液气射流泵流体特性研究

发布时间：2017-06-07 01:06

  本文关键词：液气射流泵流体特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：射流泵是一种输送质量和传递能量的流体机械元件，可以作为混合物料和瞬时反应设备。因其具有简单的结构，可以减小安装和维护的难度，运行安全可靠且运行费用低廉，焊接或螺纹连接的管状结构使其密封性更容易得到保障等优点，因此常常用来输送高温高压、易燃易爆和具有放射性的高危流质；射流泵的工作原理和结构也决定了其可以直接利用压力能来作为运行动力，无需消耗额外能源。但是射流泵在工作中也暴露出一些不足，主要表现在流体混合过程中，能量利用率低且损失比较严重，导致射流混合效率一直处于20％—40％之间，制约其在综合应用中的进一步应用。 在矿井自动化排水系统中，利用液气射流泵射流吸气作用来给离心式水泵倒吸灌水。液气射流泵高效稳定的工作是整个系统运行的必要条件。井下实际运行过程当中，射流系统虽然能使离心式水泵泵体内达到指定真空度，但抽气速率和效率都比较低，浪费能量和时间，同时影响整个排水系统的抽水性能，甚至在紧急情况下，由于真空度不能及时达到，导致排水受阻，造成重大损失。 针对射流泵效率问题，现有研究大部分集中在喷嘴距、喉管与喷嘴面积比、扩散角和喉管长径比上。本文在已有研究成果基础上，提出吸入室直径、吸入室长度、吸入管位置和喉管收缩半角也可能是影响液气射流泵效率的主要因素，并对射流泵进行了理论研究和实验探讨。理论研究主要是运用fluent软件，，对不同结构参数的液气射流泵物理模型，采用变量控制的方法，逐个进行三维仿真模拟，得出了不同结构参数下液气射流泵的静压曲线和关键部位的压力云图及速度云图。通过对射流泵内部流场特性的分析，得出吸入室长度和吸入管位置对液气射流泵吸气效率的影响微乎其微，可以忽略不计；随着喉管收缩半角的增大，射流泵吸气效率先增大后减小，存在最优喉管收缩半角范围为13.5°—17.1°之间；随着吸入室直径的增大，射流泵吸气效率也是先增大后减小，存在最优吸入室直径范围为1.56倍—1.68倍射流管直径。实验探讨主要是加工出与数值模拟一样尺寸的射流泵组件，仿照矿井自动化排水原理及过程进行分组实验，记录后分析实验数据，最后得出了与数值模拟同样的结论，验证了数值模拟的正确性。
【关键词】：液气射流泵 效率 数值模拟 矿井排水 吸入室直径 真空度
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH38
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 国内外研究状况11-14
• 1.2.1 国外研究状况12-13
• 1.2.2 国内研究状况13-14
• 1.3 研究方法概述14-15
• 1.4 部分结构参数对液气射流泵效率的影响15-16
• 1.5 液气射流泵的应用现状16
• 1.6 研究目的意义和内容16-17
• 1.6.1 研究的目的意义16-17
• 1.6.2 研究内容17
• 1.7 本章小结17-19
• 第二章 液气射流泵理论19-25
• 2.1 有限空间射流理论19-20
• 2.2 液气射流泵的分类与安装20-21
• 2.2.1 液气射流泵的分类20
• 2.2.2 液气射流泵的安装20-21
• 2.3 液气射流泵结构及原理21-22
• 2.4 液气射流泵流态理论22-23
• 2.5 主要性能指标23
• 2.6 本章小结23-25
• 第三章 液气射流泵数值模拟的数学模型25-35
• 3.1 数值模拟25-26
• 3.1.1 数值模拟的概念25
• 3.1.2 数值模拟的特点25-26
• 3.2 湍流的形成26
• 3.3 湍流模型26-28
• 3.4 控制方程组28-29
• 3.5 控制方程组的离散29-30
• 3.6 控制方程的求解30-32
• 3.7 近壁面处理32
• 3.8 本章小结32-35
• 第四章 液气射流泵内部流场数值模拟及分析35-63
• 4.1 模型建立35-36
• 4.1.1 结构尺寸35
• 4.1.2 物理建模35-36
• 4.2 网格划分36-37
• 4.3 定解条件设置37
• 4.4 流体的材料特性37
• 4.5 计算模型的确定37-38
• 4.6 数值模拟结果与分析38-62
• 4.6.1 吸入室长度对液气射流泵效率的影响38-45
• 4.6.2 吸入管位置对液气射流泵效率的影响45-51
• 4.6.3 喉管收缩半角对液气射流泵吸气性能的影响51-57
• 4.6.4 吸入室直径对液气射流泵吸气性能的影响57-62
• 4.7 本章小结62-63
• 第五章 液气射流泵性能的实验研究63-69
• 5.1 实验说明63
• 5.2 实验装置63
• 5.3 实验步骤63-65
• 5.4 实验结果与计算结果的对比分析65-67
• 5.5 本章小节67-69
• 第六章 结论与展望69-71
• 6.1 研究结论总结69-70
• 6.2 研究工作展望70-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-77
• 攻读学位期间发表的学术论文77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 高传昌;王玉川;陈豪;雷霆;陈晓俊;王小卉;;脉冲液-气射流泵基本性能试验[J];核动力工程;2010年04期

2 陈维平;江帆;李元元;李小强;;射流曝气的气液两相流的数值模拟[J];环境污染治理技术与设备;2006年03期

3 江帆,陈维平,李元元,李小强;基于射流与两相流的射流曝气器研究[J];流体机械;2005年06期

4 葛研军;葛强;阳俊;;液气射流泵喉嘴距数值模拟及其最优范围确定[J];流体机械;2012年04期

5 陈磊;刘树林;;脉冲液气射流泵内部流场的数值模拟[J];机械制造;2013年08期

6 朱荣生;燕浩;李继忠;苏保稳;胡自强;;小型气液射流泵内部流场数值模拟及优化选择[J];排灌机械工程学报;2010年03期

7 高传昌;王玉川;;液气射流泵研究应用进展[J];石油机械;2008年02期

8 张晋华;高传昌;闫勇;王小卉;;脉冲液-气射流泵能量平衡[J];排灌机械工程学报;2012年04期

9 向清江;王超;吴燕兰;李红;;液气射流泵扩散管内部流动试验研究[J];排灌机械工程学报;2014年07期

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本文编号：427863