两相超音速流动及增压换热器设计

论文摘要

增压换热器是一种能提高流体压力而不直接消耗机械能的设备,因其结构简单可靠、运转费用低廉而在很多领域得到广泛应用。增压换热器虽然结构简单,但其设备内部流体的超音速混合过程非常复杂,存在着激波、边界层、剪切层的交互作用,混合机理尚不清楚。本课题从两相流音速计算和激波产生机理入手,设计了增压换热器,结合具体实验对增压换热器的特性进行深入研究,为工作参数及结构参数的优化设计提供理论依据。本文的主要研究结果如下:①在分析增压换热器内两相流动规律基础上,给出了喷射器的特性方程,设计了增压换热器的蒸汽喷嘴和混合腔的结构尺寸。②实验所得的增压换热器的出口热水压力均不同程度高于入口工作蒸汽压力,最高时可达1.5倍左右,很好的证明了该喷射器的增压效果,和理论分析吻合较好。③提高工作流体压力有助于提高喷射器的喷射系数及升压性能。④被引射流体压力越高,越容易被抽吸,喷射系数越高。⑤喷嘴出口面积和混合腔喉部结构对喷射器的喷射系数影响较大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究意义
• 1.1.1 学术意义
• 1.1.2 实用意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 两相流研究现状
• 1.2.2 喷射器研究现状
• 1.3 本课题研究内容
• 1.3.1 喷射器内两相流音速及激波的分析
• 1.3.2 研究各种参数对喷射器性能的影响规律
• 1.3.3 引射器几何尺寸的确定
• 1.3.4 增压换热器的实验研究及分析改进
• 2 汽液两相流动分析
• 2.1 两相流及其主要参数
• 2.1.1 两相流的概念和分类
• 2.1.2 两相流的主要参数
• 2.2 两相流音速
• 2.2.1 单相流体的音速
• 2.2.2 汽液两相流体的音速
• 2.3 两相流激波
• 2.3.1 激波的概念
• 2.3.2 激波的分类和特点
• 2.3.3 描述激波的方程
• 2.3.4 汽液两相流激波升压的数学模型
• 2.3.5 汽液两相流激波升压特性及极限升压能力
• 2.3.6 汽液两相流激波升压的可用能分析
• 2.3.7 激波对两相流强化换热的的影响
• 2.4 本章小结
• 3 增压换热器的设计
• 3.1 喷射器工作原理与应用
• 3.1.1 喷射器的工作原理
• 3.1.2 喷射器的主要工作参数
• 3.1.3 喷射器的主要性能指标
• 3.1.4 喷射器的工程应用
• 3.2 增压换热器的基本设计理论
• 3.2.1 设计特点
• 3.2.2 初始参数和设计要求
• 3.2.3 设计所遵循的三个基本定律和喷射器极限工作状态理论
• 3.2.4 喷射器的极限工作状态
• 3.3 增压换热器的设计计算
• 3.4 本章小结
• 4 增压换热器的实验研究
• 4.1 实验目的
• 4.2 实验装置及实验方案
• 4.2.1 喷射器本体结构的对比说明
• 4.2.2 测量系统的设计
• 4.2.3 实验方案
• 4.3 实验结果分析
• 4.3.1 工作参数对喷射器性能的影响
• 4.3.2 结构参数对喷射器性能的影响
• 4.4 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 本文主要结论
• 5.2 后续研究工作和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录