气力提升液体的理论分析及实验研究

发布时间：2017-04-19 14:10

  本文关键词：气力提升液体的理论分析及实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：气力提升装置作为一种特殊性能泵,已广泛应用于深井取水、石油开采以及危险化工液体运输。相对于技术已成熟的传统泵和射流泵,其基础研究尚不完备,仍有许多科学问题亟待探究。至今国内外对气力提升装置的理论模型和管内流场的研究涉猎很少。为寻求提升系统理论模型建立的新方法,揭示管内流场结构,结合前人的实践经验及研究成果,提出了兼具射流泵和气举双重功效的新型气力提升装置,并以此为物理模型展开相关理论和实验研究。分析了管道阻力损失和提升性能的影响因素及其相互作用形式,在此基础上,基于伯努利方程、动量方程和能量方程推导出气力提升效率和扬程模型,并建立了管内体积流量无因次模型。为验证理论模型,建立了气力提升系统,实验研究参变量(主要为浸入率与气流量)对气力提升性能(扬水量、提升效率和扬程)的影响,同时利用激光多普勒测速仪(LDV)分析了管内流场随参变量的变化规律。气力提升性能的实验研究表明随着浸入率的增加,提升性能呈单调递增,而随气流量的增加开始增大至峰值而后下降,这表明存在一最优气流量值使提升性能达到最佳。最大扬水量与最大扬程所对应的气流量均大致为50m3/h,而效率峰值点较扬水量和扬程略微前移。对上述结果用无量纲化处理结果显示任一浸入率下其无因次实验散点大致落在同一分布函数上,并与管内体积流量无因次模型吻合较好,误差控制在±8%以内。基于LDV测试技术的管内流场结构研究表明管内流场速度分布趋于圆台形,管壁附近速度梯度很大,而中心区速度分布平缓。液相流速随着气流量的增加先增大而后减小,与提升性能变化趋势基本一致,且随着浸入率的增大,不同气流量之间的流速差异趋于缩小。研究成果对深入认识气力提升机理、丰富多相流动力学理论,以及对我国的河道、港口清淤以及海洋资源开发有重要意义。
【关键词】：气力提升 气液两相流 无因次 效率 流场
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH38
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题背景8-9
• 1.2 气力提升技术的研究进展及发展趋势9-15
• 1.2.1国内外研究进展9-13
• 1.2.2气力提升技术的发展趋势13-15
• 1.3 本课题研究的主要内容15-16
• 第二章 气力提升技术的理论研究16-31
• 2.1 气力提升原理16-17
• 2.2 气力提升临界条件17-18
• 2.3 两相流流型18-19
• 2.4 两相流基本特性19-23
• 2.4.1 两相流特征参数19-21
• 2.4.2 两相流工艺计算模型21-23
• 2.5 垂直管道阻力损失23-24
• 2.6 气力提升系统效率24-27
• 2.7 气力提升扬程27-28
• 2.8 提升管内流场28-31
• 第三章 气力提升系统理论模型的建立31-38
• 3.1 气力提升模型31-38
• 3.1.1 假设条件31
• 3.1.2 管道阻力损失模型31-32
• 3.1.3 无量纲理论模型32-35
• 3.1.4 气力提升效率模型35-37
• 3.1.5 气力提升扬程模型37-38
• 第四章 气力提升系统的实验研究38-69
• 4.1 实验系统38-42
• 4.2 实验装置42-48
• 4.3 实验方法48-50
• 4.4 实验结果分析50-69
• 4.4.1 气力提升性能50-60
• 4.4.2 管内流场结构60-69
• 第五章 结论与展望69-71
• 参考文献71-75
• 攻读学位期间主要的研究成果75-76
• 致谢76

【参考文献】

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1 ;Effect of Air Injector on the Performance of an Air-lift for Conveying River Sand[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2010年01期

  本文关键词：气力提升液体的理论分析及实验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：316442