旋流式实心喷嘴喷淋特性研究
发布时间：2021-12-23 17:58
离心喷嘴常被用作海水淡化横管降膜蒸发装置的布液设备,它的喷淋均匀性将直接影响到液滴在管束间成膜后的受热特性,进而决定了整套蒸发装置的热效率及稳定性。本文对顶部带有凹槽流道的离心喷嘴内部流场流动特性以及外部喷淋特性展开研究,并结合内部流场流动情况对于其单喷嘴喷淋以及多喷嘴干涉喷淋下的喷淋密度分布规律进行合理的分析,论文研究内容如下:（1）通过VOF方法对离心喷嘴内部流场特性展开研究,分别分析了填充过程及稳定过程流体在喷嘴内部的流动情况,得出了流体切向速度在旋流室内获得提高,轴向速度在收缩段以及直管段内得到充分的发展,而喷嘴的扩张段则极大地提高了流体的径向速度,并且研究了喷嘴顶部流道结构对内部流场产生的影响,对于离心喷嘴下一步的优化改造工作具有一定的指导意义;（2）通过实验手段对单个离心喷嘴喷淋密度分布情况展开研究,结合喷嘴内部结构,研究了入口压力和喷淋高度对于外部喷淋特性的影响,并且联系前文喷嘴内部流场分析结果对于外部喷淋密度分布情况进行分析。实验结果表明:离心喷嘴喷淋区域为不规则圆形,喷淋密度在喷淋的中心位置以及边缘区域很小,在二者之间的喷淋区域内喷淋密度很大。适当的提高喷嘴入口压力和...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国水资源分布图
旋流式实心喷嘴喷淋特性研究-2-针对水资源短缺问题，国际上一直在不断寻求解决方法，越来越多的国家开始重视水资源的合理开发、利用和管理等问题，对解决水资源短缺的针对措施也呈现多样化的趋势。下图为世界上应对水资源短缺问题所采取的相应措施，但是大部分受到季节性、适用性以及经济型等因素影响，对于大量缺水体而言所起到的效果十分有限，这就使得海水淡化这种新型的实现水资源开源增量技术得到的越来越广泛的发展。海水淡化技术应用时不会受到季节和时空的影响，而且产出的淡水既可以作为工业用水，也可以提供给居民作为饮用水。图1.2水资源短缺解决方法Figure1.2Thesolutionforwatershortage海水淡化即海水脱盐生产淡水，目前全世界约有十多个国家的上百个科研机构针对海水淡化技术展开研究，每年都有大量的不同容量、不同结构的海水淡化设施投入使用。随着海水淡化技术的发展，生产淡水的效率也在逐步提高，淡化水的成本不断降低，部分国家和地区淡化水已经降低到和自来水差不多的价格，而且海水淡化设施的规模也在逐渐扩大，使得生产的淡化水能够越来越多的满足多方面需求。现有的海水淡化方法包括电解法、蒸馏法、海水冻结法以及反渗透法等，考虑到经济性以及适用性等因素，目前市场上主流的海水淡化方法为蒸馏法以及反渗透法。其中低温多效蒸馏海水淡化技术作为蒸馏法的一种，由于其具有生产效率高、海水预处理要求低、淡水品质好等特点，得到了越来越广泛的应用。低温多效蒸馏海水淡化技术是指海水的最高蒸发温度处于70℃以下的蒸馏淡化技术，在工作时将多个水平管降膜蒸发装置串联起来，首效输入一定量的热
大连理工大学硕士学位论文-3-蒸汽，接下来每效的蒸发温度依次减小，最终经过多次的盐水蒸发以及淡水冷凝得到大量的蒸馏水。横管降膜蒸发装置是低温多效蒸馏海水淡化技术的核心设备，它的性能优劣直接影响了最终淡水的产量以及生产效率。其工作过程为处理过的海水经过布液器喷淋到下方的管束间成膜，管束中流动着工业生产所遗留的低品位蒸汽，管束内的蒸汽与管束外部降膜流动的海水完成热量交换，海水蒸发所产生的大量水蒸气最终被凝结成淡水送出。图1.3海水淡化装置图1.4横管降膜蒸发装置Figure1.3SeawaterdesalinationplantFigure1.4Horizontal-tubefallingfilmevaporation对于横管降膜蒸发装置，其所使用的布液器由于结构不同主要分为三大类：平板式、管式以及喷嘴式。布液器喷淋性能的优劣直接影响到喷淋出的液滴在管束间成膜的均匀性，进而决定了整套海水淡化装置的生产效率，离心喷嘴由于其结构简易、布液均匀、性能可靠等优点近些年来得到了广泛的应用。本文的研究内容为一种顶部带有凹槽流道结构的离心喷嘴，其区别于其他离心喷嘴的最大特点为能够实现实心喷淋，提高了最终成膜的均匀性。因此，加强对于离心喷嘴内部流动以及外部喷淋情况的研究，有助于提高我们对于喷嘴喷淋布液机理的认识，对于进一步提高横管降膜蒸发装置的性能乃至于整套海水淡化装置的运行效率也具有一定的工程指导意义。1.2国内外研究现状喷嘴在日常生活和工业生产中均得到了非常广泛的应用，常被用在汽车内燃机的燃油喷射器、各类器件表面处理、地面燃气轮机的进气降温、厂房及储藏室湿度调节、农林水雾喷洒等各个行业。其材质从塑料、碳化硅、聚四氟乙烯到不锈钢、铝合金、钨钢等，根据其应用目的的不同，喷嘴的结构和材质也随之改变，从而适用到各个领域中[1
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋流雾化喷嘴雾化特性的数值模拟[J]. 马佳敏,王博韬,李胡坤,范熊杰,刘存喜,刘美丽. 航空发动机. 2019(05)
[2]空气雾化喷嘴的设计与实验研究[J]. 吴恩启,顾自明,赵兵,徐智保. 热能动力工程. 2018(04)
[3]高压喷嘴的射流仿真研究[J]. 张振,章巧芳. 机电工程. 2013(02)
[4]Numerical simulation on turbulent flow field in convergentdiveroent nozzle[J]. LU Yi-yu,LIU Yong,LI Xiao-hong,KANG Yong,ZHAO Jian-xin(College of Resources and Environmental Science,Chongqing Univerisity,Chongqing 400030,China). Journal of Coal Science & Engineering（China）. 2009(04)
[5]低压旋流雾化喷嘴的雾化性能[J]. 闫云飞,张力,高振宇,蒲舸. 化工学报. 2009(05)
[6]喷雾器喷嘴流场仿真研究[J]. 刘耀林,张舜德,李华. 轻工机械. 2008(01)
[7]燃油溶气喷雾速度和粒度的PDA测试研究[J]. 肖进,乔信起,黄震,方俊华. 科学通报. 2004(07)
[8]离心式喷嘴内流场特性的数值模拟[J]. 周立新,张会强,雷凡培,黄崇锡,陈建华. 推进技术. 2002(06)
[9]柴油机喷雾速度场的激光相位多普勒测试[J]. 张仁惠,乔信起,黄震. 现代车用动力. 2002(01)
[10]喷嘴雾化特性实验研究[J]. 陈斌,郭烈锦,张西民,高晖,Panidis Th.,Papailiou D.D.. 工程热物理学报. 2001(02)
硕士论文
[1]空心圆锥雾化喷嘴喷雾实验与数值研究[D]. 金春玉.上海交通大学 2007
本文编号：3548928
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国水资源分布图
旋流式实心喷嘴喷淋特性研究-2-针对水资源短缺问题，国际上一直在不断寻求解决方法，越来越多的国家开始重视水资源的合理开发、利用和管理等问题，对解决水资源短缺的针对措施也呈现多样化的趋势。下图为世界上应对水资源短缺问题所采取的相应措施，但是大部分受到季节性、适用性以及经济型等因素影响，对于大量缺水体而言所起到的效果十分有限，这就使得海水淡化这种新型的实现水资源开源增量技术得到的越来越广泛的发展。海水淡化技术应用时不会受到季节和时空的影响，而且产出的淡水既可以作为工业用水，也可以提供给居民作为饮用水。图1.2水资源短缺解决方法Figure1.2Thesolutionforwatershortage海水淡化即海水脱盐生产淡水，目前全世界约有十多个国家的上百个科研机构针对海水淡化技术展开研究，每年都有大量的不同容量、不同结构的海水淡化设施投入使用。随着海水淡化技术的发展，生产淡水的效率也在逐步提高，淡化水的成本不断降低，部分国家和地区淡化水已经降低到和自来水差不多的价格，而且海水淡化设施的规模也在逐渐扩大，使得生产的淡化水能够越来越多的满足多方面需求。现有的海水淡化方法包括电解法、蒸馏法、海水冻结法以及反渗透法等，考虑到经济性以及适用性等因素，目前市场上主流的海水淡化方法为蒸馏法以及反渗透法。其中低温多效蒸馏海水淡化技术作为蒸馏法的一种，由于其具有生产效率高、海水预处理要求低、淡水品质好等特点，得到了越来越广泛的应用。低温多效蒸馏海水淡化技术是指海水的最高蒸发温度处于70℃以下的蒸馏淡化技术，在工作时将多个水平管降膜蒸发装置串联起来，首效输入一定量的热
大连理工大学硕士学位论文-3-蒸汽，接下来每效的蒸发温度依次减小，最终经过多次的盐水蒸发以及淡水冷凝得到大量的蒸馏水。横管降膜蒸发装置是低温多效蒸馏海水淡化技术的核心设备，它的性能优劣直接影响了最终淡水的产量以及生产效率。其工作过程为处理过的海水经过布液器喷淋到下方的管束间成膜，管束中流动着工业生产所遗留的低品位蒸汽，管束内的蒸汽与管束外部降膜流动的海水完成热量交换，海水蒸发所产生的大量水蒸气最终被凝结成淡水送出。图1.3海水淡化装置图1.4横管降膜蒸发装置Figure1.3SeawaterdesalinationplantFigure1.4Horizontal-tubefallingfilmevaporation对于横管降膜蒸发装置，其所使用的布液器由于结构不同主要分为三大类：平板式、管式以及喷嘴式。布液器喷淋性能的优劣直接影响到喷淋出的液滴在管束间成膜的均匀性，进而决定了整套海水淡化装置的生产效率，离心喷嘴由于其结构简易、布液均匀、性能可靠等优点近些年来得到了广泛的应用。本文的研究内容为一种顶部带有凹槽流道结构的离心喷嘴，其区别于其他离心喷嘴的最大特点为能够实现实心喷淋，提高了最终成膜的均匀性。因此，加强对于离心喷嘴内部流动以及外部喷淋情况的研究，有助于提高我们对于喷嘴喷淋布液机理的认识，对于进一步提高横管降膜蒸发装置的性能乃至于整套海水淡化装置的运行效率也具有一定的工程指导意义。1.2国内外研究现状喷嘴在日常生活和工业生产中均得到了非常广泛的应用，常被用在汽车内燃机的燃油喷射器、各类器件表面处理、地面燃气轮机的进气降温、厂房及储藏室湿度调节、农林水雾喷洒等各个行业。其材质从塑料、碳化硅、聚四氟乙烯到不锈钢、铝合金、钨钢等，根据其应用目的的不同，喷嘴的结构和材质也随之改变，从而适用到各个领域中[1
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋流雾化喷嘴雾化特性的数值模拟[J]. 马佳敏,王博韬,李胡坤,范熊杰,刘存喜,刘美丽. 航空发动机. 2019(05)
[2]空气雾化喷嘴的设计与实验研究[J]. 吴恩启,顾自明,赵兵,徐智保. 热能动力工程. 2018(04)
[3]高压喷嘴的射流仿真研究[J]. 张振,章巧芳. 机电工程. 2013(02)
[4]Numerical simulation on turbulent flow field in convergentdiveroent nozzle[J]. LU Yi-yu,LIU Yong,LI Xiao-hong,KANG Yong,ZHAO Jian-xin(College of Resources and Environmental Science,Chongqing Univerisity,Chongqing 400030,China). Journal of Coal Science & Engineering（China）. 2009(04)
[5]低压旋流雾化喷嘴的雾化性能[J]. 闫云飞,张力,高振宇,蒲舸. 化工学报. 2009(05)
[6]喷雾器喷嘴流场仿真研究[J]. 刘耀林,张舜德,李华. 轻工机械. 2008(01)
[7]燃油溶气喷雾速度和粒度的PDA测试研究[J]. 肖进,乔信起,黄震,方俊华. 科学通报. 2004(07)
[8]离心式喷嘴内流场特性的数值模拟[J]. 周立新,张会强,雷凡培,黄崇锡,陈建华. 推进技术. 2002(06)
[9]柴油机喷雾速度场的激光相位多普勒测试[J]. 张仁惠,乔信起,黄震. 现代车用动力. 2002(01)
[10]喷嘴雾化特性实验研究[J]. 陈斌,郭烈锦,张西民,高晖,Panidis Th.,Papailiou D.D.. 工程热物理学报. 2001(02)
硕士论文
[1]空心圆锥雾化喷嘴喷雾实验与数值研究[D]. 金春玉.上海交通大学 2007
本文编号：3548928
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