本文關(guān)鍵詞：旋流式噴嘴霧化特性研究

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【摘要】：旋流式噴嘴是實(shí)現(xiàn)液體霧化的有效途徑之一,與直射式噴嘴相比,它因結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)力消耗低和中低壓霧化效率高等優(yōu)點(diǎn)而逐漸引起人們的重視,并逐步應(yīng)用于礦井粉塵防治之中。但由于霧化過程的復(fù)雜性,目前對旋流式噴嘴的霧化特性還沒有形成系統(tǒng)的認(rèn)識,噴霧壓力與噴嘴孔徑的匹配也不盡合理,這已逐漸成為高效沉降粉塵的瓶頸。針對上述問題,本文采用理論分析、數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,對旋流式噴嘴的霧化特性進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究,并對噴霧壓力及噴嘴孔徑進(jìn)行了合理匹配。在最大流量原理和動(dòng)量方程法的基礎(chǔ)上,結(jié)合角動(dòng)量守恒方程、伯努利方程及連續(xù)性方程對旋流式噴嘴內(nèi)流場的體積流量、切向速度分布及壓力分布進(jìn)行了理論分析,并推導(dǎo)得出相應(yīng)的分布表達(dá)式。應(yīng)用Fluent軟件對旋流式噴嘴進(jìn)行了三維建模及網(wǎng)格劃分,并基于RNG k??模型及VOF方法對不同噴霧壓力下不同孔徑的旋流式噴嘴的內(nèi)流場進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。研究表明:在似固體旋轉(zhuǎn)區(qū),液體的切向速度由0呈線性急劇增大,在勢流旋轉(zhuǎn)區(qū),液體的切向速度近乎呈反比減小,鄰近噴嘴內(nèi)壁時(shí)又呈線性急劇減小到0;液體在噴嘴內(nèi)壁處壓力最大,噴嘴中心處壓力最小,離噴嘴中心越近壓力越小,且減小幅度愈發(fā)顯著;沿噴嘴軸線方向,旋流室柱段到漸縮段的結(jié)構(gòu)變化不會引起顯著的壓力損失,但切向速度有一定程度的減小,在漸縮段液體的切向速度逐漸增大,壓力逐漸減小,從漸縮段向噴孔段運(yùn)動(dòng)的過程中,由于結(jié)構(gòu)的急劇變化,液體的切向速度和壓力均顯著減小;噴嘴孔徑為1.0mm、噴霧壓力為5MPa時(shí)霧化效果最佳。利用HX-6高速攝像機(jī)和DP-02激光粒度分析儀構(gòu)建了噴霧實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),對旋流式噴嘴的霧化特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。研究表明:霧粒SMD在霧場中隨軸向距離的增大先急劇增大后迅速減小,在100cm之后漸趨穩(wěn)定;霧粒SMD在霧流中心處最大,沿徑向向外逐漸減小,距噴嘴較近的徑向截面其霧粒SMD分布更為集中;噴霧壓力、距噴嘴軸向距離、距軸心距離的增大以及噴嘴孔徑的減小,都會使得霧粒SMD分布更趨集中、均勻;噴嘴孔徑為1.0mm、噴霧壓力為5MPa時(shí)霧化效果最佳,距噴嘴1m以外的區(qū)域霧粒更加細(xì)小、均勻,此區(qū)域霧化降塵效果更好。
【關(guān)鍵詞】：旋流式噴嘴 霧化特性 數(shù)值模擬 實(shí)驗(yàn)研究 參數(shù)匹配
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD714.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 粉塵的危害及主要防塵措施10-13
• 1.1.1 粉塵的危害10-11
• 1.1.2 防塵措施11-13
• 1.2 旋流霧化概述13-14
• 1.3 旋流式噴嘴霧化特性國內(nèi)外動(dòng)態(tài)研究14-19
• 1.3.1 旋流式噴嘴內(nèi)流場動(dòng)態(tài)研究15-16
• 1.3.2 旋流式噴嘴外流場近區(qū)域動(dòng)態(tài)研究16-18
• 1.3.3 旋流式噴嘴外流場遠(yuǎn)區(qū)域動(dòng)態(tài)研究18-19
• 1.4 課題研究意義和內(nèi)容19-20
• 1.4.1 課題研究意義19-20
• 1.4.2 課題研究內(nèi)容20
• 1.5 本章小結(jié)20-22
• 第二章 旋流式噴嘴霧化理論基礎(chǔ)22-40
• 2.1 旋流式噴嘴內(nèi)流場理論分析22-29
• 2.1.1 體積流量22-24
• 2.1.2 內(nèi)流場速度分布24-27
• 2.1.3 內(nèi)流場壓力分布27-29
• 2.2 旋流式噴嘴外流場理論分析29-34
• 2.2.1 液體霧化基本理論介紹29-31
• 2.2.2 旋流式噴嘴霧化機(jī)理31-34
• 2.3 霧化質(zhì)量評價(jià)34-39
• 2.3.1 霧化質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)34-37
• 2.3.2 旋流式噴嘴霧化質(zhì)量影響因素37-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 第三章 旋流式噴嘴內(nèi)流場仿真研究40-62
• 3.1 CFD簡介40-42
• 3.1.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)CFD簡介40-41
• 3.1.2 CFD的工作流程41-42
• 3.2 流體動(dòng)力學(xué)控制方程42-44
• 3.2.1 物理模型42
• 3.2.2 模型假設(shè)42
• 3.2.3 控制方程42-44
• 3.3 模型的選擇44-48
• 3.3.1 湍流模型的選擇44-47
• 3.3.2 兩相流模型的選擇47-48
• 3.4 數(shù)值模型的處理48-50
• 3.4.1 網(wǎng)格劃分48-49
• 3.4.2 邊界條件與控制參數(shù)設(shè)置49
• 3.4.3 方程離散及求解49-50
• 3.5 仿真結(jié)果與分析50-60
• 3.5.1 噴霧壓力對流場的影響54-58
• 3.5.2 噴嘴孔徑對流場的影響58-60
• 3.6 本章小結(jié)60-62
• 第四章 旋流式噴嘴霧化特性實(shí)驗(yàn)研究62-74
• 4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡介62-65
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方案與測試方法65-66
• 4.2.1 測點(diǎn)布置65-66
• 4.2.2 壓力調(diào)節(jié)66
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟66
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析66-72
• 4.4 本章小結(jié)72-74
• 第五章 結(jié)論與展望74-76
• 5.1 主要結(jié)論74-75
• 5.2 工作展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80-82
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82

【相似文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 聶濤;旋流式噴嘴霧化特性研究[D];太原理工大學(xué);2016年

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本文編號：937333