检索结果-南通市图书馆

作者：袁辉湘潭大学

学位级别：硕士

粉尘危害是煤矿生产的重大灾害之一,充斥生产空间的粉尘不仅加速机械磨损,缩短仪器的使用寿命,且在一定条件下会引发粉尘爆炸,特别是呼吸性粉尘易被人体吸收,产生各种呼吸性疾病,严重威胁矿井和矿工的安全。目前,国内外煤矿井下普遍采... 详细信息

粉尘危害是煤矿生产的重大灾害之一,充斥生产空间的粉尘不仅加速机械磨损,缩短仪器的使用寿命,且在一定条件下会引发粉尘爆炸,特别是呼吸性粉尘易被人体吸收,产生各种呼吸性疾病,严重威胁矿井和矿工的安全。目前,国内外煤矿井下普遍采用湿式抑尘、降尘为主,应用最广泛的是喷雾降尘技术。其中,应用最多的为高压喷雾技术,该技术喷出的水雾粒径较大,水雾不易对呼吸性粉尘造成碰撞、拦截、团聚等作用,造成对呼吸性粉尘的捕集效率较低。国内外目前普遍认为实现液体最有效的雾化方式即为两相流喷雾技术,利用气液两相流喷嘴产生的雾滴粒径可以达到几微米,能够有效提高对呼吸性粉尘的沉降效率。两相流喷嘴虽然已在除尘中得到一定的应用,对于影响气液两相流喷嘴雾化效率的因素也取得一定的研究进展,但还是存在喷嘴喷雾能耗高,雾化不均匀,喷嘴易堵塞、小粒径雾滴占比小等不足,导致两相流除尘技术在煤矿中的实际应用受到很大的限制。基于气液两相流喷嘴的特征结构、喷射条件和雾化机理,提出气孔的数量与孔径、水孔的孔径、气孔偏移角、出雾口形式和内置节流杆等特征结构是影响两相流喷嘴雾化的主要结构因素,气压、水压和气水比等喷射条件是影响两相流喷嘴雾化的主要喷射因素,且设计加工了一种两相流雾化喷嘴,搭建了一套完整的雾化测试系统和除尘实验系统。通过调控气孔的数量与孔径、水孔的孔径、气孔偏移角、内置节流杆和出雾口形式可以实现两相流喷嘴的高效雾化,其雾滴中位粒径小于10微米,雾化量最高可达5kg/h,雾化均匀,雾化性能良好。其中,内置节流杆和气孔偏移角对两相流喷嘴雾化性能影响最大,是喷嘴在低能耗下也能产生10微米以下水雾的重要特征结构。通过调控气压、水压和气水比等因素来研究喷射条件对两相流喷嘴雾化性能的影响。研究结果表明雾滴粒径随着气压的增大而减小,随着水压的增大而增大,在一定气液比值范围内,喷嘴具有良好的雾化性能,粒径小,雾化均匀,在外流场中沿横向方向几乎不变,沿轴向方向逐渐增大。基于以上对两相流喷嘴雾化特性的研究展开了两相流喷嘴不同雾化参数对雾化降尘的影响研究。研究发现喷射条件对雾化降尘效率有着很大影响,降尘效率随着雾滴粒径的增大而增大,随着雾化量的增大而减小,随着粉尘浓度的增大而增大,在雾滴粒径小于10Km时,对呼吸性粉尘的去除有良好的效果,其降尘效率可达90%以上,为低能耗、小粒径的喷嘴结构的优化及应用和除尘装置的设计提供了理论依据和关键技术支撑。

关键词：气液两相流喷嘴特征结构喷射条件雾化性能雾化降尘

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基于Fluent的气液两相流喷嘴内部流动特性仿真

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包装工程 2021年第9期42卷 207-214页

作者：邢炯杨传民蔚俊龚国腾袁成志何思念天津商业大学天津300134 河北工业大学天津300401

目的探究气液两相流喷嘴内部流动特性及工作参数对流动特性的影响。方法测量得到气液两相流喷嘴的结构图,利用Fluent软件建立喷嘴模型,并选择流体体积(VOF)两相流模型和RNG(重整化群)k-ԑ湍流模型,以常温状态下液态水和空气为研究介质,... 详细信息

目的探究气液两相流喷嘴内部流动特性及工作参数对流动特性的影响。方法测量得到气液两相流喷嘴的结构图,利用Fluent软件建立喷嘴模型,并选择流体体积(VOF)两相流模型和RNG(重整化群)k-ԑ湍流模型,以常温状态下液态水和空气为研究介质,并以气压和液压为变量,进行多参数的流动特性分析,并引入气液比的概念。结果得到了不同时刻喷嘴内部的压力、速度及液相分布云图。其中最大压力为827 kPa,出现在出口段和进气段交叉的壁面上,由于喷嘴内部出现缩口,故出口段存在负压(−1.53 MPa);喷嘴内部最高速度出现在气液两相交汇处,为134 m/s;液相在最初迅速充满喷嘴后,逐渐与气相混合,最终出口段中心液相体积占比为0.543,混合情况良好。还得到了多参数对喷嘴内部压力、速度及液相分布的影响。结论使用软件仿真的方法得到了喷嘴内部的流动特性和多参数对流动特性的影响规律,并为进一步研究优化喷嘴结构及喷雾提供了建议和参考。

关键词：气液两相流喷嘴数值模拟流体体积计算流体力学

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气液两相流三级雾化喷嘴的雾化机理研究及降温应用

气液两相流三级雾化喷嘴的雾化机理研究及降温应用

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作者：王保刚青岛科技大学

学位级别：硕士

气液两相流雾化喷嘴是产生细水雾的主要雾化装置,已经广泛地应用于日常生活与现代工业之中。为了减小喷嘴的液滴粒径,优化喷嘴结构,丰富两相流喷嘴在环境调节领域的应用。本文基于撞击流雾化技术以及卡门涡街雾化机理,设计了新型气液两... 详细信息

气液两相流雾化喷嘴是产生细水雾的主要雾化装置,已经广泛地应用于日常生活与现代工业之中。为了减小喷嘴的液滴粒径,优化喷嘴结构,丰富两相流喷嘴在环境调节领域的应用。本文基于撞击流雾化技术以及卡门涡街雾化机理,设计了新型气液两相流三级雾化喷嘴,研究了不同操作压力下,喷嘴内部流场和外部流场雾化破碎过程,并应用正交试验优化了喷嘴雾化降温的试验方案,还针对雾化降温过程中,雾化器出现的问题,对其进行了结构改进。主要研究内容如下:(1)本文首先对气液两相流三级雾化喷嘴的撞击流雾化机理和涡街雾化机理进行了理论研究,其次简单介绍了影响喷嘴雾化破碎的主要影响因素和评价喷嘴雾化效果好坏的主要指标,最后对本文设计的气液两相流三级雾化喷嘴的内部结构进行了详细的介绍。(2)搭建了雾化特性和流量特性试验平台,对不同操作压力下,喷嘴的雾化破碎机理和特性进行了试验研究,观察到了不同工况下,喷嘴液体射流雾化破碎过程。研究结果表明:气相压力的大小对喷嘴雾化破碎机理有显著影响。气液两相流三级雾化喷嘴外部流场喷雾形态并非标准圆锥形,在XOZ截面和YOZ截面雾化锥角有明显差异,并且喷嘴的雾化锥角、雾化贯穿距、喷雾量、流量、流量强度分布,随着操作压力的变化,发生了显著变化。(3)建立了气液两相流三级雾化喷嘴模型,利用Fluent仿真软件里的VOF和VOF-to-DPM模型模拟了不同操作压力下,喷嘴内部和外部雾化破碎过程。并基于涡街雾化原理,在喷嘴外部流场安装了3种不同类型的涡街发生体,与原喷嘴雾化性能进行了对比研究。研究结果表明:当Pair>0.3 MPa时,喷嘴内部扩张型气腔结构可以使气体膨胀加速到超音速;当Pair≥0.2 MPa时,喷嘴两侧气体出口速度也达到了超音速,说明喷嘴结构设计合理,气体在喷嘴出口可以对液体产生很强的扰动力,使其发生雾化破碎。另外,VOF-to-DPM模型和AMR技术可以有效捕捉到液体雾化破碎过程和液滴流动情况。当气相压力为0.6 MPa,液相压力为0.2 MPa时,原喷嘴液滴D32达到了最小值9.89μm,而改进后的喷嘴当气相压力为0.3 MPa,液相压力为0.2 MPa时,D32就达到了9.32μm,说明喷嘴结构改进可以有效提高喷嘴雾化性能。(4)搭建了受限空间雾化降温试验平台,研究了试验平台内部在不同工况下,温湿度变化情况,并通过正交试验得到了最优操作方案。研究结果表明:气液两相流二次雾化喷嘴产生的液滴较大,液滴沾湿性强,喷在身上有明显的水滴感,容易在地面上形成积水。然而,气液两相流三级雾化喷嘴的雾化降温效果优于传统的两相流二次雾化喷嘴。干雾降温有效改善了受限空间内部的积水问题,同时提高了受限空间内部的空气质量。另外,对于虹吸式气液两相流三级雾化器,当气压为0.3MPa、机械通风(风速3.4m/s)、喷嘴高度0.5m、喷雾角度60°时,雾化降温效果最佳。(5)通过Creo软件建立了改进后的雾化器三维模型,通过数值模拟得到了不同操作压力下,气体和液体在新型雾化器三层流道内的流动仿真云图。研究结果表明:新型雾化器的三层流道内部速度和压力分布具有较好的对称性,并且可以快速、均匀、稳定地向8个喷嘴连接口提供气源和水源。解决了原雾化器供水不稳定,压力调节范围小的问题。

关键词：撞击流雾化技术气液两相流喷嘴雾化破碎过程流道结构设计 VOF-to-DPM

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