科学出版社， 1977 mm时，要想达到与1mm宽度喷嘴相同的出口速 [2]董志勇·冲击射流.北京：海洋出版社，1997 度，所需的体积流量就是1mm宽度喷嘴的2倍： [3]李东生，吴建国.平面射流的数值模拟，冶金能源，2001， 所以选择1.5mm宽度喷嘴，避免了上述缺点，出 20:42 口速度也比2mm明显增大， [4]查浦雷金CA.论气体射流.北京：科学出版社，1955 (2)气封喷嘴距离钢板表面高度的布置是很 [5]Terekhov V I.Numerical study of heat transfer in a laminar 重要的，在h较小时，气流冲击钢板的速度大，阻 mist flow over an isothermal flat plate.J Heat Mass Transfer. 2002,45.2077 挡水流的效果较好，但也可能造成了变形钢板在 [6]陈庆光，徐忠·湍流冲击射流流动与传热的数值研究进展。 前进过程与气封装置的喷嘴碰撞，导致冷却装置 力学进展，2002,32：92 破坏的严重后果：h增高，向周围掺混的速度变 [7]Soo S L.Multiphase fluid dynamics.Beijing:Science Press 大，作用在钢板表面的宽度也增加，在本文研究 and Hong Kong Gower Technical.1990 的条件下，h为400mm比较合理. [8]Beitelmal A H.The effect of inclination on the heat transfer (3)体积流量在20m3min以上时，均能达 between a flat surface and an impinging jet.Int J Heat Mass Transfer,1999,42:2489 到所需阻挡水流，当采用30m3min时，则要求 Some parameters design for the air-seal device in an air spray cooling system HUANG Yan,LI Mouwei,ZHANG Shaojun,WANG Bangwen Mechanical Engineering School.University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083.China ABSTRACI In order to hold up the thin water film formed by cooling process on the surface of a steel plate,an air-seal device is build up at the every row of the air-spray device,which leads the thin water film to flow away from the edge of the plate and gets the flat plate.Some parameters such as volume flux,nozzle width,outlet velocity,the height between nozzle and plate,and single nozzle hold-up water velocity were studied.The reasonable values were chosen,the cost was reduced,and the optimized which help to choose reasonable values,reduce the cost,and then get the optimum hold-up water effect was obtained. KEY WORDS steel plate;airspray cooling;air-seal:nozzle width
5 结论 （1） 工厂提供一定的体积流量情况下矩形 喷嘴的宽度越大喷嘴的出口速度越小撞击钢板 的动量也越小阻挡水流的速度也小．尽管喷嘴 宽度为1mm 时得到的计算结果很好但在实际 生产中喷嘴宽度如果太小净化不彻底的空气夹 带着管内铁屑很容易堵塞喷嘴；喷嘴宽度为2 mm 时要想达到与1mm 宽度喷嘴相同的出口速 度所需的体积流量就是1mm 宽度喷嘴的2倍； 所以选择1∙5mm 宽度喷嘴避免了上述缺点出 口速度也比2mm 明显增大． （2） 气封喷嘴距离钢板表面高度的布置是很 重要的．在 h 较小时气流冲击钢板的速度大阻 挡水流的效果较好但也可能造成了变形钢板在 前进过程与气封装置的喷嘴碰撞导致冷却装置 破坏的严重后果；h 增高向周围掺混的速度变 大作用在钢板表面的宽度也增加．在本文研究 的条件下h 为400mm 比较合理． （3） 体积流量在20m 3·min —1以上时均能达 到所需阻挡水流当采用30m 3·min —1时则要求 工厂提供的气量大而有效作用宽度并没有明显 的增加这样大大增加了生产成本．所以应在20 ～25m 3·min —1之间进行调整比较合适以节省气 量为目的同时又都满足阻挡滞留水层在钢板上 的流动． 参 考 文 献 ［1］ 原田正一尾崎省太郎．射流工程学．北京：科学出版社 1977 ［2］ 董志勇．冲击射流．北京：海洋出版社1997 ［3］ 李东生吴建国．平面射流的数值模拟．冶金能源2001 20：42 ［4］ 查浦雷金 C A．论气体射流．北京：科学出版社1955 ［5］ Terekhov V I．Numerical study of heat transfer in a laminar mist flow over an isothermal flat plate．J Heat Mass Transfer 200245：2077 ［6］ 陈庆光徐忠．湍流冲击射流流动与传热的数值研究进展． 力学进展200232：92 ［7］ Soo S L．Multiphase fluid dynamics．Beijing：Science Press and Hong Kong Gower Technical1990 ［8］ Beitelmal A H．The effect of inclination on the heat transfer between a flat surface and an impinging jet．Int J Heat Mass Transfer199942：2489 Some parameters design for the air-seal device in an air-spray cooling system HUA NG Y anLI MouweiZHA NG ShaojunWA NG Bangwen Mechanical Engineering SchoolUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China ABSTRACT In order to hold up the thin water film formed by cooling process on the surface of a steel platean air-seal device is build up at the every row of the air-spray devicewhich leads the thin water film to flow away from the edge of the plate and gets the flat plate．Some parameters such as volume fluxnozzle widthoutlet velocitythe height between nozzle and plateand single nozzle hold-up water velocity were studied．The reasonable values were chosenthe cost was reducedand the optimized which help to choose reasonable valuesreduce the costand then get the optimum hold-up water effect was obtained． KEY WORDS steel plate；air-spray cooling；air-seal；nozzle width Vol．28No．7 黄艳等： 气雾冷却系统中气封装置的几个基本参数设计 ·675·