特征参数对微混喷嘴内燃料与空气混合均匀性影响

由于微混喷嘴尺寸小、数量多且无旋流的结构特点,微混燃烧室结构可能形成新的设计准则。为探究微混喷嘴的混合特性优化方法,提取微混喷嘴内雷诺数、相对预混长度、射流动量比等特征参数,通过大涡模拟模型研究其对混合均匀性的影响规律。结果表明:微混喷嘴内预混距离增加,燃料与空气的掺混空间扩大,混合特性明显提升;在较大的射流动量比下,燃料与空气掺混更加剧烈,混合质量上升;燃料入口流速对于喷嘴混合性能的影响并不明显;雷诺数大于1×10^(5)时,喷嘴内流动达到第二自模化区,混合均匀度不再随雷诺数的变化而改变。通过特征参数对喷嘴的混合均匀度进行拟合,所得公式可在当量比为0.5~1.0、雷诺数大于1×10^(5)及入口空气温度为18~818℃时对混合均匀度进行准确预测。该公式可对微混喷嘴的混合特性进行初步计算,并为其结构设计提供参考经验。

基于压前管路的某V型天然气发动机燃气混合均匀性优化

为解决某V型天然气发动机两侧气缸燃气混合不均匀的问题,采用计算流体动力学软件建立压气机前、后管路模型,分析混合不均匀原因,优化混合器安装角度、压前管路结构,并进行仿真和发动机性能试验验证。仿真结果表明:混合气在流体运动产生的离心作用下向压前弯管内侧聚集,导致两侧气缸混合气不均匀;将混合器安装角度旋转45°,两侧气缸天然气质量分数偏差由压前管路的0.195降为0.129,说明混合均匀性有改善,但幅度不大;将压前管路光滑过渡弯头改为直角弯头,两侧压气机入口处天然气质量分数偏差由优化前的0.195降为-0.005,混合均匀性明显得到改善。改进前、后的发动机性能试验结果表明:优化后,两侧缸内平均爆发压力相对偏差由14.5%降为9.0%。两侧缸内平均爆发压力偏差与天然气质量分数偏差有较好的吻合性,说明优化压前管路结构可明显提高发动机混合均匀性。

湿法工艺对婴幼儿配方乳粉营养素损失率和混合均匀性的影响

湿法工艺生产婴幼儿配方乳粉的过程要经过多道加热工序,这些加热工序会对营养素造成一定程度的损失。混合均匀性是衡量混合工序效果的重要指标,它用于衡量各营养素指标是否均匀分散于婴幼儿配方乳粉。在婴幼儿配方乳粉配方设计时,要将营养素生产加工损失率和混合均匀性考虑在内,以保障生产出的产品质量符合食品安全国家标准的要求。对婴幼儿配方乳粉湿法工艺营养素损失率及混合均匀性进行分析,结果表明:湿法工艺中损失最明显的是维生素,VA、VB1、VB12和VC发生明显损失,损失率分别为19.2%、20.4%、33.9%和20.3%,其他维生素未发生明显损失;矿物质在湿法工艺中相对稳定,肌醇、牛磺酸和低聚半乳糖在湿法工艺中未发生明显损失;VB1的混合均匀度小于95%,其他营养素的混合均匀度均在95%以上。

脂溶性农药旋动射流混药器结构分析与混合均匀性试验

以研究乳油、悬乳剂等脂溶性农药在线混药均匀性为目的,基于产品结构分析旋动射流混药器的混合机理,并提出提高混药器混合效率的措施:继旋器起旋、螺旋收缩管、分流器切向径流和在扩散管中增加导叶等方式提高混合液旋动效率。研究了这些措施对在线射流混药器混合效果的影响。为了提高旋转效率,减少阻力损失,继旋器内设有3个导叶,导叶高度6.5 mm,导叶包角15°;扩散管内导叶高度由0逐渐增加到6.5 mm,导叶包角15°;分流器进药采用切向进入,切向角β根据农药黏度、浓度等不同而改变;收缩管收缩度为0.095,收缩管螺距128 mm,收缩角16°。经过数值仿真,水和农药能够实现螺旋状流动,喷头处药液容积分数分布均匀性指数为0.999 5,药液分布一致。试验结果发现:旋动射流混药器出口与喷头直接连接时,农药需要药泵注药才能实现在线混合;混药器出口最大混合比为99.442 5%,旋动射流混药器能够实现脂溶性农药和水均匀混合。

混药器混合均匀性分析方法与在线混合变工况试验

直接注入式变量喷雾系统中药水混合均匀性是衡量系统性能的重要指标。为了评价混药器在线混合农药的能力,提出了混药器混合均匀性分析方法,并进行了旋动射流混合装置混合脂溶性农药的变工况(不同载流流量Q以及不同药水混合比P)在线混合试验。以基于像素的变异系数α和均匀性指数γ作为均匀性评价指标,对混药器的药水混合图像进行处理,定量分析混合均匀性。采用人工预混的方法,通过和无混药器混合图像及静置图像进行对比,验证了评价指标的准确性。变工况试验结果表明:旋动射流混药器混合脂溶性农药时,在混合比P一定的条件下,载流流量Q越大,则混合均匀性越高;不同P条件下,均在Q=2 400 mL/min(试验条件下最大载流流量)时混合均匀性达最高,Q过小,会造成混合均匀性明显下降;Q一定时,P越大,则混合均匀性越高,P较低时,需要有较高的Q才能取得良好的混合均匀性。综合分析知:2 000 mL/min≤Q≤2 400 mL/min时,可以完成不同混合比P下的药水均匀混合;800 mL/min<Q<2 000 mL/min时,可完成较高混合比P下的在线均匀混合;Q≤800 mL/min时,基本无法完成各种混合比P下的在线均匀混合。

回转筒内沙石物料混合均匀性的数值模拟

采用离散单元法对回转筒内沙石物料的混合均匀性进行数值模拟研究,并选取回转筒转速、直径、提升条个数和石子填充率作为影响因素,分别设立3个水平,进行回转筒内物料混合的正交模拟,旨在对各因素的敏感性影响程度进行分析。基于试验结果选择物料混合时间和颗粒接触数率作为试验指标,对四个因素进行极差分析和方差分析。结果表明,回转筒转速、直径和石子填充率对物料混合时间的影响显著,提升条个数对混合时间的影响不显著;石子填充率、回转筒转速和提升条个数对物料混合后颗粒接触数率的影响显著,回转筒直径对物料混合后颗粒接触数率的影响不显著。

混合方式对泡沫砂与土壤混合均匀性的影响

通过设置常规混合+风干态泡沫砂(CK)、常规混合+水浸态泡沫砂(1T)、常规混合+泥浆态泡沫砂(2T)、分层混合+风干态泡沫砂(3T)和分层混合+水浸态泡沫砂(4T)5个处理,研究了不同混合方式对泡沫砂和土壤混合均匀性的影响,并采用容重的标准差和变异系数表征混合均匀性。结果表明:泡沫砂形态显著影响了混合均匀性。采用常规混合时,水浸态泡沫砂显著增加了0~10 cm和0~20 cm土层混合均匀性,容重的标准差比风干态泡沫砂分别降低了188%和105%,容重的变异系数分别降低了62.1%和50.1%;与风干态泡沫砂相比,泥浆态泡沫砂不仅显著降低了不同土层的混合均匀性,还显著降低了混合物内部的混合均匀性,0~10 cm土层容重的标准差和变异系数分别比10~20 cm土层显著增加68.1%和50.8%。单变量分析表明,混合方式对混合均匀性无显著性影响,混合方式和泡沫砂形态之间无交互效应,泡沫砂形态是影响泡沫砂和土壤混合均匀性的主要因素。采用水浸态泡沫砂在常规混合方式下与土壤混合,不仅提高了混合物整体以及不同土层的混合均匀性,而且还降低了不同层次之间混合均匀性的差异。因此,建议采用常规混合+水浸态泡沫砂的方式混合土壤和泡沫砂。

基于近红外光谱分析技术评价打叶复烤片烟混合均匀性

为了评价打叶复烤成品片烟的混配均匀性,提出了一种基于近红外光谱分析技术评价成品片烟混配均匀性的方法。在叶片复烤机出口收集配方模块成品片烟,采用近红外光谱仪测定样品的光谱,通过多元散射校正(MSC)结合S-G平滑滤波和一阶导数预处理方法将片烟光谱信息进行预处理,提高信噪比,然后利用主成分分析(PCA)提取光谱数据所包含的特征信息,得到成品片烟的马氏距离,并以马氏距离作为特征值,计算片烟混配均匀性系数,最后应用该方法评价不同批次配方模块片烟混配均匀性效果。结果表明:各批次成品片烟的变异系数为3.86%~8.33%,均匀度为91.67%~96.14%。这说明采用近红外光谱结合主成分分析和马氏距离的多元统计方法建立的打叶复烤片烟整体信息的混配均匀性评价方法是可行的。各批次成品片烟的均匀度都在91.00%以上,说明打叶复烤成品片烟质量的稳定性较好。因此,利用近红外光谱结合多元统计模型可以快速、准确地评价打叶复烤片烟掺配均匀性,为打叶复烤加工工序的精细化控制提供科学、全面的技术支持。

婴儿配方乳粉干法生产工艺混合均匀性研究

本文研究了婴儿配方乳粉干法生产工艺所用主要原辅料的物理特性,分析了5批次商业化生产线制备的婴儿配方乳粉的混合均匀性。结果表明,婴儿配方乳粉混合均匀性与原辅料粉体的压缩度、休止角、粒度分布等密切相关,具体表现为低压缩度与低休止角有利于粉体混合均匀,而微粉颗粒与粗粉颗粒均不利于粉体混合均匀。

应用CFD方法研究雷诺数对烟囱气体混合均匀性影响

为研究各种流态下核设施烟囱内气体混合均匀性情况,应用计算流体力学(CFD)方法,建立了仿真模型,主烟囱内雷诺数范围800~70000。仿真结果表明:雷诺数变化对于主烟道风速分布有重要影响;8倍水力直径以下,随监测截面升高,风速分布将更为均匀,8倍水力直径以上,一定程度内增强湍流,可提高风速分布均匀性,流态处于完全湍流后,继续提高雷诺数对风速的分布均匀性无益;对于示踪气体,各监测截面均达到了较充分的混合,管道内雷诺数低于29000时,其在各截面上的混合均匀性伴随雷诺数升高有细微的降低,雷诺数超过29000后混合均匀性变化不再显著。对比仿真结果与试验结果,风速及示踪气体浓度仿真结果与试验测量值具有较好的一致性。

取样过程对化学药物混合均匀性的影响性研究

药物的混合是否均匀会影响最终的产品质量,因此物料混合均匀是影响药物含量均匀度的重要因素之一。本文从取样量、取样容器、取样方式等方面来探讨影响药物混合均匀性的因素,并运用统计学工具进行分析。结果表明不同的取样量、不同的取样容器以及不同的取样方式均会影响药物混合均匀性的检测结果,其中采用全量转移的方法获得的检测结果最接近于理论含量。

基于线性模型的管路内农药混合均匀性评价方法

针对混合试验图像所得均匀性指数计算结果难以直接匹配于被广泛认可的数值仿真参考值的问题,本文基于线性模型方法,将混合试验图像处理与数值仿真结果进行映射,在黏性水溶性农药与水在长直混合管内进行在线混合的试验条件下构建对应的线性预测模型,并采用射流混药器在线混合图像及仿真结果对上述模型进行检验。研究结果表明:不同图像方法(灰度直方图二阶矩(HSM)、改进面积加权法(OAU)、主成分分析法(PCA))对应最优线性拟合阶数不同,采用单独图像方法构建模型时最优阶次为4,决定系数R^(2)高于0.95,采用2种图像方法组合和3种图像方法组合时最优阶次可分别降至3阶和2阶,R^(2)则接近或高于0.98;载流流量Q为800~2 000 mL/min、混合比P为0.01~0.10条件下,基于HSM、OAU、PCA和线性模型,可实现实际混药器均匀性预测,所有模型预测误差均小于0.05,且采用一元和二元线性模型使得平均预测误差分别降低84.1%和79.8%,不同算法间预测结果极差分别降低31.6%和78.0%;采用基于PCA或OAU算法的一元模型进行预测时误差可控制在0.03以内,其精度高于不同算法组合预测的结果;采用基于HSM-PCA等算法组合的二元模型误差虽稍高于0.03,但也可避免单一图像指标计算不准确带来的预测风险。通过构建图像处理-数值仿真之间的映射关系,可为基于图像处理进行农药在线混合均匀性评估提供更加可行和合理的方法。

混合均匀性对甲烷爆炸特性影响的试验研究

为探明甲烷在不同混合均匀性下的爆炸特性,预防甲烷气体爆炸,设计由喷射流混合器和静态混合器组成的2级气体混合器,并利用自行研制的可燃气体爆炸特性测试装置,试验测试不使用和使用2级气体混合器2种情况下甲烷的爆炸极限和爆炸压力。结果表明：在2级气体混合器的作用下,甲烷的爆炸下限从5. 25%降低到5. 15%,爆炸上限从17. 15%升高到17. 55%,甲烷爆炸极限范围拓宽了4. 20%,且甲烷爆炸上限受混合均匀性的影响较大;使用2级气体混合器时,甲烷爆炸压力升高,且随着甲烷体积分数的升高,爆炸压力的增幅先增大后减小,当甲烷体积分数为11%时,爆炸压力的增幅最大,甲烷爆炸压力受混合均匀性的影响也最大。

烟叶加料过程的混合均匀性研究

加料过程是烟叶制丝加工过程的重要环节,是决定卷烟质量的关键步骤,而混合的均匀性则是混料的重点。为了研究混合均匀性,以烟叶为研究对象,以某混料滚筒为模型,运用EDEM对烟叶的运动过程进行模拟,将混料的不可视过程可视化,提取出烟叶的运动速度,抛洒和堆积上升位置,确定滚筒的旋转速度和倾斜角度,为分析烟叶在空间中分散状态提供可靠依据。利用Matlab软件将所有烟叶的分布情况可视化处理并提取出包络面和包络体积,分析烟叶在滚筒中空间分散状态,为料液的喷射状态提供可靠的数据支撑。

气体发动机进气及混合均匀性研究

气体发动机对各缸的进气均匀性有着较高的要求,利用Fluent软件分别对4种不同的进气管系统进行了三维仿真计算,得到流场不同位置混合气混合均匀性分布及变化情况,并对流场中不同位置混合气混合均匀性进行分析。为解决气体发动机混合气混合均匀性的问题提供参考依据。

钨粉颗粒形貌对配炭混合均匀性及碳化钨粉质量的影响

研究了不同颗粒形貌的钨粉经同一设备配炭后钨粉与炭黑的混合均匀性,以及后续碳化钨粉的质量。结果表明:钨粉的颗粒形貌对配炭后W+C混合料的均匀性影响较大,分散颗粒的钨粉与炭黑混合更均匀,生产的碳化钨粉中游离碳和W_2C的含量更低。

基于主成分分析和变权相似性的粉体混合均匀性判断

为判断烧结型滚抛磨块制备过程中粉体原料的混合均匀性,提出基于多图像相似性的粉体混合均匀度检测方法。首先设计粉体采样装置在线采集粉体样本,并利用数字显微镜采集粉体样本图像。然后提取基于灰度直方图的图像灰度分布统计特征作为粉体图像特征参数,采用主成分分析法(PCA)对特征参数降维,并构建粉体图像特征矩阵。最后计算每组图像中各粉体图像与样本密度中心的变权重相似度,取其最小值作为该组图像的相似度,并设定合适阈值判断粉体是否混合均匀。试验结果表明:该方法可以较为准确地判断混合终点,并确定最佳混合时间,适用于磨块粉体原料混合均匀性的判断,从而提高生产效率和磨块质量,提高经济效益。

内插扰流片进气管对混合均匀性影响研究

扰流片可改变流体的流动特性,以某型气体发动机的进气管道为研究对象,利用FLUENT软件对不同形式的加入内插式扰流片的进气管模型进行仿真计算,得到混合均匀性分布情况及进气管中的流动参数。结果表明:采用加入内插式扰流片的进气管对预混式气体机混合均匀性优化有一定帮助。

双螺杆粉体混合机混合均匀性的三维模拟与评价

建立一种连续化啮合反向旋转双螺杆物料混合机三维模拟模型,利用混合机出口处颗粒体积分数的相对标准偏差作为混合均匀性评价指标,建立螺杆转速与相对标准偏差的关系式,并阐述颗粒混合过程机理,为实现粉体混合均匀性的实时检测、评价与控制提供了理论基础。结果表明:在不同转速条件下,在混合工作区混合粉体均匀性沿螺杆轴向离进口距离增大而增大;随着螺杆转速增加,粉体出口处的相对标准偏差减小,混合粉体停留时间方差δ~2减小;混合粉体在矩形出口的均匀性随螺杆转速增大而增强;当螺杆转速由400 r/min增至800 r/min,出口处的相对标准偏差由48.08%减少至5.34%,相对标准偏差减幅高达89%,粉体混合均匀性大幅提高;粉体出口处相对标准偏差随混合时间增加而趋于减小,增加混合时间有利于提高粉体混合的均匀性。