【摘要】： 伴有鹽析的兩相流動過程中,存在晶體物質(zhì)析出、生長、聚并、破碎及溶解等復(fù)雜的微觀現(xiàn)象,因此溶液中晶體顆粒數(shù)、粒徑及化學(xué)成分都在不斷變化,大大增加了數(shù)值研究鹽析兩相流場的難度。而鹽析兩相流中晶體顆粒的運動及粒徑分布特性直接決定著流體機械內(nèi)部結(jié)鹽區(qū)域及速率,是鹽析理論體系的主要內(nèi)容之一,但至今仍處于探索階段。 本文在國家自然科學(xué)基金項目“葉輪機械內(nèi)伴有鹽析的液固兩相流動的研究”(No.50476068)和教育部博士點基金項目“鹽溶液輸送過程中的流動與相分離作用機理研究”(No.20060299008)的資助下,以離心泵為研究對象,Na2SO4過飽和溶液為輸送介質(zhì),對不同工況下鹽析兩相流場中晶體顆粒的粒徑分布特性及運動規(guī)律進行了較為全面的研究,主要工作及所取得的研究成果如下： 1、簡要介紹了鹽析兩相流及群體平衡模型的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,闡述了鹽析晶體的微觀行為與群體平衡模型的基礎(chǔ)理論,為數(shù)值模擬中計算模型的選擇奠定理論基礎(chǔ)； 2、在前人研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計并加工一臺離心泵,為數(shù)值計算及實驗研究提供研究模型； 3、根據(jù)模型泵結(jié)構(gòu)參數(shù)運用三維造型軟件Pro/E對其進行三維造型,并對泵內(nèi)部流道區(qū)域采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分方法,為提高網(wǎng)格質(zhì)量及加快求解速度對部分計算區(qū)域的網(wǎng)格進行局部加密； 4、考慮鹽析兩相流中晶體顆粒存在著復(fù)雜的微觀行為,數(shù)值模擬離心泵內(nèi)部鹽析兩相流場時,在Mixture雙流體模型的基礎(chǔ)上引入群體平衡模型(PBM),以描述鹽析兩相流中實際存在的相間作用力及各種微觀現(xiàn)象,從而獲得不同流量、固相體積分?jǐn)?shù)、溫度下葉輪內(nèi)部流場鹽析晶體顆粒的粒徑分布及組分?jǐn)?shù)分布等信息,得出“大顆粒進入葉片流道內(nèi)有向壓力面聚集的趨勢”等結(jié)論； 5、介紹了粒子圖像測速技術(shù)(PIV)的工作原理,并運用該測量系統(tǒng)對離心泵內(nèi)部鹽析兩相流場進行測量,以獲得葉輪內(nèi)部流場鹽析晶體顆粒精確的運動、粒徑分布特性,從而驗證了數(shù)值計算結(jié)果的準(zhǔn)確性及群體平衡模型應(yīng)用于流體機械鹽析理論研究的可行性,得到“晶體顆粒相對速度變化較大區(qū)域出現(xiàn)在葉片流道的靠近出口處”等結(jié)論。
【圖文】：

粘結(jié)于管道內(nèi)外壁的鹽析層軸與填料密封處的鹽析晶體鹽析晶體顆粒的晶塊狀圖1鹽析晶體顆粒的粉末狀鹽析現(xiàn)象的宏觀實例鹽析兩相流動在工業(yè)中極為普遍，尤其集中存在于石油化工、制漿造紙及鹵水輸送等工業(yè)生產(chǎn)流程。在鹽溶液的輸送過程中，由于各種輸運勢的共同作用，鹽析晶體顆粒會發(fā)生沉降并以不同的速度粘結(jié)于管道、流體機械等過流部件內(nèi)壁爭/

本文進行數(shù)值模擬時在雙流體兩相流動模型的基礎(chǔ)上引入群體平衡模型，用以描述鹽析兩相流中實際存在的相間作用力及晶體顆粒的成核、生長、聚并及破碎等微觀行為，，如圖1.2所示，從而使得計算結(jié)果更接近于真實。以下為群體平衡模型的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，獷~一飛纂~一~其基礎(chǔ)理論將在后面章節(jié)中詳述。涂團洲哪卜一，殘筍一~沸二勸矛一己一獷粉節(jié)’’妙洛沙氣取卜場分鯉髯卜彝鬢，一豁召p;惑眨一一、-.。._.p戶稱島韶安備.了咬續(xù)，否箱必.~~仁。留趕~~~卜、，.一.吸怕。曰.~、_。.‘一二毋-曝‘礁拳場、鰲》遴圖1.2鹽析晶體顆粒的微觀行為l缽z6l1.國外研究現(xiàn)狀群體平衡模型 (PopulationBalanceModel，簡稱pBM)是描述兩相流體系中分散相粒徑分布的通用方法
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TH311

【參考文獻】

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本文編號：2703610