可调式蒸汽喷射器性能计算分析

发布时间：2017-07-08 16:25

  本文关键词：可调式蒸汽喷射器性能计算分析

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【摘要】：蒸汽喷射器可利用蒸汽的余压回收低压蒸汽,是实现流体混合、换热、增压等功能的一种流体机械。以其结构简单、制造成本低等优点广泛应用于工业制冷、航空航天、海水淡化、核电站安全工程、化工生产等领域。然而,喷射器的效率并不高,且传统的喷嘴固定式喷射器不能在偏离设计工况时正常工作,只有在设计条件下工作时才会具有最大的效率。因此,提高喷射器效率及喷射器对不同工况的适应性对诸多工业领域都有着重大意义。本文通过求解守恒型N-S方程,基于水蒸气真实物性,采用湿蒸汽模型对固定式和可调式蒸汽喷射器进行数值模拟。模型考虑了喷射器内部跨音速流动过程中水蒸气非平衡相变对喷射器性能的影响,并通过与实验数据比对,证实了模拟结果的可靠性。相同工况下,当可调式蒸汽喷射器在喉口当量直径dt、喷嘴出口截面积等结构参数与固定式蒸汽喷射器完全相同时,调节锥对引射流体流量的影响较大,可调式喷射器的喷射系数小于固定式喷射器；两种喷射器内激波发生的位置相同；调节锥具有减弱喷射器内凝结现象的作用。通过移动调节锥的位置可以改变激波的强度和出现的位置,使可调式蒸汽喷射器适应不同的工况。正向移动调节锥dt减小,喷射器内凝结现象减弱,激波发生的位置向喷射器入口方向移动且强度减弱,喷射器更适合在低工作蒸汽压力Pd、高工作蒸汽压力Pm及高引射蒸汽压力Ps的工况下工作,以得到更大的喷射系数；而负方向移动调节锥则增大了喷射器极限工作区域的宽度,情况反之。喷射器扩散器内的壅塞现象与Pd、Pm和Ps均具有显著的相关性。Pd增大、Pm或Ps减小均可导致扩散器内的压缩激波向上游移动并进入混合室,凝结现象及激波强度减弱,壅塞被破坏,喷射器由极限工作状态进入亚极限工作状态。在其他条件相同的情况下,调节锥锥顶角的大小几乎不影响喷射器的性能,而调节锥在喷嘴喉口处的直径da对喷射器性能影响较大：da越大,喷射系数越小。
【关键词】：喷射器 调节锥 喷射系数 凝结 激波
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK05
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-22
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外相关研究进展11-21
• 1.2.1 喷射器的理论研究11-15
• 1.2.2 喷射器的实验研究15-16
• 1.2.3 喷射器的数值模拟研究16-20
• 1.2.4 存在的问题20-21
• 1.3 本文主要研究内容与方法21-22
• 2 蒸汽喷射器的数值模拟方法22-34
• 2.1 蒸汽喷射器的物理过程描述22-23
• 2.2 蒸汽喷射器的物理模型23-24
• 2.3 蒸汽喷射器的数学模型24-27
• 2.3.1 控制方程24-25
• 2.3.2 湿蒸汽流动方程与相变模型25-26
• 2.3.3 边界条件26-27
• 2.4 湍流模型的选择与验证27-31
• 2.4.1 几种常见的湍流模型27-30
• 2.4.2 模拟方法的实验验证30-31
• 2.5 区域离散与数值求解方法31-33
• 2.5.1 网格划分与网格无关性验证31-33
• 2.5.2 数值求解方法33
• 2.6 本章小结33-34
• 3 可调式与固定式蒸汽喷射器对比分析34-47
• 3.1 喷嘴及调节锥几何参数的确定34-35
• 3.2 可调式与固定式蒸汽喷射器的性能对比35-39
• 3.2.1 出口蒸汽压力的影响35-36
• 3.2.2 工作蒸汽压力的影响36-38
• 3.2.3 引射蒸汽压力的影响38-39
• 3.3 可调式与固定式蒸汽喷射器的流场对比39-45
• 3.4 本章小结45-47
• 4 可调式蒸汽喷射器的调节性能分析47-70
• 4.1 可调式蒸汽喷射器的压力调节性47-52
• 4.1.1 可调式蒸汽喷射器对出口蒸汽压力的调节性47-49
• 4.1.2 可调式蒸汽喷射器对工作蒸汽压力的调节性49-50
• 4.1.3 可调式蒸汽喷射器对引射蒸汽压力的调节性50-52
• 4.2 调节锥位置对可调式蒸汽喷射器流场的影响52-58
• 4.2.1 压力的分布52-53
• 4.2.2 马赫数的分布53-55
• 4.2.3 温度的分布55-57
• 4.2.4 液体质量分数的分布57-58
• 4.3 压力对可调式蒸汽喷射器流场的影响58-66
• 4.3.1 出口蒸汽压力的影响58-61
• 4.3.2 工作蒸汽压力的影响61-64
• 4.3.3 引射蒸汽压力的影响64-66
• 4.4 调节锥锥顶角的影响66-68
• 4.5 本章小结68-70
• 结论70-71
• 参考文献71-77
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况77-78
• 致谢78-79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 沈胜强;孙甜悦;刘晓华;杨洛鹏;;TVC在MED海水淡化装置中的作用和性能分析[J];热科学与技术;2010年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 祝银海;基于临界圆的二维喷射器模型构建及流动机理研究[D];西安交通大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 徐海涛;蒸汽喷射器的理论及数值研究[D];南京工业大学;2003年

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本文编号：535369