在常减压系统减压塔中,如果在换热段采用喷嘴喷洒液相与上升的气相直接接触冷凝传热代替传统换热段填料,能够有效降低全塔压降,从而降低减压塔加热炉能耗,同时能够简化设备,减少设备腐蚀。然而目前对汽液直接接触冷凝换热的研究大多针对有固体传热壁面的汽液直接接触冷凝,如管内、微通道内、填料上的膜状冷凝,尚未有通过喷嘴分散液相形成的无固体壁面汽液直接接触冷凝传热的数值模拟研究。过冷液体喷雾-饱和蒸汽直接接触是一个伴随着液膜湍动、液膜破碎、汽液冷凝传热的复杂过程,而已有的相变模型对于该复杂过程的模拟不适用,目前对于该过程的传热系数、气液相流动形式的预测仍基于经验,限制了其工业应用。因此采用数值模拟方法研究过冷液体喷雾-饱和蒸汽直接接触冷凝传热对该过程的工业应用、传热设备的改造以及发展相变传热理论具有重要意义。建立了计算流体力学(CFD)模型,研究了由压力旋流式喷嘴形成的过冷液体喷雾和饱和蒸汽的直接接触水力学特性以及冷凝传热过程,在CFD模型中,采用流体体积分数(VOF)模型捕捉复杂的液体喷雾-蒸汽相界面,建立了基于气体动力学的相变模型模拟冷凝传热传质,提出了喷雾液膜-蒸汽的界面面积密度模型估算汽液接触面积。对比建立的CFD模型的模拟结果和相同操作条件下文献中的实验结果发现:轴向方向的无量纲温度分布差别在10%以内,模拟传热系数在实验的不确定性以内,验证了模型的准确性。对于喷雾水力学特性的研究表明:冷凝对于喷雾锥角几乎没有影响而对液膜厚度以及液膜破碎长度有较大的影响。在入口液相流量为0.04～0.08 kg/s,入口液相温度65℃以及气相温度100℃条件下,过冷液体喷雾-饱和蒸汽冷凝传热系数约为200 k W/m~2/K,比相同条件下的有固体传热壁面膜状冷凝传热系数大2倍以上。建立的数值模型为预测过冷液体喷雾-饱和蒸汽直接接触过程的温度场、传热系数和流动形式提供了可靠的方法,对于液体喷雾特性、相间传热系数变化规律的研究为该过程的工业化应用提供了参考。