小型蒸汽喷射实验系统的结构改进和性能提高

发布时间：2017-09-15 08:05

  本文关键词：小型蒸汽喷射实验系统的结构改进和性能提高

  更多相关文章： 喷射器 引射系数 数值模拟 多因素分析 扩压器

【摘要】：随着人们能源保护意识的提高,水蒸汽喷射泵这种利用工业余热和太阳能等热源工作的设备越来越受到人们重视,因此对水蒸汽喷射泵的研究有着重要的意义。然而,由于水蒸汽喷射泵内部流动复杂、工作效率低,所以提升水蒸汽喷射泵工作性能的研究更加必要。近年来,对喷射器的数值模拟得到重视,在许多方面都已经做了很多工作,但文献中的实验数据十分有限,这影响了喷射器理论模型的适用性和数值方法的可靠性的数据支持,因而也制约了数值模拟的应用。此外,对水蒸汽喷射实验系统的研究大多是针对单一变量,进行多因素分析的研究较少。因此,为了深入研究和全面了解喷射器的性能,以及为数值模拟提供实验支撑,有必要设计及构建水蒸汽喷射系统实验平台,在此基础上对喷射泵的性能做更多的实验研究,并优化实验系统获得更可靠的实验数据。本文的主要研究工作如下：(1)对现有小型水蒸汽喷射实验系统进行改进。主要针对扩压器结构,并进行结构改进,优化喷射器性能。(2)以实验系统主喷射器为建模依据,采用ANSYS FLUENT 14.0,数值模拟喷射器内部流场,得到不同几何参数下扩压器壁面压力分布、引射系数曲线及临界背压。同时运用模拟结果对喷射器的改进提出建议。(3)以实验系统主喷射器为建模依据,采用ANSYS DesignXplorer,对现有喷射器进行多因素分析,对喷射器的性能提高提出改进建议。本文研究工作表明,在一定区域内,随着扩压器喉部直径的增加,喷射器的引射系数呈增大的趋势。随着引射蒸汽压力的升高,喷射器的引射系数呈增大的趋势。另外,在现有设备的条件下,操作参数中,工作蒸汽入口压力对引射系数影响的灵敏度高于引射蒸汽入口压力。
【关键词】：喷射器 引射系数 数值模拟 多因素分析 扩压器
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH38
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 引论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 喷射式制冷系统的研究情况11-15
• 1.2.1 国外研究情况11-13
• 1.2.2 国内研究情况13-15
• 1.3 水蒸汽喷射泵的实验研究状况和模拟情况15-16
• 1.4 本课题的提出和研究内容16-18
• 第2章 小型蒸汽喷射实验系统概述18-40
• 2.1 小型蒸汽喷射实验系统的原理及结构组成18-21
• 2.2 小型蒸汽喷射实验系统主要部件21-32
• 2.2.1 喷射器21-22
• 2.2.2 蒸发器22-24
• 2.2.3 冷凝装置24-26
• 2.2.4 水环泵,蒸汽锅炉及存储罐26-28
• 2.2.5 压力调节阀,压力变送器及手操器28-31
• 2.2.6 储气罐31-32
• 2.3 小型蒸汽喷射实验系统操作流程及注意事项32-34
• 2.3.1 实验操作流程32-33
• 2.3.2 实验注意事项33-34
• 2.4 实验系统的数据测量34-38
• 2.4.1 工作蒸汽压力测量34-35
• 2.4.2 流量测量35-36
• 2.4.3 温度测量36-37
• 2.4.4 壁面压力分布测量37-38
• 2.5 本章小结38-40
• 第3章 基于计算流体力学的主喷射器结构改进40-58
• 3.1 计算流体力学及相关软件FLUENT简介40-45
• 3.1.1 CFD理论简介40-43
• 3.1.2 CFD常用软件包FLUENT简介43-45
• 3.2 主喷射器几何建模与内部流动的模拟45-51
• 3.2.1 基本控制方程45-47
• 3.2.2 湍流模型47-48
• 3.2.3 流体属性48
• 3.2.4 几何建模与网格划分48-49
• 3.2.5 边界条件设置和求解方法49-51
• 3.3 基于CFD方法的主喷射器的结构改进51-56
• 3.3.1 喉部直径对流场结构的影响51-54
• 3.3.2 结构改进后的几何建模和网格划分54
• 3.3.3 结构改进后的模拟结果分析54-56
• 3.4 本章小结56-58
• 第4章 操作参数对内部流场结构影响的多因素分析58-70
• 4.1 多因素分析概述58-60
• 4.1.1 多因素分析58
• 4.1.2 基于Ansys DesignXplorer的多因素分析58-60
• 4.2 工作蒸汽与引射蒸汽入口压力的多因素分析60-69
• 4.2.1 输出参数为压力降的多因素分析60-62
• 4.2.2 输出参数为压缩比的多因素分析62-64
• 4.2.3 输出参数为膨胀比的多因素分析64-65
• 4.2.4 输出参数为引射系数的多因素分析65-68
• 4.2.5 对输出参数的灵敏度分析68-69
• 4.3 本章小结69-70
• 第5章 结论和展望70-72
• 5.1 结论70
• 5.2 展望70-72
• 参考文献72-78
• 致谢78

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本文编号：855285