蒸汽喷射器流动特性分析

蒸汽喷射器广泛适用各种工业环境,但其效率低下,提高其效率是目前非常重要的问题。由于喷射器内部的流动情况非常复杂,要对它进行测量非常困难,因此目前喷射器设计主要依靠经验公式。本文利用CFD软件,采用数值模拟方法模拟喷射器内部的射流流场,对内部流场进行分析研究,了解喷射器特征和喷射器结构与喷射器内部流场之间的关联,得到一些对喷射器研究有效的结论。     

一种新型多喷嘴汽-液喷射器的性能

目前汽-液喷射技术中关于湿蒸汽的研究较少,然而在实际工业中,相当一部分低压蒸汽是具有一定干度的湿蒸汽。为此,设计了以湿蒸汽为工作蒸汽的实验台,并采用一种多喷嘴结构的汽-液喷射器作为实验元件,分析了蒸汽压力、蒸汽干度及喷射器背压对其性能的影响。实验结果表明：蒸汽干度使蒸汽质量流量随蒸汽压力变化的曲线平移。喷射系数随蒸汽干度的增大而增大。蒸汽压力较低时,喷射系数和过冷水流量随蒸汽压力的升高而增大,随着蒸汽压力的升高,当汽羽的长度大于喷射器的喉嘴距时,过冷水发生壅塞,喷射系数开始减小,而过冷水流量的减小延迟。总体上,喷射系数随背压的升高而减小,在背压不同的范围内,喷射系数下降的速度有所不同。     

内部不可逆损失对喷射器性能影响理论分析

喷射器作为喷射式制冷系统的关键部件,其性能对系统性能有着重要影响。建立了采用实际气体性质且考虑喷射器内两相存在的喷射器性能预测模型,并定义了喷射器内部各部分不可逆损失,利用理论模型对喷射器内部各部分不可逆损失程度对喷射器性能的影响进行理论分析,讨论了喷射器内部各部分不可逆损失程度对喷射系数、喷射器效率和喷射器出口背压的影响。结果表明,工作流体在喷嘴中的不可逆损失以及引射流体在吸入室的不可逆损失对喷射系数影响较大,扩散段不可逆损失和混合段不可逆损失对喷射系数几乎没有影响;随着喷射器内部各部分不可逆损失的减小,喷射器效率增大,同时可以使喷射器出口背压提高。     

气液喷射器的结构设计与性能分析

喷射式环流反应器是一种高效的多相反应器,由于其具有良好的传热、传质和混合特性,目前已被广泛应用于生物、化学、制冷和环境保护等工程领域。气液喷射器作为喷射式环流反应器的核心部件之一,其结构尺寸对环流反应器的传质特性和适用环境都具有显著影响。为考察结构尺寸对喷射器性能的影响,本文根据其工作原理,设计了一台模试气液喷射器,并通过冷模试验对其进行性能测试研究。试验结果表明:气液喷射器的引气能力主要取决于其混合喉管与喷嘴出口截面比f₃/f₁以及喷射器进出口压力降Δp_p/Δp_c,而环流反应器的气含率仅与喷射器的液相射流量和气体引射量有关。相同液相流量条件下,喷射器的最大引射空气量随截面比f₃/f₁的增大而增大,反应器内的平均气含率随之增加;提高液相射流与引射气体的速度差能够加强两股流体间的剪切作用,使气泡更易发生破碎。当喷射器的气液比大于2.6时,反应器内的混合流体可达到乳化状态。     

气液喷射器内的气液流型分析

在上喷式喷射器内利用水-CO2实验系统,通过平面激光诱导荧光技术(Planar Laser Induced Fluorescence,PLIF)和常规流量测定,获得了流速数据和流型图片,分析了操作条件对气液喷射器内流型的影响.液气体积流率各自的操作范围为0.495～1.062 m3·h-1和0.1～4.6 m3·h-1.在非常低的气液比下(G/L≤ 0.2),该喷射器拍照范围内,气体形成细小的气泡均匀分布在液体中,呈泡状流;在高气液比下(G/L ＞0.2),液体以射流形式存在,而气体以环状在液体周围向上绕流,形成喷射流.气液比和气相分率的大小对液体射流柱长度及其瓦解的初始位置有明显影响.随着气液比和气相分率的不断增大,液体射流柱的长度首先增大,约在气液比为2.5～3.0,气相分率在0.7～0.8左右达到最大值,射流柱瓦解的初始位置沿喷射器不断上移;继续增大气液比和气相分率,液体射流柱长度又开始减小,瓦解的初始位置下移,但是前者减幅逐渐变小,直至射流柱长度和瓦解的初始位置比较稳定.     

旅大27-2油田稠油油藏采出液流动特性

旅大27-2油田稠油油藏采用蒸汽吞吐的方式进行热采开发。在开发过程中,影响采出液黏度变化的主要因素有:稠油族组成、温度、含水率和产液速度。首先通过室内实验研究影响旅大27-2油田稠油黏度变化的影响因素。然后结合采油井井筒数据建立旅大27-2油田稠油油藏流体流动性模型。最后根据蒸汽吞吐参数和生产数据建立稠油油藏井底流温图版以及稠油油藏采出液黏度图版。根据建立的井底流温图版,可以计算出旅大27-2油田稠油蒸汽吞吐不同阶段采出液井底流温和相应的地层温度;结合采出液黏度图版,可以计算出不同流动阶段、蒸汽吞吐不同时期采出液黏度,为油田生产以及措施实施提供指导。     

喷射器内气-液两相流流型及其转换特性的研究

利用平面激光诱导荧光(Planar Laser Induced Fluorescence,PLIF)技术,分析上喷式喷射器内气液两相流的流型及流型转换的特性.结果表明,在喷射器内气液两相首先形成喷射流,随着两相相互作用和动量传递,射流瓦解,气液两相随着气液比的不断增大分别形成泡状流、雾状流和块状流.根据实验结果绘制了喷射器上部射流瓦解后的气液两相流流型图.通过分析流型影响因素和流体力学特点,提出了流型转换的无因次关系式,并确定了各流型转换的具体表达式.     

液-液气射流泵的实验研究

液-液气射流泵是一种能同时抽吸液、气两相介质的液体喷射泵。本文首先对液-液气射流泵的工作原则以及基本性能方程的推导过程进行了论述,引入了表征引射介质中气相的体积流量比的参数β(含气比),最后通过性能试验得到了液-液气射泵的基本性能方程。该方程还能够描述液-液和液-气两种射流泵的基本性能,适用范围广泛,可作为工程设计的参考。     

高压甲铵喷射器喷嘴损坏对系统的影响及分析

介绍氨汽提工艺高压甲铵喷射器使用过程中喷嘴损坏对工艺造成的严重危害,分析原因,制定防范措施,为同类型化肥装置的运行维护提供借鉴。     

喷嘴距对喷射器及双蒸发压缩/喷射制冷系统性能的影响研究

采用自行设计加工的变喷嘴距喷射器,在双蒸发压缩/喷射制冷实验平台上,研究了喷嘴距对喷射器和系统性能的影响规律,并与传统压缩制冷循环的性能进行对比。研究结果表明:喷射器存在一个最优喷嘴距能使引射系数(μ)、升压比(PLR)、系统性能系数(COP)和压缩比(CR)均达到最大值;在所研究的工况范围内,最优喷嘴距为?5 mm,与喷嘴距为+15 mm相比,μ最大可提高24.56%,PLR最大可提高7.34%,COP最大可提高11.5%,CR最大降低了3.47%;在不同冷却水进水温度和冷媒水进水温度下,双蒸发压缩/喷射制冷循环比传统压缩制冷循环性能更优,COP最大可分别提高33.97%和24.73%。研究结果可为双蒸发压缩/喷射制冷系统喷射器设计和系统运行参数优化提供参考。     

多喷嘴射流式分离器内气固流动特性的数值模拟

基于商用软件Fluent 6.3.26,采用雷诺应力模型及DPM离散相模型并结合理论分析,对基于喷嘴造旋的射流式分离器内两相流动特性进行了模拟计算,得到了较为全面的两相流动规律与细节.结果显示,分离器内部切向速度峰值可达160 m·s^-1,自由涡区的切向速度约为130 m·s^-1,旋流强度明显高于传统旋风单管;沿轴向下,下行流流量逐次减少,其中稳流体顶部下行流降低最为明显,下行流减少致使颗粒卷入内旋流概率增加,分离效果下降;分离器内部局部存在顶部贴壁射流、射流区二次流及灰斗口旋涡流等次级流动;分离器压降约为27.43 kPa,喷嘴区内外旋流能耗分别为4.57 kPa(21.8%)、5.76 kPa(27.6%),稳流体区内外旋流能耗分别为5.85 kPa(27.6%)、4.01 kPa(18.9%);分离器对应的切割粒径较小,约为1.6 μm,极限粒径约为10 μm,符合工业应用要求;基于所建颗粒受力模型及模拟条件下,分离空间可分离的临界粒径为1～2 μm,3 μm及以上颗粒的逃逸浓度小于 0.15 g·m^-3,满足下游烟机对气流的净化要求.     

结构尺寸对液-液喷射器湍流混合性能的影响

建立了液-液喷射器的实验装置,并利用平面激光诱导荧光(planar laser induced fluorescence,PLIF)技术研究了喷射器不同结构尺寸对湍流混合性能的影响。对三种不同混合室直径/喷嘴直径的喷射器进行了研究,利用CCD相机获得了喷射器内二维时均浓度场图片,并通过图片处理获得了浓度场。在此基础上利用离析度(intensity of segregation,IOS)的概念得到了不同结构参数下混合长度的变化规律。结果表明:引流/射流比值越小,混合效果越好,完成混合所需要的距离越短;在低引流流量下,混合室入口直径/喷嘴直径比值越大,混合效果就越好,混合效果与射流流体的压力损失成正比。     

气-液-固三相下喷环流反应器局部气相流动特性

The local gas-phase flow characteristics such as local gas holdup (εg), local bubble velocity (Vb) and local bubble mean diameter (db) at a specified point in a gas-liquid-solid three-phase reversed flow jet loop reactor was experimentally investigated by a five-point conductivity probe. The effects of gas jet flow rate, liquid jet flow rate, solid loading, nozzle diameter and axial position on the local εg, Vb and db profiles were discussed. The presence of solids at low solid concentrations not only increased the local εg and Vb, but also decreased the local db. The optimum solid loading for the maximum local εg and Vb together with the minimum local db was 0.16 × 10-3 m3, corresponding to a solid volume fraction, εS = 2.5%.     

高真空液-液气射流泵的结构设计

针对高真空的应用前提 ,提出液 液气射流泵的结构设计方法 ,说明其在工程上是适用的     

离心泵性能预测与内部流动分析

离心泵是工业领域中应用最广泛的通用机械。随着经济的发展,许多行业对离心泵的性能要求越来越高,传统设计方法已不能很好满足新的需要,因此提高离心泵的设计水平具有重要的意义。本文介绍基于计算流体动力学的离心泵性能预测方法,对离心泵内部流动模拟结果进行分析,得到离心泵内部定常和非定常流动的规律,为离心泵高效叶轮设计方法的建立提供依据。     

液-固流化床中液速分布与颗粒循环流动

通过理论分析和实验研究考察了液一固平板流化床中颗粒流和液流的运动规律,提出了将分散的颗粒流连续介质化的假设和基于容积通量的流休力学表达方式,建立了液体流动和颗粒循环流动的数学模型并定义了颗粒流与液流的有效粘度。理论计算表明,液体通量的径向分布为抛物线,液流有效粘度和液含率与表观液速有关：颗粒通量的径向分布也为抛物线且颗粒上流区与回流区的分界点在0.577D,循环流动强度取决于液含率和液体密度,但颗粒循环分界点的位置与颗粒类型和操作液速无关。实验观察支持模型预测结果。     

同轴环管微流控设备内液-液两相黏性流体的流动规律

进行了同轴环管微流控设备内黏性聚合物溶液的流动行为研究。研究发现通过调节两相流体黏度与流量,可以得到滴流和射流两种稳定流型,并且可以进一步实现液滴尺寸的调控。同时,还分别针对不同流型建立了数学模型用于液滴尺寸预测。所得结果可以用做利用微流控技术制备聚合物微球的理论指导。     

气-液并流通过堆叠筛板填料的脉冲流特性

通过高速摄像机和压力传感器测量,对脉冲流的产生机理、筛板数的影响、液相脉冲传播速度及频率进行了系统的研究。实验发现：脉冲流是重力和气流曳力作用下,孔口液相波动在向下传播过程中被叠加放大的动力学过程,且与气、液流量及筛板数密切相关;一定气量下,脉冲流的产生需要有一个最小（临界）液相流量,且增加液量可促进局部脉冲的产生,并使液相脉冲传播速度与频率均增大;临界液量之上,增大气量,气相的扰动作用增强,局部脉冲越容易产生,从而导致脉冲传播速度与频率均增大;进一步增大气量,液相脉冲会被逐渐分散,导致脉冲传播速度与脉冲频率均减小。增加筛板数,有利于增强脉冲流强度,从而导致脉冲流范围变宽,当筛板数少于三块时不会出现脉冲流。最后,基于实验结果分析,提出了脉冲传播速度及频率的预测关联式。     

高压甲铵喷射器喷嘴龇裂对系统的影响及分析

介绍氨气提尿素工艺,简述该装置高压甲铵喷射器使用过程中发生的故障,分析、判断故障原因及喷嘴损坏对工艺造成的严重危害,并分析造成喷嘴龇裂原因,制定防范措施,为同类型化肥装置的运行维护提供借鉴。     

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。