低温多效海水淡化用蒸汽喷射器的优化设计

提高蒸汽喷射器性能,能够降低低温多效海水淡化系统能耗,采用理论推导和数值模拟相结合的方法对喷射器性能进行研究。在喷射器索科洛夫设计方法的基础上,修正了喷射器最大可达喷射系数的计算模型。利用改进的喷射器设计模型对某低温多效海水淡化用蒸汽喷射器进行优化设计,喷射系数达到1.35,优于原方法计算结果 0.96。并对喷射器几何模型进行CFD数值模拟验证,结果表明喷射器的可达喷射系数及结构尺寸处于最优值,验证了改进的喷射器设计模型的可靠性。     

液气-液喷射器尺寸设计方法

本文基于流动过程中的基本规律,参照液-液喷射器的尺寸设计方法,引入一组尺寸修正系数,通过实验确定最佳修正系数并提出喷射制冷循环中液气-液喷射器的设计方法。实验以R22为制冷工质,使用两相喷射器与满液式喷射器替代传统压缩制冷循环中的干式蒸发器以实现喷射制冷循环,采用Labview8.5进行实时数据采集。数据分析结果表明:喷射器的喷射系数在修正值δ=0.95时达到最高,此后处于下降趋势。喷射器在运行工况为工作压力0.95 MPa、引射压力0.45 MPa、混合压力0.5MPa,修正系数δ=0.95时,各测点工况符合设计工况,且实验所得喷射系数均值与经验公式计算值误差小于3%,说明该尺寸设计方法具有可行性。     

蒸汽压缩/喷射制冷系统喷射器设计及节能分析

蒸汽压缩/喷射制冷系统是一种有效的节能系统,可以减少节流膨胀损失,降低压缩机压力比,提高制冷系统效率。选择5种计算工况对蒸汽压缩/喷射制冷系统进行计算,研究喷射器结构与蒸发温度和冷凝温度的变化规律,并与普通蒸汽压缩系统对比,从制冷量、压缩机耗功、性能系数三个角度分析新系统的节能效果。计算结果表明蒸汽压缩/喷射制冷系统在低温工况条件下节能效果最优,制冷量最大可提高29%,压缩机耗功最大可降低65%,COP值最大可提高63%。     

喷射器对准二级压缩-喷射复合热泵系统性能的影响

为了进一步改善热泵系统性能和扩大其运行工况范围,将结构简单、无运动部件且能较好地适应两相流工况的喷射器引入准二级压缩热泵系统,构造出准二级压缩-喷射复合热泵系统。在冷凝温度为45℃、蒸发温度在-8℃到-25℃变化的不同工况下,详细测量不同喷射系数和设计结构的喷射器对该复合热泵系统性能的影响,结果表明：喷射系数和设计结构较合理的喷射器,可以使复合热泵系统在较宽广的工况范围内具有较高的效率,且喷射系数u=0．1时热泵系统性能最好。     

可调式蒸汽喷射器的三维数值模拟及分析

在实际工业中,工作蒸汽压力经常波动,传统喷射器由于其结构固定,在操作工况偏离设计值时,性能往往会严重恶化。本文借助数值模拟工具STAR-CCM+,采用有限体积法、壁面函数修正法和标准k-ε湍流模型,对可调式蒸汽喷射器的超音速混合过程进行了三维数值模拟。分析了操作参数(背压pC、工作蒸汽压力pP和引射蒸汽压力pH)和结构参数(面积比Ar)对喷射器工作性能的影响。结果表明:1在变工况条件下,可调式喷射器能够削弱进出口参数对喷射器性能的影响,拓宽喷射器的可操作范围;2在给定工况条件下,存在一个最佳面积比A*r,使喷射系数达到最大值;3临界背压pc*随面积比的增大而降低。     

两相喷射器对压缩-喷射制冷系统性能的影响研究

采用等面积混合模型,以R134a制冷剂为工质,对两相喷射器建立热力学模型,并用Matlab7.1软件进行编程计算,相关的工质热物性参数,通过调用Refprop7软件获取。分析比较了各混合压力下喷射器内压力变化趋势,喷射器混合压力、系统蒸发温度、冷凝温度以及喷射器等熵效率的变化对两相喷射器性能、制冷系统性能的影响。结果表明:对于所研究的工质和工况,热力学分析方法采用等面积混合模型比较合理;混合压力在理论取值范围内存在一个最优点;随蒸发温度的升高或冷凝温度的降低,喷射器最优混合压力的取值点越靠近引射压力,喷射系数增加,系统COP升高,但是相对于传统压缩制冷循环的性能提高率减小;喷射器及系统性能对喷射器进口段等熵效率的变化较敏感。因而,选取恰当的混合压力值,设计制造等熵效率较高的工作喷嘴对于压缩-喷射制冷系统的性能优化至关重要。     

蒸汽喷射器引射系数及引射混合过程的动量效率分析

蒸汽喷射器因其简单可靠、费用低廉,应用越来越广泛.本文基于热力学方法,设计出一套适用于蒸汽喷射器的理论计算模型,从理想及实际蒸汽喷射引射压缩过程对蒸汽喷射器进行详细的热力学解析,提出一套蒸汽喷射器的计算方法,对引射系数以及引射混合过程的动量效率进行着重分析.     

调节锥线型对可调式喷射器性能的影响

不同线型的调节锥对喷嘴内的激波特性影响较大,由此造成的能量损失差异较大。通过对同一工况下同一喷射器的六种线型调节锥流场进行数值计算和模拟,对比其流场的激波特性变化及喷射系数大小。结论认为尖锥较椭锥流场激波损失小,曲尖锥喷射系数最大。分析不同锥形喷嘴流量与行程关系公式,确定尖锥型线为抛物线时可实现线性调节。     

负压钻井液振动筛气液喷射器性能的数值模拟研究

随着石油钻井技术的发展,传统钻井液振动筛不能满足现有工程需求,因此提出了一种新型负压钻井液振动筛。气液喷射器是负压钻井液振动筛的核心设备,通过它在筛网下方形成负压区域,使钻井液受振动和负压的复合作用,增大钻井液透过筛网的能力,因此其性能直接影响负压振动筛的处理效率。为了提高负压振动筛的工作效率,需要对气液喷射器的结构和工况进行合理设计。运用流体动量守恒方程,推导出恒定流动状态下气液喷射器混合室的动量方程及其性能计算方程。运用计算流体力学方法对气液喷射器内部复杂的两相流动过程进行数值模拟,并通过对比数值模拟结果与理论计算结果来验证数值模型的合理性。对不同引射流体液体体积分数、工作气体压力、喷嘴距和喷管面积比下气液喷射器的喷射效果进行数值模拟,结果表明气液喷射器的工作参数和结构参数对其喷射系数和真空度有极大的影响。根据模拟结果可知,在引射液体体积分数为30%、工作气体压力为300 kPa、喷嘴距为60 mm、喷管面积比为3.484的情况下,气液喷射器的性能达到最佳。研究结果为负压钻井液振动筛中气液喷射装置的设计和现场应用提供了理论依据。     

喷嘴位置对喷射器的性能影响的研究

喷射器内部的流动非常复杂，其流动现象很难通过实验观察，并且喷射器的加工精度要求非常高，这些对于喷射器的设计理论发展是个很大的障碍。本文选用k-ε模型，运用CFD技术对喷射器进行模拟，主要研究不同的喷嘴位置对喷射器的影响。选择喷嘴出口距离混合室入口距离分别为0mm、3mm、5mm、7mm、9mm和11mm时，发现在7mm的时候能够达到一个最大的喷射系数，当距离大于7mm时，会造成工作蒸汽的回流，而使得喷射系数降低。当小于7mm时，虽然喷嘴出口的压力变化不会太大，但是工作蒸汽进入混合室前没有足够的距离来引射蒸汽，喷射系数还是比较低。     

扩压器等直段直径对蒸汽喷射器性能影响的实验研究

建立了由喷射器、蒸发器、发生器和冷凝器等组成的蒸汽喷射制冷循环系统。研究了不同的扩压器等直段直径对喷射器抽气性能的影响。当扩压器等直段直径由24mm增加到28mm后,喷射器的引射系数显著增加,喷射器的抽气效率得到了提高,但临界背压降低。分析和讨论了在不同操作参数下扩压器等直段直径对喷射器性能的影响。结果表明,随着工作蒸汽压力的升高,引射系数呈现先升高后下降的变化趋势,在达到0.36MPa时喷射器的引射系数值最大为0.53。当背压值小于临界背压值时喷射器的引射系数保持不变,当背压值大于临界背压值时引射系数减小直至背压为7000Pa时引射系数为0。在一定的操作参数条件下,扩压器等直段直径存在最佳值使喷射器的抽气效率达到最高。     

蒸汽喷射器设计的数值验证及性能研究

介绍蒸汽喷射器的结构特点和主要性能。根据工程要求,设计了喷射系数为10的蒸汽喷射器,并建立蒸汽喷射器的二维CFD模型对所设计的喷射器进行分析验证。研究了工作参数(工作流体压力、混合流体压力等)变化对蒸汽喷射器性能的影响。     

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。     

喷射器极限工况性能的理论与实验研究

为了研究喷射器在极限工况下的性能,建立了喷射器极限工况的计算模型,研制了喷射式制冷系统实验台。对使用R134a和R134a/R32质量浓度等比例混合工质的喷射器极限工况性能进行了理论与实验研究,结果表明:在给定工况范围内,喷射器最低引射流体压力随工作流体压力升高而降低,随出口背压升高而升高;喷射器混合段压差随工作流体压力升高而升高,随出口背压升高而降低;理论和实验对比表明,提出的计算模型能较好的预测喷射器在极限工况下的性能。     

混合室轴向结构参数对蒸汽喷射器性能的影响

在实际环境条件下,采用变几何喷射器是提高喷射器性能的重要途径。基于喷嘴距可调式的喷射器实验测试平台,采用实验和数值分析相结合的方法,研究不同无量纲混合室喉部长度下,无量纲喷嘴距对喷射器的性能及不可逆性影响。结果表明：在测试范围内,喷射器的临界喷射系数随着喷嘴距的增加先增加后减小,当达到最佳无量纲喷嘴距5.83时,临界喷射系数达到最大值0.45,合理的喷嘴距应避免激波链出现在混合室收缩段;喷射器的临界冷凝压力随喷嘴距的增加逐渐下降,当无量纲混合室喉部长度为4时,其临界冷凝压力下降7.36%,下降速度最慢,原因是较大的射流冲量提高了扩压室的压力恢复能力,使流体动能衰减速度有所减缓;当无量纲混合室喉部长度为4,无量纲喷嘴距为5.83时,热力学完善度达到最大值0.21;由喷嘴距引起的喷射器熵产主要来源于两股入口流在混合室收敛段的混合和第二冲击波向扩压室出口的移动,提高扩压室的压力恢复能力能有效避免熵产的急剧增加。研究结果对喷射器的结构及综合性能进行多目标优化,以减小喷射器不可逆性提供重要参考。

     

非设计工况下水蒸气喷射制冷系统热工性能分析

水蒸气喷射制冷系统作为一种环境友好型系统,可利用低品位工业余热或太阳能作为驱动热源。建立了水蒸气喷射制冷系统及其主要部件的热力学模型,对设计工况（发生温度140℃、蒸发温度10℃、冷凝温度26℃）及非设计工况下的喷射器喷射系数、系统COP及系统制冷量进行研究。发现,发生温度由130℃升高到150℃,系统制冷量呈上升趋势,喷射系数、系统COP呈先上升后下降的趋势,二者在设计工况下达到最大值;而随着蒸发温度的升高,三者均呈现不断上升的趋势,其中,蒸发温度由2℃升高到22℃,喷射系数增长了约0.6倍;冷凝温度存在一个临界值,在临界值前,喷射系数、系统COP及制冷量几乎不受冷凝温度的影响,当超过临界值时,三者会迅速下降。且随着发生温度的升高,该临界值随之增大,发生温度从120℃升至140℃,其对应临界值分别从20℃升至24℃。     

几何结构对喷射器性能影响的CFD分析及实验研究

通过采用CFD模拟,并结合实验,考察了以R236fa为工作流体的喷射器性能。研究了喷射器结构对其性能的影响。模拟所需的喷射器几何结构简化为三维中心对称结构,计算选用Shear Stress Transport(SST)模型。经研究表明:在给定工作参数条件下,喷嘴出口端长度D1以及喷射器喷嘴出口与混合段出口之间距离D2均存在一个最佳值,此时喷射系数达到最大;而喷射器性能随其扩散室出口角度α的增加而降低。     

混合室轴向结构参数对蒸气喷射器性能的影响

为提高蒸气喷射器的性能, 利用Fluent软件对蒸气喷射器的内部流场进行三维数值模拟计算, 在蒸气喷射器其他结构保持不变的情况下, 研究了混合室圆锥段长度和混合室圆柱段长度对蒸气喷射器性能的影响规律。结果表明:混合室圆锥段长度为混合室圆柱段直径的2倍, 混合室圆柱段长度为混合室圆柱段直径的6倍时, 蒸气喷射器的喷射系数达到最大。研究结果可以为高性能蒸气喷射器的设计制造提供参考。     

制冷工况下蒸汽喷射器性能的数值模拟

介绍蒸汽喷射器的工作原理,并根据喷射器的结构特点,建立蒸汽喷射器三维数值模型,分析工作参数、结构参数等对喷射器性能的影响。结果表明：对于确定几何参数的蒸汽喷射器,喷射系数随引射蒸汽压力的增大而增大,随蒸汽出口压力的增大而减小,并存在最优的工作蒸汽压力（8kPa）;当工作参数和其他结构参数一定时,喷射系数随等截面混合段长度的增大而减小。     

预应力管桩动测承载力数值分析及参数取值研究

在基桩动测承载力计算时,桩周土动力参数取值未考虑与其埋深的关系、各土层阻尼系数和最大弹性变形值未根据土层性质分别取值进行计算,这与实际情况不相符合。为了使基桩动测承载力计算结果更接近实际情况,通过桩周土动三轴试验,分析动力参数取值与其土层埋深的关系;在Bowles方法的基础上,各土层采用不同阻尼系数,以及各土层采用不同最大弹性变形值,对该分析方法进行改进;通过对典型泥质粉砂岩持力层的12根试验桩进行极限荷载试验,验证和修正该数值计算方法。研究结果表明土层分布尤其是较浅部土层分布对锤击桩时土动力学响应影响较大;改进方法计算基桩动测承载力更为合理。