论文题目: 气泡雾化喷嘴的试验研究及数值模拟
论文类型: 硕士论文
论文专业: 热能工程
作者: 梁晓燕
导师: 章名耀,卢平
关键词: 气泡雾化,雾化特性,气液质量流量比,数值模拟
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 气泡雾化喷嘴是一种新型的雾化喷嘴,相比常规的雾化喷嘴具有雾化质量高、耗气量小等优点,逐渐引起人们的重视,并已开始应用于重、渣油等高粘度液体的雾化过程当中。为了将气泡雾化喷嘴的优点应用到干法、半干法脱硫中,有必要对气泡雾化喷嘴的雾化特性做深入的研究。本文通过理论研究和试验相结合的方法,系统地研究了气泡雾化喷嘴的雾化特性。本文设计了几种不同结构尺寸的气泡雾化喷嘴,在浆（膏）体雾化试验台上,系统地研究了气泡雾化喷嘴的雾化特性。采用先进的PIV仪器和二次开发的图像分析软件,实现了对喷嘴雾化颗粒尺寸的测量,试验结果令人较满意。为了得出采用PIV拍摄测量颗粒粒径方法的误差,本文采用平均粒径分别为31μm、27.35μm的白刚玉粉进行了标定。此测量结果表明,采用阈值0.23处理水雾化颗粒的粒径误差的大致范围为14%～17.9%之间。通过对气泡雾化喷嘴特性的分析,得出了各因素对雾化粒度的影响,主要包括以下几种影响因素:在气泡雾化喷嘴中,空气注入压力对雾化质量影响较大,空气注入压力提高,雾化颗粒直径减小。随着气液比ALR增加,雾化颗粒平均直径呈现下降趋势明显趋缓。本文所做的试验基本上是气液比达到0.04～0.06后,颗粒平均直径减小明显趋缓。液体流量以及喷嘴出口速度对雾化效果也有影响,在设计流量范围内,流量越大,雾化效果越好。D32随着气体喷嘴出口速度的增大而减小。在相同的注气截面积的情况下,注气孔数目越多,孔径越小,越有利于雾化质量的提高。气体注入孔径大小在低气液比时,对雾化效果影响显著。喷头的出口截面积对雾化质量的影响显著,开口截面积越大,D32值越大,即雾化效果越差。采用FLUENT软件进行了数值模拟,模拟了喷嘴内部的气液两相混合、压力分布、体积浓度分布、速度矢量以及喷嘴下游的速度矢量分布、颗粒粒径分布,并用TECPLOT软件进行后处理,数值模拟结果对于气泡雾化喷嘴在现实中的应用具有指导意义。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 本文研究的背景及目的
1.2 主要研究内容
第二章 气泡雾化喷嘴国内外研究概论及设计
2.1 气泡雾化喷嘴研究和使用的国内外概况
2.2 气泡雾化喷嘴的设计
2.2.1 对于喷嘴的质量要求
2.2.2 气泡雾化喷嘴的设计
2.3 本章小结
第三章 水雾化试验装置和测量系统的研究
3.1 试验装置
3.1.1 试验装置系统图
3.1.2 试验装置系统说明
3.2 测量系统及原理
3.2.1 雾化粒径的测量方法
3.2.2 PIV 测量系统
3.3 数据处理
3.3.1 数字图像处理的基本概念
3.3.2 数字图像处理的原理及算法
3.3.3 颗粒粒径测量影响因素分析
3.4 本章小结
第四章 气泡雾化喷嘴雾化性能的试验研究
4.1 引言
4.2 试验方法
4.3 雾化质量的评价
4.4 试验结果分析
4.4.1 雾化角
4.4.2 气液比对喷嘴雾化质量的影响
4.4.3 液体流量以及喷嘴出口气体速度对喷嘴雾化质量的影响
4.4.4 气体注入截面积大小对喷嘴雾化质量的影响
4.4.5 混合室（中心管）直径的影响
4.5 不同型式喷嘴的比较
4.5.1 试验工况及结果
4.5.2 不同结构的喷嘴比较
4.6 本章小结
第五章 气泡雾化喷嘴内部及出口下游的数值模拟初探
5.1 Fluent 软件简要介绍
5.2 喷嘴内部气液两相混合
5.2.1 数学模型和控制方程
5.2.2 数值模拟方法
5.2.3 模拟结果
5.3 喷嘴下游雾场的模拟
5.3.1 气相场的模拟
5.3.2 液体加入后雾炬的数值模拟
5.4 本章小结
第六章 结论与建议
6.1 总结
6.2 建议
致 谢
附录: 试验工况及结果
参考文献:
发布时间: 2007-06-11
参考文献
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