蒸汽喷射器特性的CFD分析与节能应用研究

论文题目: 蒸汽喷射器特性的CFD分析与节能应用研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 生物化工

作者: 华敏

导师: 洪厚胜

关键词: 蒸汽喷射器,喷射系数,膨胀比,热泵蒸发浓缩系统,节能

文献来源: 南京工业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 蒸汽喷射器是提高流体压力而不直接消耗机械能的设备，其结构简单可靠、运转费用低廉。但喷射器内部的流动过程复杂，最初的喷射器理论大多数是作为研究和详细分析一定用途喷射器计算方法而得到发展的，设计方法基本都是建立在一维理论基础上的经验公式。在喷射器结构对喷射器性能影响等具体细节的研究方面，由于受实验水平、计算能力、流体力学理论发展水平的限制，是不充分的。本文借助FLUENT软件平台，通过对蒸汽喷射器性能进行CFD数值模拟，深入分析和探索了工况参数及结构参数对蒸汽喷射器性能的影响规律，这对优化喷射器结构，提高喷射器效率具有重要的意义。在此研究基础上，将蒸汽喷射器应用于蒸发浓缩系统，提出了蒸汽喷射热泵蒸发浓缩系统这一节能方案，将蒸汽喷射热泵蒸发浓缩系统和自循环蒸发浓缩系统进行了实验对比研究。本文的主要研究工作如下： (1) 建立了适用于蒸汽喷射器模拟的CFD数学模型。本文借助商用软件平台，基于雷诺时均方程、湍流粘度模型及气体状态方程对蒸汽喷射器内部可压缩性流动过程进行了数值模拟，并就所得到的结果与实验结果进行了比较，按照与实验值相符、收敛速度快等原则，确定了能够反映蒸汽喷射器性能变化规律的CFD数学模型。 (2) 详细分析了工作参数对蒸汽喷射器性能的影响规律。对不同工况条件下的蒸汽喷射器进行了模拟试验，得到了工作压力、引射压力、出口压力对喷射器性能的影响规律。在对蒸汽喷射器性能研究的过程中，引入膨胀比这一参数，给出了蒸汽喷射器的膨胀比与最大喷射系数的关系表。膨胀比的使用可以使模拟所得到的结论不限于具体的参数值，具有较好的通用性。 (3) 详细分析了喷射器主要结构对喷射器性能的影响规律。改变喷射器主要结构尺寸，通过模拟试验并分析整理在不同膨胀比下喷射器结构与最大喷射系数之间的变化关系，得到了喷射器主要结构对喷射器性能的影响规律。研究结果表明，改善喷射器的结构，提高喷射器的喷射系数，是提高喷射器效率的一个重要途径。 (4) 基于数值模拟试验所得到的工作参数及结构参数对喷射器性能的影响

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 蒸汽喷射器概述

1.1.1 结构及工作原理

1.1.2 主要性能指标

1.2 喷射器研究进展及状况

1.3 喷射器CFD数值模拟研究进展

1.3.1 数值模拟方法

1.3.2 结构参数及工况参数的变化对性能影响的研究

1.4 蒸汽喷射式热泵系统

1.5 本课题研究的目的和主要内容

参考文献

第二章 蒸汽喷射器CFD数值模拟方法

2.1 湍流研究进展

2.2 湍流控制方程

2.2.1 湍流的Reynolds时均方程

2.2.2 湍流模型

2.2.3 边界条件的给定

2.3 数值模拟方法的建立

2.3.1 数值解法

2.3.2 网格的生成及其无关性研究

2.3.3 湍流模型的确定

2.4 小结

参考文献

第三章 蒸汽喷射器性能研究

3.1 引言

3.2 工作参数对喷射器性能的影响

3.2.1 出口压力的影响

3.2.2 工作压力的影响

3.2.3 引射压力的影响

3.3 蒸汽喷射器结构对其性能影响的分析

3.3.1 混合室结构对喷射器性能的影响

3.3.2 喷嘴结构的选择

3.3.3 喉管面积比的影响

3.3.4 扩压室结构对喷射器性能的影响

3.4 小结

参考文献

第四章 蒸汽喷射器的设计理论及方法

4.1 喷射器理论设计方法

4.1.1 经验系数法

4.1.2 经典热力学法

4.1.3 气体动力学函数法

4.2 蒸汽喷射器工况参数的设计计算

4.2.1 基本设计参数及条件

4.2.2 喷射器的级数和各级压缩比的确定

4.2.3 喷射泵抽气能力和消耗蒸汽量的计算

4.3 蒸汽喷射器的简化设计方法

4.4 小结

参考文献

第五章 蒸汽喷射热泵蒸发浓缩系统的节能研究

5.1 研究意义

5.2 蒸发浓缩过程节能原理及节能技术应用

5.2.1 蒸发过程原理

5.2.2 蒸发过程的节能原理

5.3 蒸发浓缩过程的节能方案

5.3.1 自循环式蒸发浓缩过程

5.3.2 热泵蒸发浓缩过程节能方案

5.4 实验研究

5.4.1 实验目的

5.4.2 实验仪器

5.4.3 实验步骤

5.4.4 实验结果

5.4.5 实验结论

5.5 CFD数值模拟分析及对比

5.5.1 模拟结果与实验结果的对比

5.5.2 实验条件下喷射器的最佳结构

5.6 小结

参考文献

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 课题展望

符号说明

附录

攻读硕士学位期间发表论文

致谢

发布时间: 2007-03-23

参考文献

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• [3].基于CFD对不同结构形状的滑阀阀芯流场可视化分析与研究[D]. 曹飞梅.太原理工大学2018
• [4].基于CFD的旋塞阀流动特性研究[D]. 龚座平.西华大学2015
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