气液喷射器性能研究及结构优化

气液喷射器的工作性能,主要在于其混合室与喷嘴出口截面比以及喷射器进出口压降的影响。为考虑结构尺寸和进出口压降对喷射器性能的影响,对气液喷射器中两流体的混合状态进行了仿真计算,对两相流体在混合环境中的压强、流速等分布图的性质开展了具体的研究,并针对不同的气液流量比、混合室长度、混合室直径的喷射器结构的特性开展了比较,得到其工作效率和压降都随气液比、混合室长度以及直径增加而升高。但在效率升高同时,压降也随之上升,导致混合管内壁流效应和流体间的摩擦阻力均增大,使其工作效率大大降低。最后利用多目标优化设计,在保持喷射器高效率同时降低其压降,得到了三组混合室直径以及长度的最佳值,与初始结构对比,使其效率平均提高了24.25%,压降平均降低了88.43%。     

汽液喷射器特性研究的进展与现状

介绍了汽液喷射器的特点、实际应用及其性能研究的意义.对影响喷射性能的结构参数和状态参量进行了分析讨论,根据汽液喷射器的实验理论研究整理了一些与喷射性能有关的主要结果.论述了凝结激波产生的机理及对汽液喷射器出口压力提高的作用,在此基础上阐述了升压的原理及特点.针对经验模型在处理汽液喷射器内复杂的两相流动及相变中存在不足,提出利用直接接触凝结理论求解通用两相流控制方程,并对求解的一些关键问题,如采用平均凝结换热系数计算相间质量传递及利用汽羽确定各相体积分数等进行详细论述.     

喷射器结构分析及两类喷射器性能比较

对气力输送喷射器内部流场进行了模拟,从数值计算的角度分析了影响喷射器性能的几个重要因素,并介绍了一种新型的同心气力输送喷射器,将其与传统的气力输送喷射器进行了比较,得出了这种喷射器的优点和实际操作中需要注意的问题。     

液-汽引射器内液汽混合过程压力及汽液分布特性研究

为了明确液-汽引射器在工作过程中压力及液汽分布特性,采用混合多相流模型及标准k-ε湍流模型,建立了液-汽引射器三维数值计算模型,对液-汽引射器内部的压力及液汽流动状态进行了分析模拟,得到了不同工作流体参数下引射器内部压力及汽液分布规律。研究表明:沿引射器水平中轴线方向,压力及汽相体积分数随工作流体压力的增大而减小,随工作流体温度及流量的变化基本不变;沿引射入口轴线方向,吸入室的压力随工作流体压力的增大而减小,随工作流体温度及流量的变化几乎不变;沿引射入口轴线方向,汽相体积分数随工作流体压力及温度的变化较小,随工作流体流量的增大而增大。研究将有助于掌握液汽引射器内部压力及汽相体积分数的变化规律,有助于引射器的科学设计和运行。     

环周进水汽_液两相喷射性能优化

基于环周进水型汽-液两相喷射器流动机理的分析,研究并发展了一种新的喷射器优化的方法。采用在圆柱段混合室壁面上增加侧向孔的方式,使外界环境的低温水通过侧向孔进入混合室,形成二级引射,从而提高喷射系数。设计了以湿蒸汽为工作蒸汽的实验台和多喷嘴喷射器作为实验元件,湿蒸汽的压力在0.15～0.4 MPa范围内,湿蒸汽干度在0.25～1范围内,实验比较了优化前、后试件的性能,结果表明:在相同的蒸汽干度下,喷射系统实现了阶跃性的增长,且随蒸汽干度的增大,喷射系数提高的幅度增加,验证了采用该优化方法提高喷射性能是可行的。     

气-液喷射器工作参数的数值模拟

建立了气-液喷射器工作过程的一维稳态模型。运用数值计算方法对模型进行求解,采用Nabil Beithou等中的定解条件,计算了水为工质时的气-液喷射器内轴向压力分布。计算结果表明,本模型得到的气-液喷射器轴向压力分布与相同条件下Cattadori的实验值吻合较好；以实验结果为基准,本模型蒸汽喷嘴数值模拟结果比Nabil Beithou等的结果大为改善。对太阳能双喷射式制冷系统中的气-液喷射器进行了模拟,得到轴向压力分布和速度分布,结果表明,喷射系数随工作压力的升高而降低。     

汽拖泵汽封冷却器结构优化

介绍宣钢设备能源部为实现蒸汽能源的高效利用,在高压给水泵系统中,采用背压式汽轮机拖动高压给水泵的运行模式来取代电机拖动高压给水泵的情况。针对汽拖泵汽封冷却器在生产中存在的问题进行阐述,提出优化方案并进行优化。在优化后生产中实现了节能降耗,提高了经济效益。     

新型可调式喷射器性能的计算与分析

提出在喷射器喷嘴内插入喷针来调节喷射器工作参数的方案,建立了可调武喷射器性能计算模型,分析了喷嘴截面积变化对喷射系数、气体压力、气体流量等参数的影响。结果表明,通过对喷射器喉口面积的调节,可以实现把出口流量控制在一个稳定的区域内,从而减小喷射器入口参数对出口参数以至整个系统的影响。可调式喷嘴可拓宽喷射器的有效工作范围。     

汽轮机低压进汽结构气动性能分析与优化设计

为设计高性能汽轮机低压进汽系统,采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程的方法研究了耦合低压第1级的低压进汽结构的气动性能,并对无叶通道进行了优化设计,同时考虑了不同蒸汽调节阀偏心度对低压进汽系统通流能力的影响。结果表明:原始低压进汽结构会造成较大跨度的静叶进汽攻角和较大的进汽不均匀度,最大汽流角分布在蜗壳的左右两侧;优化的策略在于增大进汽弯管的出流面积和倾角,通过减小滞止涡来减小汽流角跨度并降低进汽不均匀度,这样可以有效地改善第1级静叶进口的汽流组织情况;随着调节阀门偏心度的增加,蒸汽阀通流能力增大,且总压损失降低。研究工作为高性能汽轮机通流设计提供了技术支撑。     

R141b气液两相喷射器性能研究

考虑实际流体性质、混合室阻力和喉部激波现象,采用等压混合模型,根据质量守恒、动量守恒和能量守恒建立中心进气两相喷射器一维模型。以R141b为工质,研究在不同入口参数和混合室截面积变化比(混合室喉部截面积与混合室入口截面积之比)下喷射器的升压特性以及入口参数和混合室截面积变化比对喷射器出口压力和喷射系数的影响。结果表明:在一定工况下,入口主蒸汽压力每增加0.5 MPa,喷射器出口压力提高约0.002 MPa;入口引射液体压力每增加0.1 MPa,出口压力约升高0.6 MPa。相对于入口主蒸汽参数的变化,入口引射液体参数变化对喷射器的升压特性影响更大。另外,随着混合室截面变化比的增大,升压效果下降。在入口引射液体参数为0.1 MPa/299 K和0.2 MPa/321 K的条件下,混合室截面积比分别增至0.6和0.4时,出口处蒸汽不能完全凝结。研究结果适用于大部分工质,为喷射器的设计和运行提供理论指导。     

多喷嘴汽-液两相喷射性能的实验研究

提出了一种多喷嘴结构的汽-液两相喷射器,该装置由7个蒸汽喷嘴、吸入室、7个混合室和扩散室组成.通过实验研究了不同蒸汽干度下多喷嘴汽-液两相喷射器的工作特性.结果表明:由于汽羽的特性和蒸汽喷嘴与混合室的距离对喷射性能的共同影响,喷射器存在一个最佳蒸汽压力,且其数值随低温水温度的升高而减小;蒸汽干度未明显影响低温水质量流量的分布规律;喷射系数随蒸汽干度的增大而增大,随低温水温度的升高而减小.     

喷射器性能及太阳能喷射制冷系统工质的优化

考虑实际流体热力学性质、混合效率和激波等因素,建立了喷射器热力学模型,计算结果与文献中实验数据吻合很好。文中计算了采用环境友好工质R134a、R152a、R717、R290、R600a时喷射系数及喷射制冷系统性能系数。结果表明,对于确定几何参数的喷射器,喷射系数和喷射制冷系统性能系数主要取决于膨胀比与压缩比,两者分别随膨胀比的增加而增大,压缩比的增加而减小。太阳能驱动喷射制冷系统时(发生温度在80℃左右),采用R134a可以使喷射系数和喷射制冷系统能效比最大,明显优于其他工质。     

蒸汽喷射器流动参数与性能的数值分析

通过二维流动数值计算，分析了以水蒸气为工质的喷射器内工作流体压力、引射流体压力及出口压力对喷射系数的影响；探讨了各工作参数变化对喷射系数产生影响的原因，以及激波产生的条件、激波的位置、强度，产生引射流体雍塞的条件等。结果表明：喷射器存在临界的出口压力pd，当喷射器出口压力大于pd时，喷射器的喷射系数随出口压力升高而降低；当喷射器出口压力小于pd时，喷射器的喷射系数将保持不变。在计算模拟的制冷工况范围内，工作流体压力升高，引起喷射系数降低，pd升高；而引射流体压力升高时，喷射系数与pd都升高。     

光热汽轮机低压进汽结构气动性能分析与优化设计

为满足新能源汽轮机低压进汽系统的开发,采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程研究了耦合第一级的光热汽轮机低压进汽结构的气动性能,并对无叶通道进行了优化设计,同时考虑了不同蒸汽调节阀结构对低压进汽系统通流能力的影响。结果表明:原始低压进汽结构会造成较宽跨度的静叶进汽攻角和较大的进汽不均匀度,最大汽流角分布在蜗壳的左右两侧;优化的策略在于增大进汽弯管的出流面积和倾角,通过减小滞止涡来降低汽流角跨度和进汽不均匀度,这样可以有效地改善第一级静叶进口的汽流组织;随着调节阀门偏心度的增加,蒸汽阀通流能力增大,且总压损失降低。研究方法和结果为高性能光热汽轮机通流设计提供了技术支撑。     

基于三维数值模拟的蒸汽喷射器结构优化

蒸汽喷射器可以有效利用余热资源,是一种节能环保的流体机械。采用计算流体力学(CFD)软件对蒸汽喷射器进行三维数值模拟,研究了喷嘴出口马赫数、混合室长度、等截面积混合段长度和扩压室长度对喷射器引射比和临界压力的影响。模拟结果表明:混合室长度存在一个最佳值,且最佳混合室长度与喷嘴出口马赫数有关;等截面积混合段长度和扩压室长度对引射比的影响不大,但是会影响喷射器的临界压力。研究结果对于蒸汽喷射器的设计和结构优化有一定的意义。     

定参数快速冷启动过程中主汽-调节阀结构强度分析及优化

对某母管制背压式汽轮机机组的主汽-调节阀在定参数快速冷启动过程中的结构强度进行了研究,利用ABAQUS软件建立了主汽-调节阀三维有限元模型,得到主汽-调节阀在启动过程中的温度场和瞬态应力场,将主汽阀测点位置温度计算值与测量值进行了对比,并分析了不同主汽阀开度对主汽阀阀座应力交变行为的影响。结果表明:主汽阀测点位置温度计算值与测量值吻合较好;主汽阀阀座在启动过程中出现了明显的应力交变现象;通过改变主汽阀开度可以有效缓解主汽阀阀座的应力交变现象,降低主汽阀阀座疲劳损伤。     

蒸汽喷射器在节能应用中的性能分析

蒸汽喷射器是橡胶生成中一种有效的蒸汽回收节能装置。通过自主编程与商业流体软件Fluent结合的计算分析方法,探讨压力参数的变化对喷射器性能及内部流场的影响,讨论蒸汽喷射器性能变化对蒸汽回收节能应用的影响。结果发现,喷射器性能对压缩比的变化影响更敏感;当喷射器的压缩压力低于临界压力时,喷射器效率严重恶化。     

蒸汽喷射器效率优化方法及CFD分析

利用动量定理对蒸汽喷射器效率计算公式进行推导,得出蒸汽喷射器效率与喷射系数及混合速比的关系式.并利用CFD数值模拟方法,对不同的喷射器效率改进设计方法进行计算模拟研究.结果表明,在同等入口及出口参数条件下,对蒸汽喷射器结构参数的改进,可以提高喷射系数及喷射器效率.     

H型翅片管结构优化分析

根据"锅炉机组热力计算标准方法(1973年版)"计算不同结构H型翅片管的传热性能,并计算对应的H型翅片管换热器的重量,以衡量不同H型翅片管的应用经济性,同时考虑换热器的体积变化,得到高效紧凑的H型翅片管管型。研究结果表明,最佳的H型翅片管管型为70 mm×70 mm,小缝宽度6 mm,与传统的95 mm×89 mm、小缝宽度13 mm的H型翅片管相比,经济性提高8%左右。烟气深度冷却器采用70 mm×70 mm的H型翅片管,与采用传统95 mm×89 mm的H型翅片管相比,具有结构紧凑、传热性能强和较高的经济性等优势,具有一定的应用推广价值。     

汽液相变过程的不可逆性分析

要：应用热力学理论对工程上常见的汽液相变过程机理进行不可逆性分析，首次采用化学势-压力(μ-p)图来描述汽液相变过程，研究实施过程的必要热力学条件、过程进行的规律及影响因素。研究结果表明，在相变过程中两相间的化学势差△μ是过程的一个重要的广义热力学驱动力，相变换热过程是在化学势差△μ和温差△T共同作用下并结合流体的对流运动来实现的。另外，从化学势的角度导出汽液相变过程中汽泡临界半径的计算式。