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液体在横向气流中破碎的动量交换机制

机电工程技术 2024年第4期53卷 129-133页

作者：刘晓宏温治杜宇航苏福永张四宗楼国锋北京科技大学能源与环境工程学院北京100083

液体射流的破碎是一个复杂的非线性动力学问题。为研究破碎过程中气液间的动量交换机制,利用Fluent软件进行数值模拟,得到不同气流冲击液体过程中动量交换量和动量交换效率的变化规律,并进一步通过VOF to DPM模型对规律进行了验证。结... 详细信息

液体射流的破碎是一个复杂的非线性动力学问题。为研究破碎过程中气液间的动量交换机制,利用Fluent软件进行数值模拟,得到不同气流冲击液体过程中动量交换量和动量交换效率的变化规律,并进一步通过VOF to DPM模型对规律进行了验证。结果表明:在气流速度为40~90 m/s,气流密度为1.177~7.356 kg/m^(3)的工况范围内,动量交换效率在62%~83%变化。气液之间的动量交换量随着气流速度的增大而增大,气体密度不变时,随着气流速度的增大,气液间的动量交换效率逐渐降低,最后趋于稳定;气流速度一致时,动量交换效率随气体密度的增大而减小,最后逐渐趋于稳定。在气流物性不变时,增大液体的密度和黏度均会导致气液动量交换效率的增大。将雾滴粒径分布作为液体破碎效果的计算指标,对动量交换机制进行验证,发现在气液动量交换量相等时,液体破碎后的粒径规律基本一致,最大误差为15.3%。

关键词：横向射流动量交换效率液体破碎雾滴粒径数值模拟

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气-液分流式分布器的流体力学性能

石油学报（石油加工） 2013年第6期29卷 1023-1029页

作者：王振元程振民于坤华东理工大学化学工程联合国家重点实验室上海200237

开发了一种具有抗塔板倾斜性能的气-液分流式分布器。通过冷模实验,研究了该分布器液体破碎程度与液体分布均匀性之间的关系,以及操作条件变化对分布器压降的影响,并在直径为1m的加氢反应器中考察了由37个气-液分流式分布器组成的气-液... 详细信息

开发了一种具有抗塔板倾斜性能的气-液分流式分布器。通过冷模实验,研究了该分布器液体破碎程度与液体分布均匀性之间的关系,以及操作条件变化对分布器压降的影响,并在直径为1m的加氢反应器中考察了由37个气-液分流式分布器组成的气-液分配盘的液体分布均匀性。结果表明,存在一个液体破碎雾化的临界气速。临界气速同时也是分布器液体分布均匀与否的分界点,只有气体流速超过该临界值时,才能实现液体的均匀分布。当通过分配盘的气量超过总体临界气体流量时,其液体分布相对不均匀度可降至5%以内,实现液体的均匀分布。此外,基于实验数据,还得到了气-液分流式分布器的压降与气、液两相Reynolds数间的关系式。

关键词：气液分流式分布器液体破碎分布均匀性临界气速气液分配盘

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有旋流场中黏性液体雾化仿真及其实验研究

有旋流场中黏性液体雾化仿真及其实验研究

作者：刘津津东北大学

学位级别：硕士

本课题引入了一种新型的油雾发生器——气动旋流油雾发生器。该油雾发生器的雾化机理是利用有一定速度的压缩空气通入旋流器,形成涡流,涡流沿着渐缩管涡旋向下。在涡旋的过程中压缩空气不断的在加速,在渐缩管小口处压缩空气速度达到最大... 详细信息

本课题引入了一种新型的油雾发生器——气动旋流油雾发生器。该油雾发生器的雾化机理是利用有一定速度的压缩空气通入旋流器,形成涡流,涡流沿着渐缩管涡旋向下。在涡旋的过程中压缩空气不断的在加速,在渐缩管小口处压缩空气速度达到最大,此处正好与润滑油相遇,两者产生很大的速度差,从而润滑油被雾化。本文简述了液体破碎的机理和有旋涡流运动的基本数学方程,以及有旋流动油雾发生器的雾化机理。通过数学建模和Fluent数值模拟仿真,得出了一些在不同边界条件情况下的流场变化;为了检测气动旋流油雾发生器的雾化性能,特搭建了实验台;在气动旋流油雾发生器的实验研究过程中,以油雾粒径和油雾浓度为衡量油雾发生器雾化效果的两个重要指标,并选择压缩空气压力和喷嘴与挡板之间的距离为所设计气动旋流油雾发生器雾化效果的最主要影响因素,从而进行了主要因素对雾化效果的影响实验和正交实验研究。最终在对气动旋流雾发生器的Fluent数值仿真中,对不同边界条件下模拟的流场结果进行了对比,得出喷嘴与挡板之间的距离对油雾发生器内部速度场和压力场影响很小;入口压缩空气压力的大小对油雾发生器内部速度场和压力场影响很大。通过实验结果和仿真结果对照,是相符的。在实验基础上分析了气动旋流油雾发生器的实验结果,得到了影响气动旋流油雾发生器雾化效果最重要的影响因素为压缩空气压力,而且得到了当压缩空气压力为0.45MPa,喷嘴与共振腔间的距离为3mm时,气动旋流油雾发生器雾化效果最好。总之,本文对气动旋流油雾发生器的研究具有一定的指导意义,但由于气动旋流油雾发生器雾化机理较复杂,有待于更深入的研究。

关键词：油雾润滑液体破碎有旋涡流 Fluent数值模拟气动旋流油雾发生器

激波诱导气流与液幕、液柱相互作用的实验研究

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实验力学 1999年第1期14卷 1-7页

作者：潘建平杨基明宗南韩肇元中国科学技术大学力学和机械工程系

利用激波管对激波诱导气流与液幕、液柱的相互作用进行了实验研究。通过比较发现，这种相互作用下的液体块变形破碎过程与以往对于液滴进行的研究结果很不相同。当激波与液幕相互作用时，阴影照片和直接照相都表明，液幕的变形破碎行为... 详细信息

利用激波管对激波诱导气流与液幕、液柱的相互作用进行了实验研究。通过比较发现，这种相互作用下的液体块变形破碎过程与以往对于液滴进行的研究结果很不相同。当激波与液幕相互作用时，阴影照片和直接照相都表明，液幕的变形破碎行为有很强的三维性，较之液滴的变形破坏机理更为复杂，并且在局部区域，初始时刻液幕破碎抛撒的速度相较激波诱导气流速度为快，本文应用一维变截面激波管理论对这一现象进行了理论分析。

关键词：激波管激波诱导气流液体破碎雾化液幕液柱

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螺旋式喷嘴雾化特性实验研究

螺旋式喷嘴雾化特性实验研究

作者：刘济祥东北大学

学位级别：硕士

在半干式烟气脱硫系统中,喷嘴是十分关键的装置,喷嘴的雾化特性直接影响系统的脱硫效率。目前在半干式烟气脱硫系统中,大多数采用的喷嘴有机械旋转式喷嘴和气力式喷嘴。相比机械旋转式雾化喷嘴和气力式喷嘴,螺旋式喷嘴结构简单、具有较... 详细信息

在半干式烟气脱硫系统中,喷嘴是十分关键的装置,喷嘴的雾化特性直接影响系统的脱硫效率。目前在半干式烟气脱硫系统中,大多数采用的喷嘴有机械旋转式喷嘴和气力式喷嘴。相比机械旋转式雾化喷嘴和气力式喷嘴,螺旋式喷嘴结构简单、具有较好的耐磨性、耐腐性、成雾性和防堵性等特点,并且浆液雾化系统的成本相对低、运行维护比较方便等优点,那么研究螺旋式喷嘴的雾化特性对于在半干式烟气脱硫中的应用和喷嘴的设计具有十分重要的意义。本文首先通过查阅大量的相关文献,掌握了雾化器的分类,研究了国内外螺旋式喷嘴的研究现状、液体雾化机理和影响因素。其次,为了研究喷嘴的雾化特性,设计和搭建了一套由液体喷射系统、测量系统组成的实验系统。最后以水为工质对不同型号的螺旋式喷嘴进行实验研究,得出了不同结构和压力对螺旋式喷嘴雾化特性的影响规律,并使用MATLAB软件对索太尔平均直径、雾化角、流量相应的关系式进行拟合,得出相应的拟合关系式。同时,利用近距离摄像法对螺旋式喷嘴的射流破碎进行了拍摄,并进行射流破碎分析。通过对螺旋式喷嘴的实验研究,主要得出如下几个结论:(1)螺旋式喷嘴的喷孔直径越大,那么索太尔平均直径就越大;实心锥螺旋式喷嘴的索太尔平均直径比空心锥螺旋式喷嘴的索太尔平均直径要小;随着压力的上升,螺旋式喷嘴的索太尔平均直径呈下降趋势;利用因次分析法得到了螺旋式喷嘴的雾化准则关系式,通过拟合得出了索太尔平均直径与韦伯数的关系式。(2)喷嘴螺旋体结构喷嘴对喷嘴的条件雾化角没有影响;喷嘴喷孔的直径越大,则喷嘴的条件雾化角就越大;喷嘴螺旋角越小,则喷嘴的条件雾化角就越大;螺旋式喷嘴的条件雾化角随着压力的增大,整体呈上升趋势,最后趋于稳定;通过拟合得出了条件雾化角与体积流量的关系式。(3)螺旋角和螺旋体结构对喷嘴的流量没有影响;喷孔直径越大,喷嘴体积流量就越大;喷嘴的体积流量随压力的增加而上升;通过拟合得出了体积流量与压力的关系式。(4)对于实心锥螺旋式喷嘴,随着压力的增加,液膜破碎前的长度减小,当雾化压力增加到0.14MPa时,液体在刚出口时就立刻破碎。

关键词：螺旋式喷嘴雾化机理实验研究雾化特性液体破碎