旋流式进料喷嘴实验与流场结构数值模拟

针对旋流式催化裂化进料喷嘴进行了实验研究和数值模拟。实验中测量了不同工况下的雾化粒径和喷嘴的雾化角,同时验证了各段的压降分配方案。通过VOF(volume of fluid)方法对喷嘴气液两相流的流动过程进行了数值模拟,描述了喷嘴中两相流的填充过程,得到了喷嘴的压力、速度分布和雾化角,并与实验结果进行了比较,二者吻合较好。对上述结果分析后表明,该型旋流式喷嘴雾化粒径在53~60μm,雾化角随气液比或流量的增大而有所增加,采用内外嵌套式旋流器可使射流厚度较为均匀。     

单相/双相压力型喷嘴雾化特性实验研究北大核心

喷嘴是电厂烟气脱硫脱硝设备中的关键组成部分,喷嘴的雾化特性是影响烟气脱硫脱硝效率的主要因素,因此研究不同工作条件下喷嘴的雾化特性对提高反应效率意义很大。分别对单相和双相雾化喷嘴进行试验,测量不同流体压力下,压力与流体流量、雾化角、射程、扇形流量分布之间的关系和液滴的粒径范围,并结合CFB电厂应用喷嘴的实际条件验证了单相喷嘴适用于CFB电厂的烟气深度脱硫反应,气液双相雾化喷嘴适用于烟气的深度脱硝反应。     

单相/双相压力型喷嘴雾化特性实验研究

喷嘴是电厂烟气脱硫脱硝设备中的关键组成部分,喷嘴的雾化特性是影响烟气脱硫脱硝效率的主要因素,因此研究不同工作条件下喷嘴的雾化特性对提高反应效率意义很大。分别对单相和双相雾化喷嘴进行试验,测量不同流体压力下,压力与流体流量、雾化角、射程、扇形流量分布之间的关系和液滴的粒径范围,并结合CFB电厂应用喷嘴的实际条件验证了单相喷嘴适用于CFB电厂的烟气深度脱硫反应,气液双相雾化喷嘴适用于烟气的深度脱硝反应。     

环境条件对离心式喷嘴雾化性能的影响

以离心式压力雾化喷嘴为研究对象，对不同环境条件下喷嘴雾化特性的影响进行了数值模拟研究，获得了不同环境压力和环境温度对油膜厚度和雾化锥角等雾化特性参数的影响规律。利用FLUENT软件，在喷油压力4.0 MPa、燃油温度100 ℃的条件下，对环境压力由0.1 MPa升至3.0 MPa、环境温度由-50 ℃升至400 ℃过程中的燃油雾化特性进行了数值计算。结果表明，当环境压力一定时，环境温度增加，气体密度减小，燃油蒸发作用加剧，气相燃油比例增大，雾化效果增强；当环境温度一定时，环境压力增加，气体密度增大，油膜厚度增大，液相燃油比例增大，不利于燃油雾化。     

喷嘴流量特性对直接空冷机组喷雾增湿系统冷却效果影响的数值研究

为研究雾化喷嘴的流量特性对喷雾增湿系统冷却效果的影响,对喷嘴采购提供参考,以计算流体力学理论为基础,建立了某600MW直接空冷单元数值计算模型,采用离散相模型对液滴轨迹进行跟踪,以"有效水份额"来衡量喷雾增湿系统的冷却效果,并确立了汽轮机排汽压力计算方法。结合喷嘴在空冷单元内的布置位置,以普通工业实心锥形喷嘴为对象,分别研究了雾化压力、雾化角、流量系数及喷嘴孔径对冷却效果的影响,结果发现雾化压力、流量系数和雾化角对冷却效果有很大的影响,而喷嘴孔径对冷却效果的影响却不大。     

旋流喷嘴内部流场的数值模拟和实验研究

为了揭示旋流喷嘴内部流动机理,有效预测其外部雾化特性,采用VOF多相流模型和RNG κ-ε湍流模型对旋流喷嘴内部的气液两相流动进行了数值模拟.通过对喷嘴结构进行合理的网格划分和特殊边界条件设置,计算了喷嘴内部的速度场、压力场和空气芯的形状尺寸.分别通过激光测速仪和高速摄像仪测量出口速度、空气芯的直径和雾化半锥角,对计算结果进行了验证.结果表明,旋流喷嘴内部流动为Rankine涡结构,其雾化特性如雾化角和液膜厚度等可以通过分析出口处流场得到.     

双流体喷嘴雾化特性的试验研究

利用PIV测量技术,通过试验研究了两种双流体雾化喷嘴（气泡雾化喷嘴和Y型喷嘴）的雾化特性,分析了气液比、液体流量、喷嘴结构等对雾化性能的影响,研究结果表明：气泡雾化喷嘴的雾炬比双流体喷嘴更饱满,雾化质量更好;雾化颗粒平均粒径随着气液比增加呈现下降趋势,当ALR〉0.04,雾化颗粒平均粒径减小的趋势趋缓;随着被雾化液体流量的增加,雾化颗粒平均减小;在相同混合室面积条件下,增大雾化气注入孔截面积有利于雾化质量的提高.     

煤矿高压喷雾雾化粒度的降尘性能研究

从理论、实验和现场试验3个方面对高压喷雾雾化粒度的降尘性能做了深入的研究;对高压喷雾降尘机理进行了分析,提出了雾化粒度D50的计算式和雾化粒度捕捉最小粉尘粒度的相互关系式;利用测试范围在5～2 000 μm的Winner313激光粒度分析仪和喷嘴雾化测试系统,对煤矿常用的5种压力式喷嘴进行了4,6,8和10 MPa共4个压力下的雾化粒度测定,得到了喷嘴雾场不同位置的D10,D50,D90,D[3,2],D[1,3]平均粒径分布和650 μm以下的粒径分布,雾场位置(150-9)处的粒径随压力增加雾化粒度变小;根据理论、实验数据和综放工作面煤尘实际测定的粒径分布,确定了该面的喷雾降尘压力和喷嘴型号,通过现场应用,煤机外喷雾和支架喷雾压力从2 MPa提高到8 MPa后,移架工序的全尘由536.2 mg/m3降到97 mg/m3.     

可溶气体析出气泡雾化系统雾化特性研究

设计了一套可溶气体析出气泡雾化系统,将二氧化碳在高压下溶入水中达到饱和状态,经节流孔降压后,二氧化碳在喷嘴的混合室内析出和水形成气液两相流,最后由喷嘴喷出.通过对两种类型的气泡雾化喷嘴进行喷雾实验,并利用三维激光颗粒动态分析仪(Dual PDA)进行数据采集和处理,对喷嘴出口下游平均速度分布和喷雾D10、D32:Dv0.9三种平均直径进行了理论分析,结果表明该方法完全可行,雾化质量很好,同文献中提到的其它气泡雾化喷雾平均直径相比平均直径更小.两种喷嘴中,加旋流的A型喷嘴雾化效果更好.     

可溶气体析出气泡雾化系统雾化特性研究

设计了一套可溶气体析出气泡雾化系统,将二氧化碳在高压下溶入水中达到饱和状态,经节流孔降压后,二氧化碳在喷嘴的混合室内析出和水形成气液两相流,最后由喷嘴喷出．通过对两种类型的气泡雾化喷嘴进行喷雾实验,并利用三维激光颗粒动态分析仪（DualPDA）进行数据采集和处理,对喷嘴出口下游平均速度分布和喷雾D10、D32、Dv0.9三种平均直径进行了理论分析,结果表明该方法完全可行,雾化质量很好,同文献中提到的其它气泡雾化喷雾平均直径相比平均直径更小．两种喷嘴中,加旋流的A型喷嘴雾化效果更好．     

地铁用间接蒸发冷却器换热性能影响因素

为解决地铁站冷却塔设置难题,提出了一种采用低速电机驱动旋转布水装置的间接蒸发冷却器,在两种布置方式下,对其换热性能进行了单因素实验,并运用正交实验法对较优布置方式下影响换热器换热的因素进行了分析。结果表明：两种布置方式下,喷嘴与蒸发冷却器的间距、两组换热管束间距均存在最佳值,喷嘴双侧旋转布水优于单侧旋转布水;换热器平行气流布置且喷嘴双侧旋转布水为较优布置方式,此时,换热器换热量随喷水量、转速、空气速度、冷却水进口温度的增加以及喷水温度、空气温度的降低而增大,其中,冷却水进口温度对换热器换热影响最为显著,其他因素对其换热的影响从主到次顺序为：喷水量、空气温度、空气速度、喷水温度、转速、冷却水流量。     

Spray Characteristics of Non-Circular Nozzle in Air-Assisted Injection System

In order to analyze the spray characteristics of non-circular nozzle holes based on the air-assisted spray system, the spray characteristics of circular and non-circular nozzles were studied under the pressure of 0.2-0.6 MPa and the spray volume of 1000-5000 mL/h. Elliptical nozzle and triangular nozzle are classified as non-circular geometries. The spray cone angle was measured by processing the spray image captured by a CCD camera. The measured spray cone angles of the circular nozzles were an...     

外掠管束间空气-水蒸发冷却传热传质及压降特性模拟

为进一步揭示外掠管束间蒸发冷却传热传质及压降特性,综合考虑了管束壁面水膜的形成及湿空气-喷淋水间传质过程,采用DPM(Discrete phase model)与水膜耦合的欧拉-拉格朗日方法,建立了外掠管束间空气-水蒸发冷却传热传质及压降特性分析模型。首先,采用文献实验数据验证了模型的可靠性,其误差在1%范围内;然后,采用模拟方法,研究了外掠管束间传热传质及压降沿竖直高度方向的变化特征。结果表明：由于湿空气焓差和饱和空气焓差的变化,导致传质系数沿盘管高度方向发生波动,但总体呈降低趋势;在同一工况下,湿空气焓差对传质系数的影响较大,传质系数的波动主要是湿空气焓变化造成的;外掠交错管束间喷淋水膜温度并非保持恒定不变,而是随盘管高度的降低而降低,即沿下落方向液膜温度逐渐降低;交错管束底部区域喷淋水蒸发量最大,沿盘管高度方向,喷淋水蒸发量降低;喷淋水发过程主要发生在管束表面及管束尾流区,通过在管束间增加挡板或者减小管间距,可以强化管束表面及尾流区流场扰流作用,增强喷淋水的蒸发冷却作用;交错管束间传热系数在换热盘管中间稳定区域变化较小,其受进气温度、喷淋水温度及相对湿度的影响较小;交错管束间压力...     

直接空冷凝汽器单元内综合应用导流板和喷雾增湿的数值模拟

基于SIMPLE算法,采用k-ε模型,综合两相流,传热传质理论并结合实际运行对600 MW直接空冷机组空冷岛内一个单元进行了数值模拟,分析了综合应用内部导流板和喷雾增湿对空冷凝汽器压力的影响。结果表明:合理应用内部导流板能够增强喷雾增湿的冷却效果,更大程度地降低凝汽器压力;两导流板以对称方式布置在距离风机栈道中心线2.5 m位置,布置角度为70°(向外侧倾斜,与x轴所成锐角),宽度为1m;内外排喷嘴也以对称方式布置:外排喷嘴距离风机栈道中心线3.8 m,高度为0.7 m,喷雾方向为210°(在xy平面内与y轴正向所成角,逆时针旋转,下同),内排喷嘴距离风机栈道中心线2 m,高度为1.9 m,喷雾方向为60°时,凝汽器压力降幅最大,比不采取措施时降低了9.04 kPa,比单一应用喷雾增湿降低了0.87 kPa。     

针阀运动和油压波动对燃油喷雾特性的影响

针对一多孔喷油器数值模拟研究了喷嘴内针阀运动和油压波动对燃油在孔内流动过程及孔外雾化过程的影响。研究结果表明,引入油压和针阀升程的变化后,喷雾形貌及贯穿距离和锥角等喷雾特征参数均与实验结果更为吻合;而将油压和针阀升程视作恒定时其喷雾贯穿距离在喷射前期明显偏大,喷雾锥角相对较小。故在柴油机模拟计算过程中要充分考虑喷嘴内油压波动和针阀运动等因素对燃油的孔内流动、雾化、混合、燃烧及有害物生成的影响。     

影响蒸发冷却复合高温冷水机组出水温度的因素

为了使得供给显热末端的高温冷水水温恒定,根据蒸发冷却理论与传热传质机理,从风侧、水侧、气水流量比、填料性能、风冷冷水机组性能等因素对蒸发冷却与机械制冷复合高温冷水机组出水温度的影响进行了初步分析.进而得出蒸发冷却段与机械制冷段混合配水的比例关系,以及进风干湿球温度、气水流量比、填料性能、风冷冷水机组性能对出水的影响关系.并对该冷水机组的改进提出了相应措施.     

喷淋方向对喷淋室内气-水热质交换的影响研究

为提高喷淋室的传热传质效率,采用数值模拟方法,开展上喷式、下喷式两种立式喷淋室内水滴运动规律,及气-水热湿传递效果的对比研究。研究发现:在初参数完全相同的情况下,上喷式喷淋室中水滴的停留时间比下喷式多停留4.7 s,上喷式喷淋室中水滴从温排风中吸收的热量较下喷式高3 K,说明向上喷淋比向下喷淋的传热传质效率更高。     

纳米异质粒子对燃油射流喷雾特性的影响

选用平均粒径为20 nm的CeO₂纳米粒子,以油酸为表面活性剂,采用两步法配制质量浓度分别为50与100 mg/L的纳米燃油,分别称为Ce50和Ce100燃油;测量柴油和纳米燃油的密度、黏度和表面张力等基础物性参数;在高压共轨喷雾试验台上拍摄燃油射流喷雾发展过程的影像,应用Matlab软件处理影像,得到喷雾贯穿距和喷雾锥角等特性参数. 结果表明：与柴油相比,Ce50和Ce100纳米燃油的黏度分别增加了2.1%与4.7%,密度和表面张力的增加量较小. 在相同喷射压力下的不同喷雾发展时刻,纳米燃油的油束贯穿距大于柴油,喷雾锥角略小于柴油. 在背压为2 MPa、喷射压力分别为80、120和160 MPa时,与柴油相比,Ce50纳米燃油的喷雾贯穿距分别增加了1.4、1.9和2.4 mm,Ce100纳米燃油的贯穿距分别增加了2.9、2.9和3.7 mm. 随着喷射压力的提高,纳米燃油与柴油在喷雾贯穿距和喷雾锥角上的差异增大. 当燃油喷射背压增加时,油束的贯穿距缩短而喷雾锥角增大,不同质量浓度纳米燃油和柴油的贯穿距和喷雾锥角的差异有所减小.