自然工质种类对喷射器性能的影响

依据索科洛夫提出的喷射器经验公式的计算方法,优化设计2种不同结构尺寸的喷射器,在此基础上搭建了用于测量喷射器性能的实验台,研究自然工质种类对喷射器性能的影响。当喷射器的背压为3.9 MPa、工作流体温度为90℃、引射流体温度为30℃、工作流体压力的变化范围为8.0—10.0 MPa,引射流体压力变化范围为2.4—3.0 MPa时,对系统中喷射器喷射系数随工质种类(分别采用N_2,CO_2,R290)的变化规律进行了实验研究。实验结果表明:3种工质的喷射系数随工作流体压力和引射流体压力的升高而升高,并且在实验范围内以N_2为工质的喷射器喷射系数最大。     

旋转式和静态式填料塔脱碳性能实验研究

针对电厂烟道气CO_2吸收设备效率低的缺陷,从气液吸收平衡机理出发,提出旋转吸收填料塔和静态折流板式吸收填料塔,并自行搭建实验台进行对比实验研究,采用体积组成为20%MDEA+10%TETA+70%H_2O的混合胺液为吸收剂,以V(CO_2):V(N_2)=3:17的混合气为模拟烟气,在混合胺液温度40℃,模拟烟气流量0.5m~3/h的条件下,研究混合胺液流量、液体分布器转速及填料高度对模拟烟气中CO_2吸收效率的影响。结果表明,静态折流板式吸收填料塔具有更高的CO_2吸收效率,实验所得最高值达88.7%。     

几何结构参数对喷射器性能影响实验研究

在自行搭建的喷射器性能测试实验台上,以CO_2、N_2及R290为工质,通过改变喷射器喷嘴临界截面直径,总结喷射器喷射系数在不同的引射流体入口压力、工作流体入口压力及工质种类条件下的变化规律。实验设定工作流体温度为90℃,喷射器背压为3. 9 MPa,工作流体入口压力变化范围为8. 0—10. 0 MPa,引射流体入口压力变化范围为2. 4—2. 9 MPa,喷嘴临界截面直径变化范围为0. 68—0. 72 mm。实验结果表明:当保持喷射器的基本工作参数不变,引射流体入口压力为一定值时,喷射器喷射系数随喷嘴临界截面直径的减小而逐渐增大;当保持喷射器的基本工作参数不变,工作流体入口压力为一定值时,喷射器喷射系数随喷嘴临界截面直径的增大而逐渐减小;在相同工作压力下,喷射系数大小依次是N_2、CO_2、R290;在相同引射压力下,N_2、CO_2先达到稳定状态;在保持喷射器的基本工作参数不变时,工作流体入口压力及引射流体入口压力的提高对喷射器喷射系数均有提升作用。     

喷嘴临界截面直径对喷射器性能影响实验研究

依据索科洛夫等学者提出的经验公式对喷射器进行优化设计,搭建了用于测量喷射器性能的实验台,以CO2为工质,分别研究当工作流体压力在8.0~9.6MPa、引射流体压力在2.4~2.8MPa以及工作流体温度在70~90℃时,喷嘴临界截面直径对喷射系数的变化规律。实验结果表明：当喷射器背压为3.9MPa、工作流体温度为90℃、引射流体压力为2.4MPa、工作流体压力在8.0~9.6MPa时,喷射器的喷射系数随喷嘴临界截面直径的增大而减小;当喷射器背压为3.9MPa、工作流体温度为90℃、工作流体压力为10.0MPa、引射流体压力在2.4~2.8MPa时,喷射器的喷射系数也随喷嘴临界截面直径的增大而减小;且喷射系数理论值与实验值吻合度较好,误差在±3.75%范围内。当喷射器工作流体压力为10.0MPa、引射流体压力为2.7MPa、喷射器背压为3.9MPa、工作流体温度在70~90℃时,喷射系数随着喷嘴临界截面直径的增大而逐渐减小。另外,在保持喷射器的基本工作参数不变时,工作流体压力及引射流体压力的提高对喷射器喷射系数均有提升作用。     

基于FLUENT的涡流管内部场的数值模拟及旋流流动分析

以R41为工质对涡流管进行数值模拟,在最佳冷流率下分析了涡流管内部压力场、温度场以及流场的分布规律。模拟结果表明涡流管内部呈现明显的压力梯度和温度梯度及三维旋流流动状态,随着轴向距离的增加轴心区域压力逐渐增加而外缘区域压力逐渐减小,二者在轴向距离为60 mm后逐渐稳定为2.57 MPa;温度随着轴向距离的增加而增加,当轴向距离增加到50～60 mm时温度逐渐稳定在301 K左右;轴向速度方向存在明显的改变,并且随着轴向距离的增加转变程度逐渐降低,径向位置上随着压力差ΔP的增加轴向方向逐渐呈现逆流状态;切向速度随着轴向距离的增加逐渐减小,不同径向位置上切向速度随着压力的增加而增加。     

圆柱形混合室截面直径对喷射系数影响的实验研究

依据索科洛夫等学者提出喷射器计算的经验公式对喷射器进行优化设计加工,并自行搭建测量喷射器性能实验台。采用N_2、CO_2、R290 3种自然工质,研究了当扩压室直径为定值,实验压力为高压(10 MPa≤P≤100MPa)状态时圆柱形混合室截面直径变化对喷射器性能的影响规律。实验结果表明:当喷射器背压为3.9 MPa、工作流体温度为90℃、工作流体压力变化范围为8.0～10.0 MPa或引射流体压力变化范围为2.4～2.9 MPa、混合室截面直径在1.7～2.1 mm范围变化时,喷射器的喷射系数均随圆柱形混合室截面直径的增大而升高,且在实验工况范围内,以N_2为工质的喷射系数随圆柱形混合室截面直径变化趋势相对平缓。     

冷孔板直径与冷流率对涡流管流场的影响

以理想二氧化碳气体为工质,采用Standard k-ε湍流模型,对涡流管能量分离效应进行数值模拟。在此基础上,探究涡流管轴向、切向速度分布以及冷孔板直径与冷流率之间的关系。模拟结果表明:当进口温度为298.15 K、进口压力为6.5 MPa、冷流率μ为0.1—0.9、冷孔板直径R在1.5—3.5 mm范围变化时,随着冷孔板直径的增大,轴向速度逐渐增大,切向速度逐渐减小;制冷温度效应呈现先增大后减小的趋势、随着冷流率的增大,冷热流分界面逐渐增大,制冷温度效应呈现逐渐减小的趋势。     

喷嘴结构对涡流管性能的影响

采用FLUENT数值模拟方法,对不同喷嘴流道数涡流管进行三维数值模拟,得到喷嘴流道数目对涡流管制冷效应、制热效应及分离效应的影响规律,并对3流道渐缩型喷嘴、直线型喷嘴和阿基米德型喷嘴涡流管的性能、压力场及速度场进行模拟分析。结果表明:3流道喷嘴涡流管具有最佳能量分离性能;当模拟入口总压为3 MPa、冷端出口静压为2.5 MPa时,涡流管制冷效应随冷流率的增大而减小,制热效应及分离效应随冷流率的增加呈现先增加后减小趋势;相比直线型喷嘴和阿基米德型喷嘴,渐缩型喷嘴涡流管能量分离效果最佳;配有渐缩型喷嘴涡流管能获得更大的压力、切向速度和轴向速度。