天然氣加濕機(jī)的研究

【摘要】：在城市燃?xì)庥扇斯っ簹庀蛱烊粴獾霓D(zhuǎn)換過(guò)程中，加濕處理是延緩對(duì)鑄鐵管道進(jìn)行更換的有效過(guò)渡方法，也是舊有燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏修復(fù)方法之一?！凹訚瘛钡膶?shí)質(zhì)是將加濕劑進(jìn)行霧化處理，并注入工作介質(zhì)中的過(guò)程,其核心裝置為加濕機(jī)。為此，本文針對(duì)使用廣泛，能直接以城市燃?xì)庵?、低壓管網(wǎng)壓差為動(dòng)力源的壓力霧化式加濕器進(jìn)行研究。 研究中，在消化吸收國(guó)外先進(jìn)的壓力霧化式加濕機(jī)技術(shù)，分析天然氣加濕輸送及霧化噴嘴技術(shù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，確定了加濕機(jī)的型式和基本結(jié)構(gòu)參數(shù)與工作參數(shù)，探討了天然氣加濕機(jī)霧化噴嘴的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，形成了由穩(wěn)壓段、型面曲線為維托辛斯基曲線的收縮段、喉部直管段和錐型擴(kuò)張段所組成的laval霧化噴嘴；建立了Laval噴嘴的幾何模型，確定了噴嘴霧化的初始條件和邊界條件，以水作霧化工質(zhì)，甲烷為載氣，利用CFD軟件-Fluent，重點(diǎn)開(kāi)展了laval噴嘴霧化的數(shù)值模擬研究，確立了加濕機(jī)設(shè)計(jì)方案。 在laval噴嘴霧化數(shù)值模擬的參數(shù)設(shè)置中，采用三維分離隱式求解器進(jìn)行求解，時(shí)間格式為非穩(wěn)態(tài)格式，連續(xù)相密度方程采用理想氣體密度方程，粘性方程選用標(biāo)準(zhǔn)k ξ模型，亞松弛因子為默認(rèn)值，計(jì)算的收斂性根據(jù)殘差和質(zhì)量守恒情況確定。按照上述基本參數(shù)的設(shè)置情況，運(yùn)用FLUENT兩相流模型，模擬得到了噴嘴喉部采用單向吸液和對(duì)稱雙切向吸液時(shí)噴嘴內(nèi)部的壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)；采用歐拉-拉格朗日離散相模型進(jìn)行了噴嘴出口霧化場(chǎng)的模擬，給出了噴嘴在不同氣相壓力、流量和擴(kuò)張段長(zhǎng)度下的出口壓力、速度和霧滴分布情況。結(jié)果表明：（1）對(duì)稱雙切向吸液方式可有效提高流場(chǎng)及氣液混合的均勻性；（2）為細(xì)化霧滴的粒徑，提高霧化效果，可適當(dāng)增大氣相壓力和流量，減小擴(kuò)張段長(zhǎng)度和出口直徑；（3）所設(shè)計(jì)噴嘴的霧化粒徑可細(xì)化到1.6微米，基本滿足天然氣加濕輸送的需要。 【關(guān)鍵詞】：天然氣 加濕技術(shù) 霧化噴嘴 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：TE97
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 選題背景及研究意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 天然氣加濕輸送工藝的使用情況9-11
• 1.2.2 霧化噴嘴11-12
• 1.3 霧化過(guò)程研究簡(jiǎn)介12-13
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容13-15
• 1.4.1 研究目標(biāo)13
• 1.4.2 主要工作13-15
• 第二章 噴嘴霧化的基本理論及霧化性能15-21
• 2.1 基本方程15-16
• 2.2 湍流模型16-17
• 2.3 噴霧模型17-19
• 2.3.1 液滴碰撞模型17-18
• 2.3.2 噴霧霧滴破碎模型18-19
• 2.3.3 動(dòng)態(tài)曳力模型19
• 2.4 霧化性能19-21
• 2.4.1 霧滴尺寸19-20
• 2.4.2 霧化性能的影響因素20-21
• 第三章 加濕機(jī)的型式及基本參數(shù)21-24
• 3.1 擬開(kāi)發(fā)天然氣加濕機(jī)的機(jī)型21
• 3.2 壓力噴霧式加濕機(jī)工作原理21-22
• 3.3 加濕機(jī)工作參數(shù)的確定22-24
• 第四章 加濕機(jī)霧化噴嘴的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)24-35
• 4.1 收縮段結(jié)構(gòu)尺寸的確定24-28
• 4.1.1 收縮段長(zhǎng)度24-25
• 4.1.2 收縮段型面的選擇25-28
• 4.2 喉部28
• 4.3 擴(kuò)張段基本結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定28-31
• 4.3.1 擴(kuò)張段長(zhǎng)度28
• 4.3.2 擴(kuò)張段型面的選擇28-31
• 4.4 穩(wěn)定段長(zhǎng)度的確定31
• 4.5 噴嘴的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)31-35
• 第五章 加濕機(jī)霧化噴嘴的建模與邊界條件的設(shè)定35-40
• 5.1 建模35-36
• 5.2 網(wǎng)格劃分36-39
• 5.3 邊界條件39-40
• 第六章 加濕機(jī)霧化噴嘴數(shù)值模擬與結(jié)果分析40-89
• 6.1 霧化介質(zhì)的單相流場(chǎng)40-48
• 6.1.1 計(jì)算方法驗(yàn)證40-45
• 6.1.2 不同背壓下的結(jié)果比較45-48
• 6.2 氣液兩相流流場(chǎng)48-89
• 6.2.1 計(jì)算方法驗(yàn)證48-50
• 6.2.2 噴嘴內(nèi)部流場(chǎng)的研究（歐拉模型）50-67
• 6.2.3 噴嘴外部流場(chǎng)的研究（DPM 模型）67-89
• 第七章 結(jié)論89-90
• 參考文獻(xiàn)90-92
• 致謝92-93
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷93
• 在碩士期間發(fā)表的論文93-94
• 附錄94

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