可调式蒸汽喷射器性能计算分析
蒸汽喷射器可利用蒸汽的余压回收低压蒸汽，是实现流体混合、换热、增压等功能的一种流体机械。以其结构简单、制造成本低等优点广泛应用于工业制冷、航空航天、海水淡化、核电站安全工程、化工生产等领域。然而，喷射器的效率并不高，且传统的喷嘴固定式喷射器不能在偏离设计工况时正常工作，只有在设计条件下工作时才会具有最大的效率。因此，提高喷射器效率及喷射器对不同工况的适应性对诸多工业领域都有着重大意义。 本文通过求解守恒型N-S方程，基于水蒸气真实物性，采用湿蒸汽模型对固定式和可调式蒸汽喷射器进行数值模拟。模型考虑了喷射器内部跨音速流动过程中水蒸气非平衡相变对喷射器性能的影响，并通过与实验数据比对，证实了模拟结果的可靠性。 相同工况下，当可调式蒸汽喷射器在喉口当量直径dt、喷嘴出口截面积等结构参数与固定式蒸汽喷射器完全相同时，调节锥对引射流体流量的影响较大，可调式喷射器的喷射系数小于固定式喷射器;两种喷射器内激波发生的位置相同;调节锥具有减弱喷射器内凝结现象的作用。 通过移动调节锥的位置可以改变激波的强度和出现的位置，使可调式蒸汽喷射器适应不同的工况。正向移动调节锥dt减小，喷射器内凝结现象减弱，激波发生的位置向喷射器入口方向移动且强度减弱，喷射器更适合在低工作蒸汽压力Pd、高工作蒸汽压力Pm及高引射蒸汽压力Ps的工况下工作，以得到更大的喷射系数;而负方向移动调节锥则增大了喷射器极限工作区域的宽度，情况反之。 喷射器扩散器内的壅塞现象与Pd、Pm和Ps均具有显著的相关性。Pd增大、Pm或Ps减小均可导致扩散器内的压缩激波向上游移动并进入混合室，凝结现象及激波强度减弱，壅塞被破坏，喷射器由极限工作状态进入亚极限工作状态。 在其他条件相同的情况下，调节锥锥顶角的大小几乎不影响喷射器的性能，而调节锥在喷嘴喉口处的直径da对喷射器性能影响较大:da越大，喷射系数越小。
喷射器;调节锥;喷射系数;数值模拟
大连理工大学
硕士
热能工程
沈胜强
2015
中文
TK26
78
2015-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）