基于高速剪切原理的重油乳化技术研究

论文摘要

本文针对重油燃烧时存在难以充分雾化,燃烧效率低,烟尘大的问题,为了充分利用能源,治理环境污染,提出了重油掺水乳化技术研究,具有重要的经济价值和理论意义。介绍乳化重油的应用前景,国内外发展现状与趋势,以及日前存在稳定性差的问题,提出通过高速剪切技术米提高水的分散均质效果,从而达到提高乳化重油质量的目的。介绍乳化汕基本理论,节能降污机理,并对其稳定性进行分析,得出可以减小分散相的粒径可以延长分层时问,提高稳定性。并探讨了液滴变形和破裂机理,得出液滴破裂的条件,并分析了高剪切均质机的层流与湍流均质乳化机理,定性地得到几何参数、工作参数及物料特性参数对乳化效果的影响,这为高速剪切提高乳化作用提供理论依掘。利用计算流体力学软件FLuENT的RNG K-ε湍流模型以及基于欧拉法的MIxrIJRE两相流模型,对高剪切均质机乳化重油时的流场进行j维数值模拟,探讨了压力场、速度场等,通过改变转速和定转子齿隙,分析其内部流场对乳化效果的影响,再以剪切应力为指标,应用正交试验法将转速、定转子槽宽、齿隙等参数对乳化效果进行优化。应用高速剪切技术对重油乳化试验研究,分析转速、乳化时间等参数对乳化重油乳化效果的影响,高速剪切技术可以有效地提高稳定性,并设计了乳化重油的生产系统,为乳化重汕推广使用打下基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题的研究意义
• 1.1.1 重油资源及分布
• 1.1.2 乳化重油的简介
• 1.1.3 本课题研究意义
• 1.2 重油乳化技术发展概述
• 1.2.1 国外乳化重油发展概述
• 1.2.2 国内乳化重油发展概述
• 1.3 剪切技术研究进展
• 1.3.1 高剪切均质乳化原理与特点
• 1.3.2 高剪切均质机的研究现状
• 1.4 目前重油乳化存在的问题
• 1.5 本课题研究内容与方法
• 第二章 乳化重油的特性与制备
• 2.1 乳化重油的基本理论
• 2.1.1 概述
• 2.1.2 乳化重油的类型
• 2.1.3 乳化油的类型鉴别方法
• 2.1.4 乳化油的乳化机理
• 2.2 乳化剂
• 2.2.1 乳化剂的种类
• 2.2.2 乳化剂的作用
• 2.2.3 乳化剂的选择
• 2.3 乳化重油的节能降污机理
• 2.3.1 乳化重油的燃烧机理
• 2.3.2 乳化重油的节能机理
• 2.4 乳化重油的稳定性分析
• 2.4.1 乳化重油的不稳定性
• 2.4.2 影响乳化重油稳定性的因素
• 2.5 重油的乳化技术与应用
• 2.5.1 乳化设备
• 2.5.2 乳化重油的乳化方法
• 2.5.3 乳化重油的应用
• 第三章 高剪切均质机的均质乳化机理
• 3.1 液滴的变形与破裂
• 3.2 液滴在层流状态均质乳化分析
• 3.3 液滴在湍流状态下均质乳化分析
• 第四章 高速剪切乳化流场CFD 计算方法
• 4.1 计算流体动力学简介
• 4.1.1 计算流体动力学的形成与发展
• 4.1.2 计算流体动力学的工作步骤
• 4.2 基本控制方程
• 4.2.1 质量守恒方程
• 4.2.2 动量守恒方程
• 4.2.3 能量守恒方程
• 4.3 湍流模型
• 4.3.1 应用湍流模型的原因与方法
• 4.3.2 大涡模拟（LES）
• 4.3.3 Reynolds 平均法（RANS）
• 4.4 在近壁区使用 k-ε模型的问题及对策
• 4.5 控制方程离散方法与数值解法
• 4.5.1 控制方程离散方法
• 4.5.2 流场计算数值解法
• 第五章 高速剪切乳化流场CFD 模拟分析
• 5.1 FLUENT 简介
• 5.2 模型建立与网格划分
• 5.2.1 建立几何模型
• 5.2.2 生成计算网格
• 5.3 求解器参数设置
• 5.3.1 选择求解器及运行环境
• 5.3.2 两相流模型
• 5.3.3 定义材料
• 5.3.4 定义边界条件及相关参数
• 5.3.5 计算结果检验
• 5.4 计算结果与分析
• 5.4.1 压力场分析
• 5.4.2 速度场分析
• 5.4.3 剪切率场分析
• 5.4.4 其他流动特性分析
• 5.5 均质机关键参数对乳化的影响分析
• 5.5.1 转子转速的影响分析
• 5.5.2 定转子齿隙的影响分析
• 5.6 乳化参数优化试验的CFD 模拟
• 第六章 实验分析与研究
• 6.1 实验方案拟订
• 6.1.1 实验目的
• 6.1.2 实验材料与仪器
• 6.1.3 实验方法
• 6.2 乳化时间对乳化效果的影响
• 6.3 转子转速对乳化效果的影响
• 6.4 重油乳化系统的设计
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究生期间发表论文