气液两相喷射器的实验研究

论文摘要

气液两相喷射器装置是一种以高压蒸汽作为动力源的特殊的射流泵。高压蒸汽经过蒸汽喷嘴加速后成为超音速气流,与低压给水混合形成超音速气液两相流,到达混合腔喉部后产生凝结激波,压力突变,得到压力高于蒸汽压力、温度高于低压给水温度的高压水流,达到升温升压的目的。其实质是将蒸汽凝结所释放的热量中部分可用能转化为势能以提高水的压力。本文采用气液两相喷射器数学模型,对气液两相喷射器进行了性能计算与结构设计;对气液两相喷射器实验台装置中涉及的设备、测量仪器进行选型,布置管路,搭建气液两相喷射器装置实验台;利用搭建好的实验台进行气液喷射实验,并获得实验数据;通过对气液两相喷射器实验数据进行分析,研究各因素对出口压力的具体影响。混合腔喉部直径为1.6mm,蒸汽喷嘴喉部直径为2.2mm的喷射实验:入口蒸汽压力为0.5MPa,进口低压水温为8℃,实验现象为:没有水吸进混合室,蒸汽喷嘴出口处形成正压,将水从水喷嘴中压回水箱方向;混合腔喉部直径为1.6mm,蒸汽喷嘴喉部直径为1.0mm的喷射实验:入口蒸汽压力为0.5MPa,进口低压水温为8℃,实验现象为:有吸水的趋势,但蒸汽喷嘴出口处仍形成正压,将水从水喷嘴中压回水箱方向;混合腔喉部直径为3.1mm,蒸汽喷嘴喉部直径为2.2mm的喷射实验:入口蒸汽压力0.35 MPa,进口低压水温为8℃,实验现象为:5秒时间内吸水量为299.4ml,调节出口背压阀,出口压力最大达到0.05MPa,出口水温达到78℃,折合喷射系数为104.09。通过实验数据可以分析得出:出口水压力随低压进口水温度的增加而降低:随入口蒸汽压力的增加有一个最佳值;混合腔喉部直径与蒸汽喷嘴喉部直径之比越低,升压效果越好等。本文以实验为基础,通过对实验数据进行分析和整理,对影响气液两相喷射器升压效果的重要影响因素进行分析研究,为气液两相喷射器装置在工业上的推广应用打下了良好基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.1.1 气体喷射器的研究进展
• 1.1.2 气液两相喷射器介绍
• 1.2 气液两相喷射器的研究背景
• 1.3 气液两相喷射器的研究进展
• 1.4 本文的主要工作和研究内容
• 2 气液喷射器设计原理和步骤
• 2.1 气液喷射器工作分析
• 2.1.1 喷射阶段
• 2.1.2 混合阶段
• 2.1.3 扩散阶段
• 2.2 气液喷射器的数学模型
• 2.2.1 蒸汽喷嘴
• 2.2.2 水喷嘴
• 2.2.3 混合腔
• 2.2.4 扩散室
• 2.3 气液喷射器的设计计算
• 2.3.1 蒸汽喷嘴参数
• 2.3.2 混合腔入口截面参数
• 2.3.3 两相流混合区参数
• 2.3.4 扩散段参数
• 2.3.5 整体计算模型
• 3 气液喷射器装置实验台的设计
• 3.1 引言
• 3.2 气液喷射器结构
• 3.2.1 气液两相喷射器设计结构
• 3.2.2 气液两相喷射器工艺结构
• 3.2.3 连接件设计及工艺结构
• 3.3 实验台系统结构
• 3.3.1 测点布置
• 3.3.2 实验台的启动与运行
• 4 实验过程与分析
• 4.1 混合腔喉部直径1.6mm的喷射实验
• 4.1.1 实验操作与实验现象
• 4.1.2 实验结果与对比分析
• 4.1.3 改进方法
• 4.2 混合腔喉部直径3.1mm的喷射实验
• 4.2.1 实验操作与实验现象
• 4.2.2 实验结果与对比分析
• 4.3 低压水被吸入气液喷射器的验证实验
• 4.4 出口水压力的影响因素分析
• 4.4.1 低压水温度对出口水压力的影响
• 4.4.2 蒸汽入口压力对出口水压力的影响
• 4.4.3 蒸汽喷嘴喉部尺寸对出口压力的影响
• 4.4.4 其他因素对出口压力的影响
• 4.5 小结与讨论
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢