湿压缩性能及其雾化系统的研究

论文摘要

目前,燃气轮机在许多领域都得到了广泛的应用,如何提高燃气轮机性能已成为国内外研究的热点问题。湿压缩技术是提高燃气轮机性能的有效手段之一,该技术具有结构简单,容易实施等优点,已被受各国研究者的关注。然而湿压缩技术的成功与否与雾化装置的性能紧密相关。为此本文对湿压缩技术在燃气轮机的应用做了进一步研究,对其关键技术——雾化技术进行模拟与实验的研究。本文对湿压缩的基本原理进行了分析,研究了湿压缩过程中的损失问题;对压气机压缩过程建立数学模型并进行了编程计算;分析比较了雾化方法,最终选择闪蒸雾化方法;分析比较了雾化喷嘴,最终选择离心式喷嘴,并设计了离心式雾化喷嘴;应用FLUENT流体仿真软件对直喷、离心式喷嘴闪蒸雾化流场进行了数值模拟,得出初始温度、压力、喷嘴口径等参数对雾化质量的影响规律。搭建了闪蒸雾化实验台架,进行了大量闪蒸雾化实验,利用三维多普勒激光粒度仪对闪蒸雾化进行了粒径测量,得出了粒径、喷雾角等参数的分布,并总结出雾化初始温度、初始压力、喷嘴口径等实际影响雾化质量的参数规律。通过对实验值与模拟值的对比,总结出:在一定的雾化初始温度、压力与喷嘴口径等条件下,应用闪蒸技术制成的雾化装置,其雾化质量完全可以达到湿压缩的要求,因此它是工程应用湿压缩技术的理想雾化装置。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 湿压缩技术的特点及关键技术——雾化
• 1.3 雾化理论的发展和国内外应用现状
• 1.3.1 雾化理论的发展
• 1.3.2 雾化技术国外现状
• 1.3.3 雾化技术国内现状
• 1.3.4 雾化方法
• 1.4 本文主要研究工作
• 第2章 湿压缩过程的热力分析
• 2.1 湿压缩过程的理论分析
• 2.2 湿压缩增加循环功的机理
• 2.3 湿压缩过程的损失分析
• 2.3.1 干压缩数学模型
• 2.3.2 湿压缩数学模型
• 2.3.3 计算结果及分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 雾化喷嘴的设计及流场的数值模拟
• 3.1 雾化分析
• 3.1.1 不同雾化方式的比较
• 3.1.2 闪蒸雾化过程中液滴的受力分析
• 3.2 闪蒸雾化过程分析
• 3.2.1 一次雾化
• 3.2.2 二次雾化
• 3.3 雾化喷嘴的设计
• 3.3.1 喷嘴类型的比较
• 3.3.2 离心喷嘴的设计
• 3.4 闪蒸雾化流场的数值模拟
• 3.4.1 控制方程
• 3.4.2 离散相模型
• 3.4.3 气相湍流模型及组分运输模型
• 3.4.4 数值求解方法
• 3.4.5 网格生成及边界条件
• 3.4.6 数值计算结果与分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 闪蒸雾化装置的设计及实验研究
• 4.1 闪蒸雾化实验装置的组成及布置
• 4.1.1 喷嘴
• 4.1.2 供水系统
• 4.1.3 温度测量系统
• 4.2 实验步骤
• 4.3 粒度的测量及测量原理
• 4.3.1 PDA测量系统及原理
• 4.3.2 粒度表示及数据处理
• 4.4 实验结果及误差分析
• 4.5 实验结果与数值模拟的对比比较
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢