附壁振荡射流式液气射流泵的性能研究
随着工业废气、废水等造成的环境污染的不断加剧,发展污染控制关键技术及研发高效的处理设备成为迫切需求。液气射流泵是一种具有独特功能与特点的射流式混合设备,应用前景广阔。本文采用附壁振荡射流作为液气射流泵新的工作方式,运用试验研究、理论分析相结合的方法对其性能作系统研究,为液气射流泵及其附壁振荡射流工作形式应用于传质吸收做基础性研究工作。
本文在国家自然科学青年基金资助项目“液气射流泵内部射流混合现象及气体吸收应用研究”(编号:50906034)、国家自然科学基金资助项目“全射流喷头射流元件内射流附壁特性及切换频率研究”(编号:51049011)的资助下开展工作,取得了以下研究成果:
(1)对液气射流泵性能关键影响因素进行了研究。
选择较宽范围的喉嘴面积比,对单级液气射流泵进行了水力性能试验,揭示了面积比对水力性能的影响规律。指出低压水射流在固定喉管长度情况下,存在使泵正常运行的面积比范围。小面积比时,存在合适的工作水压力使泵节能运行。
首次进行了异形喷嘴液气射流泵性能试验,结果表明喉管长度较短时,改用当量面积下的异形喷嘴有助于改善泵的吸气性能,且方形和拟四边形喷嘴具有较大气液比。首次提出射流最大半径概念,探讨射流碎裂长度,并分析了该长度对性能的影响。
(2)对附壁振荡射流元件振荡频率进行了研究。
对比了三种常用振荡射流元件的结构和工作原理,提出通过改变工作压力及信号水导管长度作为射流元件应用到液气射流泵时调节频率的手段,指出减小元件的结构尺寸是提高附壁振荡频率方法之一。由测量元件壁面压力脉动的方法获得附壁振荡频率,结果表明:射流元件在结构尺寸固定、工作压力一定时,信号水流量和信号水导管长度存在合适的工作范围(获得的附壁振荡频率范围为0.8～2.7Hz),当超出该范围时,射流元件的主射流散乱。
(3)首次对附壁振荡射流式液气射流泵性能特点进行了系统研究。
对24种模型泵进行了振荡射流性能试验。结果表明,振荡射流方式下,工作压力与振荡频率对性能的影响明显,喉嘴距具有最优值,且该值受射流泵结构、工作参数的影响。对比直射情况,振荡射流方式可以增大面积比。在相同工作压力下,面积比的变化对性能的影响是相似的,两者具有相近的最大吸气量和传能效率。
通过分解振荡射流,基于非稳定液气射流泵基本性能方程并结合试验数据,拟合出了附壁振荡射流式液气射流泵在300kPa时的简化性能方程。
通过液气射流泵内部流动观测发现,附壁振荡射流方式较直射形式的射流发散位置明显提前,振荡射流在混合段具有更好的液气掺混效果;正常工况下,两种射流在扩散管内流型相似。但振荡形式下,流动出现由一侧向另一侧偏转的现象,且随着工作压力上升,气泡直径变小。
传质吸收;液气射流泵;振荡射流;射流元件;气液两相流
江苏大学
硕士
化工过程机械
李红;向清江
2012
中文
TQ051.21;TQ021.1
82
2012-09-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）