主喷嘴直径对蒸汽喷射器性能的影响

利用FLUENT软件对蒸汽喷射器复杂的内部流场进行数值模拟计算,并对喷射器内部流体流动过程中压力、速度等参数的变化规律进行分析研究,重点讨论了混合蒸汽压力和主喷嘴出口直径的变化对蒸汽喷射器引射性能的影响。结果表明：蒸汽喷射器存在一个临界出口压力,主喷嘴出口直径存在一个最优范围,此时喷射器的引射性能达到最佳,而且激波的耗散损失较小。     

主喷嘴直径对蒸汽喷射器性能的影响

利用FLUENT软件对蒸汽喷射器复杂的内部流场进行数值模拟计算,并对喷射器内部流体流动过程中压力、速度等参数的变化规律进行分析研究,重点讨论了混合蒸汽压力和主喷嘴出口直径的变化对蒸汽喷射器引射性能的影响。结果表明:蒸汽喷射器存在一个临界出口压力,主喷嘴出口直径存在一个最优范围,此时喷射器的引射性能达到最佳,而且激波的耗散损失较小。     

蒸汽喷射器混合室两相流动的数值模拟

应用适用于跨声速流动的湿蒸汽两相流模型对蒸汽喷射器内流体的流动进行了数值模拟研究。重点研究了蒸汽喷射器混合室内流体的流动过程,并比较了采用湿蒸汽模型和理想气体模型计算结果差异。研究结果表明,湿蒸汽模型中,蒸汽喷射器引射系数略高于理想气体模型的,混合室内喷嘴出口和引射蒸汽入口附近激波产生的局部高压明显小于理想气体模型的,工作蒸汽速度、温度的降低也要比理想气体模型的小。     

蒸汽喷射器混合室两相流动的数值模拟

应用适用于跨声速流动的湿蒸汽两相流模型对蒸汽喷射器内流体的流动进行了数值模拟研究。重点研究了蒸汽喷射器混合室内流体的流动过程,并比较了采用湿蒸汽模型和理想气体模型计算结果差异。研究结果表明,湿蒸汽模型中,蒸汽喷射器引射系数略高于理想气体模型的,混合室内喷嘴出口和引射蒸汽入口附近激波产生的局部高压明显小于理想气体模型的,工作蒸汽速度、温度的降低也要比理想气体模型的小。     

基于正交设计的反吹喷嘴动力特性分析

为优化反吹喷嘴的反吹效果,针对引射器与喷嘴的结构尺寸进行了多维度模拟实验。为使模拟简化且有效,采用正交试验设计法指导数值模拟。分别研究了喷嘴直径、收缩段长度、引射器收缩段长度和直径、混合段长度和直径、扩压段长度和直径、喷嘴直管直径之比对引射器性能的影响。结果表明:喉部长度与喷嘴直径比应避开1.5~2.5,L_4的无量纲值保持在1.0附近有利于提高引射系数。     

低压气井排水采气用喷射器的性能

目前传统排水采气工艺对于低压气井的适应性较差，为解决此问题，本工作提出了一种新型的喷射器复合排水采气工艺。通过采用高压气体作为驱动流体，防止二次污染，并通过与泡排组成复合工艺的方式解决效率低下的问题，其中喷射器技术是核心。采用数值模拟的方法，以引射比为性能指标，通过对喷射器气相内部流场流动特征进行分析，得到了喷射器的结构尺寸、运行工况对喷射器引射比的影响规律。结果表明，喷射器在引射过程中存在抽吸作用和剪切加速作用；剪切加速作用只能使引射流体最多被加速至音速；在壅塞工况下，喷射器运行表现主要由抽吸作用决定，增加喷嘴渐扩段锥度和面积比，能减缓壅塞工况。运行工况主要通过影响激波强度与喷射器运行状态影响喷射器运行表现，工作压力的增大和出口压力的下降均会提高引射比，但会导致壅塞状态的发生。壅塞工况下，引射比受工作压力影响且与出口压力无关。     

新型旋流引射喷嘴数值模拟及结构优化

提出并设计了一种应用于喷雾冷却塔的新型旋流引射喷嘴,利用Fluent软件对喷嘴内部流场进行两相流数值模拟,并实验测量了不同压力下的进水流量和引射空气流量,实验数据与模拟结果具有较高的吻合度,最大相对误差低于10%,验证了数值模拟的准确性。随后利用该方法得到了不同结构参数下喷嘴内部流场的仿真值,重点研究了旋流片螺旋升角、混合管直径和长度以及扩散管长度对喷嘴空气引射性能与流动特性的影响规律,从而对喷嘴结构进行优化。模拟结果表明:为使喷嘴取得最佳的引射性能,同时保证较大的出口速度,旋流片螺旋升角的最优取值范围为35°—45°,混合管直径为2.5—3倍喉嘴直径d,混合管长度为(4.5—7)d,扩散管长度为(1.5—4.5)d。     

蒸汽喷射器用双喷嘴结构性能的数值研究

运用CFD数值模拟的方法研究了第二喷嘴进出口截面大小对喷射效率的影响,并对比研究了不同工作流体压力下普通喷嘴结构和双喷嘴结构对蒸汽喷射器操作性能的影响。计算结果表明,在相同的操作条件下,双喷嘴结构能有效地提高喷射器的喷射系数。同时,第二喷嘴进出口截面以及第二喷嘴出口长度存在一最佳值,对应于最大喷射系数。并且这种喷嘴结构能有效改善由于工作流体压力降低而造成的设备操作性能恶化,提高蒸汽喷射器运行的稳定性。     

机械加压蒸汽喷射器的性能分析

针对蒸汽喷射器在一定工作蒸汽压力下存在引射极限的问题,提出了在传统蒸汽喷射器的引射蒸汽吸入段设置风机用以提高喷射器的引射推动力。通过对机械加压和传统蒸汽喷射器性能的比较,研究了截面积比、工作蒸汽压力和蒸发温度对机械加压喷射器性能的影响,同时对机械加压喷射器的经济性进行了评价。结果表明,吸入段机械加压使喷射器的引射系数和有效能利用率都得到了提高,当截面积比为9.0,蒸发温度为98℃时,与传统喷射器相比,机械加压喷射器引射系数平均增加2.3%,有效能利用率平均提高1.1%。随着截面积比、工作蒸汽压力以及蒸发温度的升高,机械加压喷射器的引射系数均有所增加。经济评价得,机械加压后喷射器系统节省的蒸汽费用是风机运行消耗电费(即产出/投入)的4.5倍。     

不同出入口条件下气液喷射器喷射性能的数值模拟

针对气液喷射器传统二维几何模型和模拟中未考虑温度导致气液相变的不足,建立三维几何模型,导入考虑时间、温度影响的气液相变UDF程序,用CFD软件模拟气液喷射器喷射性能.40000 s条件下有相变的模拟结果与实际情况符合较好.改变气液喷射器出入口气液相的速度和压力条件,得到气液喷射器轴线速度、压力、温度、引射比及气液相体积分数等参数.结果表明,随液化天然气(LNG)入口速度增加,气液喷射器引射比增大,合理的LNG入口速度能使喷射器内各相体积分数及引射比趋于稳定,有利于喷射器正常喷射;随混合出口压力增加,引射比减小,LNG体积分数增大,过大的出口压力会导致气液喷射器内喷射偏斜、扩散室出口气相闪蒸汽(BOG)液化现象,不利于喷射器正常喷射.液相入口速度11~12 m/s、混合出口压力0.101~0.304 MPa时,气液喷射器喷射性能最优.     

可调式空气喷射器的数值模拟

针对喷射器变工况调节的需求,对四喷嘴及带有喷嘴位置调节功能的可调式空气喷射器进行了数值模拟研究。分析了同时工作喷嘴个数和喷嘴出口距离对喷射器喷射系数的影响规律。结果表明,采用多喷嘴设计及调节喷嘴出口距离可实现喷射器变工况调节;同时工作喷嘴数目越多,喷嘴出口距离越大,喷射系数越高;工作喷嘴数目过少时,会出现引射能力不足,喷射系数接近于0,喷嘴出口距离过小时会出现气体倒流,喷射系数为负的情况。可调式空气喷射器需通过合理设计结构并测试得出性能曲线,按照性能曲线实现变工况调节。     

液-液喷射器性能优化及内部流动特性分析

为了探索液-液喷射器的性能优化问题,改变喷射器喷嘴结构和射流类型,设计并建立了4种喷射器的三维模型,采用大涡模拟方法对4种模型进行模拟,得到各喷射器的内部流动特性及工作性能。工作流体从喷嘴射入吸入室,压力沿轴线呈现对称性的下降趋势,使得引射流体被卷吸进入喷射器并与工作流体进行掺混。随着两股流体的混合,势流核心区缩小,中速流体区域扩大,最终在扩散段内完成混合。通过分析各喷射器的内部流动特性,比较出4种喷射器的性能优劣。结果表明:椭圆喷嘴脉冲射流喷射器的卷吸性能、混合性能、效率均优于其他3种喷射器。     

关于蒸气喷射器的特性和性能计算方法

本文叙述了蒸汽喷射器的特性,并对吸入和压缩过程进行了实际的计算。蒸汽喷射器的特性蒸汽喷射器的特性是随着外部条件而变化的。图1是保持蒸汽压力与吸入气量一定,而仅改变扩散器背压所测得的数值。来自喷嘴的高速蒸汽将引射气体吸入并加速,通过扩散器的收缩部、喉部和扩大部。在喉部以大于音速连续进入的情况下,混合室及收缩部的压力应该完全不受背压的影响,图1就是表示背压达到600毫米汞柱的状态,称为高真空特性。在喉部以小于音速进入时,或者,虽以大于音速但却是不连续的流体     

动量增强型喷射器性能实验与分析

基于增大混合区域,增强动量交换效率的优化思想,添加三维扰流元件的动量增强型喷射器能够提高设备性能。以此为研究对象,本文在空气介质下对其性能进行了实验和数值计算研究。相较传统喷射器,动量增强型喷射器能显著提高喷射器单体设备性能。在超音速情况下,驱动流量不受影响,实验测定动量增强元件在增压性能变化不大的情况下,提升临界区引射率E_R达5%,数值计算结果与模拟结果吻合。对数值计算所得流场分析发现：在喷射器驱动喷嘴尾部设置动量增强元件,一方面能够使流体混合边界出现花瓣形褶皱,增大流体混合面积,同时增厚混合区域达39.28%,整体拓展混合空间;另一方面,动量增强元件能够促使驱动流体轴向速度转化为周向、径向速度,诱发周向旋流,增强径向扰流,变喷射器传统二维动量交换为三维动量交换。动量增强元件亚声速情况下,引射性能进一步提升,但其临界压力点降低,增压能力损失。     

考虑温度相变气液喷射器喷射性能瞬态模拟

针对以往稳态法和未考虑温度相变研究气液喷射器性能的缺陷,利用CFD软件,导入受温度影响的UDF相变程序,进行欧拉法瞬态气液喷射器性能影响的数值模拟,得到随时间变化的混合管入口中心固定点湍动能、湍流耗散率和喷射器的引射比、加热系数及含气率,数值模拟与实验结果吻合较好。结果表明:气液喷射器两相流体气化、液化效果及喷射性能,不仅取决于冷热流体的冷热量,还与喷射器运行时间密切相关。对于文中所述气液喷射器,当t10 000 s时,喷射性能参数不稳定,不能进行正常喷射;当10 000 st40 000 s时,湍动能及湍流耗散率趋于稳定,瞬态且有气液相变参与的引射比及加热系数符合实际周期相变化规律;当t=40 000 s时,湍流耗散率达到最低值,液化效果最强,喷射器喷射效果最好;当t40 000 s时,湍流耗散率增加,喷射性能有所降低。     

液-汽喷射器吸入段机械加压提高引射性能

通过对液-汽两相喷射器吸入段进行机械加压,探讨了系统的引射性能的变化。实验结果表明,通过对喷射器吸入段进行机械加压能够提高系统的引射性能,且工作水温度越高,机械加压后引射性能提高越明显。当工作水温度≥75 ℃时,机械加压方式吸入蒸汽流量是加压前的3.80～5.35倍,工作水的升温幅度比传统方式提高了1.3～5.5 ℃,单位工作水流量吸收的热量提高了2803～5051 kJ/kg。此外,与传统方式相比,吸入段机械加压方式节约的蒸汽费用是所耗电费的20倍,提高了系统的经济效益。     

蒸汽喷射压缩器的变工况特性分析

蒸汽喷射压缩器工作特性对系统性能产生很大的影响。文中采用气体动力函数法,建立了蒸汽喷射压缩器变工况特性数值计算模型,对热压缩海水淡化系统中的蒸汽喷射压缩器的变工况性能进行了计算,分析了工作蒸汽压力、引射压力、混合蒸汽压力对喷射系数的影响。计算结果表明,当压缩蒸汽的压力低于一定值时,喷射系数保持不变;喷射压缩器特性对蒸发压力的变化最为敏感,引射压力的微小变化将导致喷射器性能的明显变化;而提高工作蒸汽压力,在一定范围内可以提高喷射器的性能,但超过一定数值后反而会引起喷射器性能的降低。与试验结果对比表明,采用该方法能够正确地预测喷射压缩器的工作性能。     

喷射器结构改进及制冷应用的研究进展

为了使喷射器适应更广的运行范围、获得更佳的引射率或升压比,从结构改进入手提升喷射器性能在近年来成为研究热点。文章通过文献综述的方法,对现有喷射器结构改进在设计、模拟和制冷应用层面的研究进展进行了梳理。首先,对喷射器结构改进设计中应用的数学模型进行了归纳;其后从几何特征和流变特性两方面,对结构改进后的喷射器模拟研究进行了汇总,梳理了喷嘴出口位置、喷针位置和混合室长度等结构要素对喷射器性能的影响;最后,对结构改进喷射器应用于制冷领域中的代表性实验研究也进行了回顾。文章对喷射器结构改进技术发展的回顾与展望可服务该领域内工程实践的深化。     

文丘里引射反应器的喷嘴优化及压降分析

为解决黄磷脱砷系统中搅拌反应器反应不充分的问题,根据其工艺需求,研制出一种新型反应器--文丘里引射反应器,并将其用于贵州某黄磷厂的中试实验中.利用CFD数值模拟软件FLUENT的Realizable k-ε湍流模型和欧拉两相流模型,在经验公式范围内,对4种不同喷嘴出口直径(分别为6、8、10和12 mm)条件下的压降变化进行了研究和考察.结果显示,利用中试装置得到的相关实验数据与数值模拟结果基本吻合,说明数值模拟的结果是可靠的;随着喷嘴出口直径的增大,面积比减小,反应器所形成的压力比越大,驱动能力越强,同时工作效率也越高;喷嘴直径越小,产生的压力降越大,局部能量损失也越大,分散混合效果越好.根据模拟结果,为黄磷脱砷系统中文丘里引射反应器的工业放大设计提供了参考依据.     

蒸汽喷射压缩器的变工况特性模拟与分析

采用改进热力学,建立了蒸汽喷射压缩器变工况特性数值计算模型。结合水蒸气物性程序,对热压缩海水淡化系统中的蒸汽喷射压缩器的变工况性能进行了计算,分析了工作蒸汽压力、引射压力、混合蒸汽压力的变化对引射系数的影响。计算结果表明,当压缩蒸汽的压力高于设计值时,引射系数随压缩压力的增大而减小,而当压缩低于设计值时,引射系数保持不变;提高引射蒸汽压力会引起引射系数的增大;主动蒸汽压力偏离设计值时,主动蒸汽压力的降低（低于设计值）或提高均会引起喷射器性能的降低。