基于CFD的二氧化氯气体混合器数值模拟与优化研究
本文选题:二氧化氯 切入点:气体混合器 出处:《青岛科技大学》2017年硕士论文
【摘要】:气体二氧化氯作为一种高效、广谱、绿色安全的新型杀菌消毒剂在空间消毒领域具有广阔的应用前景,但是目前低浓度二氧化氯气体发生装置和检测技术无法满足其使用要求。为此,本文在课题组研制的高浓度二氧化氯气体消毒装置基础上,设计了一种能够实现高浓度二氧化氯气体与空气快速均匀混合稀释的文丘里混合器,并基于CFD数值模拟技术,结合正交试验和响应曲面优化设计方法,对混合器进行模拟优化研究。本文设计了一种喉部带有气体分布器的文丘里混合器,然后利用Fluent软件对混合器的混合效果及压降进行了模拟研究。考察了不同湍流模型对混合模拟结果的影响,结果表明不同湍流模型对混合模拟结果影响不大,最终采用RNG k-ε模型进行模拟研究;考察了工艺参数和混合器结构参数对混合效果和压降的影响规律。以获得最优混合效果和较小压降为目标,选择混合工艺参数和混合器结构参数为试验因素,利用正交试验对混合器进行初步优化。分析正交试验结果,发现对于混合效果来说各因素的重要程度为:喉口直径出口锥角入口锥角空气流量二氧化氯气体流量,并得到了混合效果最佳的水平组合,但是模拟结果显示该组合虽然混合效果较佳,但压降很大;对于混合器压降来说各因素的重要程度为:喉口直径空气流量出口锥角二氧化氯流量入口锥角,并得到了压降最小的水平组合,虽然模拟结果显示该组合虽然压降较小,但是其混合效果达不到要求。在正交试验优化的基础上,本文采用响应面优化方法,在保持混合工艺参数不变的情况下对混合器进行二次优化。优化结果显示当喉口直径18mm,入口锥角20°,出口锥角4°时,混合不均匀度为0.0058,压降为2.49KPa,与正交试验结果对比,该组合下混合器混合效果最佳且压降较小。最终根据优化结果完成了混合器的加工制造。
[Abstract]:Chlorine dioxide gas as an efficient, broad-spectrum disinfectant, new green and safe and has broad application prospects in the field of space disinfection, but at low concentration of chlorine dioxide gas generator and detection technology can not meet the demand. Therefore, the disinfection in the high concentration chlorine dioxide gas research group developed the device based on the design of a high concentration chlorine dioxide gas and air mixer quickly diluted Venturi mixer, and based on the CFD numerical simulation technology, combined with orthogonal test and response surface optimization design, explore the optimization simulation of Venturi mixer mixer. This paper designs a throat with a gas distributor, the mixing efficiency and pressure drop on the mixer and then using Fluent software simulation research is carried out. The effects of different turbulence models on the effect of mixed results,. The results show that the different turbulence models have little effect on the hybrid simulation results, finally using RNG k- turbulence model was studied; influences of process parameters and structure parameters of mixer mixing effect and pressure. In order to obtain the optimal mixing effect and smaller pressure drop as the goal, the choice of mixed process parameters and structure parameters of mixer as experiment factors, preliminary optimization of mixer by orthogonal test. The results of orthogonal experiment, found the importance for the mixed effects of various factors: the throat diameter of outlet angle of entrance angle of air flow two chlorine gas flow, and the level of the best combination of mixing effect, but the simulation results show that the hybrid combination is better, but a large pressure drop; pressure drop for mixer for the degree of importance of each factor to the throat diameter of the air flow outlet cone angle of chlorine dioxide flow entrance The cone angle, and the level of the minimum pressure drop, while the simulation results show that the combination of low pressure drop though the mixing effect, but not up to the requirements. Based on orthogonal experiment, the response surface optimization method, two optimization of mixer in mixing process parameters under the condition of optimization. The results show that when the throat diameter 18mm, entrance cone angle is 20 degrees, outlet angle of 4 degrees, Unmixedness is 0.0058, pressure drop is 2.49KPa, compared with the results of orthogonal test, the optimum combination of mixer mixing effect and low pressure drop. Finally according to the optimization results completed mixer manufacturing.
【学位授予单位】:青岛科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ051.71
【参考文献】
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,本文编号:1708662
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