乏汽供热系统蒸汽喷射器的数值模拟及参数研究

发布时间：2020-06-14 05:18

【摘要】：热电联产存在着冷端损失大的问题,基于节能减排的要求,提出将乏汽进行余热回收。蒸汽喷射器利用高温高压流体卷吸低温低压乏汽,将混合之后的中温中压蒸汽用于加热热网水,可以有效减少热能损失。蒸汽喷射器的结构虽然简单,但是其结构设计常常难以达到实际的工况要求,并且其内部蒸汽之间的混合过程和混合机理也难以确定。传统设计中,常采用图表法和经验估算法确定蒸汽喷射器的结构尺寸,误差较大。本文针对小型蒸汽喷射器进行研究,主要包括蒸汽喷射器的结构设计、数值模拟和智能算法优化结构参数。首先,对蒸汽喷射器的基本理论和常用设计方法进行了介绍,在特定工况下,依据索科洛夫的气体动力学计算法设计蒸汽喷射器的结构参数。其次,根据设计的结构参数建立蒸汽喷射器的二维数值模型,分析蒸汽喷射器内部的流场特性。利用数值模型的可重复操作性,分析混合出口蒸汽压力对引射系数的影响,验证了此数值模型的可靠性;研究工作蒸汽压力、引射蒸汽压力、喷嘴距和等截面混合室长度的改变对喷射器性能的影响,数值模拟结果表明,过高或者过低的工作蒸汽压力均对应较小的引射系数;引射蒸汽压力越高,引射系数就越大;存在最佳的结构参数,使得蒸汽喷射器的工作性能最优。最后,在MATLAB软件中,编程GA-BP神经网络算法,应用数值模拟获得的样本数据,建立结构参数与引射系数的非线性映射关系,利用控制步长的方法在已建立的GA-BP神经网络中搜索最大的引射系数,其对应的结构参数即是最优结构参数,其优化结果经CFD数值验证,验证结果表明,经过算法优化得到的引射系数比之前提高了6.12%。 【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM621;TK115

【图文】：

蒸汽喷射器,工作过程

第二章蒸汽喷射器的基本理论及其结构设计本章首先对蒸汽喷射器的工作原理进行了介绍，然后以索科洛夫气体动力学导，在特定工况下，初步设计了小型蒸汽喷射器的结构参数。蒸汽喷射器简介.1 蒸汽喷射器结构组成蒸汽喷射器主要由喷嘴，吸入室，混合室和扩压室组成[38]。蒸汽喷射器工作图 2-1，高压高温蒸汽由工作蒸汽入口（图中标示 A）进入蒸汽喷射器后，形成超音速汽流，抽吸作用产生的相对低压，带动引射蒸汽入口（图中标示压低温蒸汽进入蒸汽喷射器，低压蒸汽在蒸汽喷射器中被混合压缩成为中压经混合蒸汽出口（图中标示 C）排出。

网格质量,喷嘴,网格

图 3-3 放大喷嘴处网格及网格质量图Fig.3-3 Magnified nozzle at the grid and grid quality射器模型的求解LUTNT 中，首先，读入划分好的网格 mesh 文件，检查最小体积和最小数，并查看网格质量详细报告。设置求解器参数，选择二维基于压力稳义能量模型，，选择标准k 湍流模型（Standard k-epsilon），近壁面采数（Standard WallFunctions），压力采用二阶迎风形式，湍动能、耗散率使用 QUCIK 格式，材料选择水蒸汽，密度设为理想气体，选择 2DSpammetric，将工作流体入口和引射流体入口设置为压力入口，并在其设置压流强度（Turbulent Intensity）为 3%，将混合出口设置为压力出口，同样的设置。定义对称面，设置为轴对称图形，使求解规模缩减为原来问题求解器控制参数，选择标准 SIMPLE 算法，定义各残差值为 1×10-6。解及模型验证

【参考文献】