增压环境下旋流式气液同轴喷油器的雾化特性

引言在燃烧过程中,喷油器的功能是使燃料和氧化剂充分雾化和混合,以产生高效、稳定的燃烧。喷嘴的雾化燃烧特性关系到整个燃烧装置的性能及其工作稳定性[1]。旋流式气液同轴喷油器拥有优良的雾化和混合特性,能够满足大范围负荷调节下的雾化质量要求,是增压锅炉喷油器的最佳选择[2]。

旋流式气液同轴式喷油器在加压空间中雾化特性的试验研究(英文)

在增压条件下对一种旋流式气液同轴喷油器的雾化特性进行研究。在不同的环境背压条件下,采用PDPA测量距离喷口处70mm的液雾分布,研究了环境背压、气液相对速度、以及燃油流速对索特平均直径(Sauter mean diameter,SMD)的影响规律。结果表明:当保证燃油流速一定、气液相对速度一定的条件下,SMD随环境背压的增大而减小;当环境背压及燃油流速一定的条件下,SMD随气液相对速度的增大而减小;当保证雾化空气压力以及环境背压一定的条件下,燃油流速对SMD的影响规律存在一个拐点,随着燃油流速的增加,SMD先增加后减小,在文中的试验条件下,燃油流速拐点值约为9.91m/s。根据试验数据整理出SMD与环境背压、气液相对速度及燃油流速的拟合公式。

级联式气-液旋流分离器流动特性数值研究

为探究级联式气-液旋流分离器流场特性,了解短路流这一特殊流型对其性能影响,采用雷诺应力模型和离散颗粒模型对气、液两相流动特征进行数值模拟,通过Q准则对涡流特征进行识别。研究结果表明,级联式气-液旋流分离器一级旋流管内流动特性与传统旋流分离器相似,增加二级旋流管使级联式气-液旋流分离器内形成了大量的局部二次涡流。当入口气速为7 m/s时,级联式气-液旋流分离器中一级旋流区内短路流流量高达入口流量的70.28%;增设二级旋流管对改善分离器性能具有重要作用,两级分离后级联式气-液旋流分离器对直径6μm以上的液滴能够实现完全分离。本研究为气-液旋流分离器的结构开发和级联式气-液旋流分离器的应用提供了思路和基础数据。

新型管柱式气液旋流分离器

管柱式旋流分离器是一种带有倾斜切向入口及气体、液体出口的垂直管。它依靠旋流离心力实现气、液分离 ,与传统容器式分离器相比 ,具有结构紧凑、重量轻、投资节省等优点 ,是替代传统容器式分离器的新型分离装置。在气液两相旋流分析的基础上 ,建立了预测分离性能的机理模型 ,该模型包括了入口分离模型、漩涡模型、气泡及液滴轨迹模型 ;依据机理模型 ,提出了管柱式旋流分离器工艺设计技术指标和工艺设计步骤 ;计算示例显示分离机理模型是合理的 ,适于工程设计。

气液同轴双离心式喷嘴喷雾特性

采用流体体积方法分析涡流器离心式喷嘴内部流动过程,采用单反相机和相位多普勒测速仪测量离心式喷嘴、气液同轴双离心式喷嘴的喷雾特性。发现涡流器离心式喷嘴内部流动的总压损失主要发生在涡流器槽道入口、收敛段和等直段。等直段使液膜厚度减小,喷雾锥角减小。离心式喷嘴喷雾粒径分布范围沿径向逐渐增加,轴向速度分布范围沿径向先减小后逐渐增加。气液同轴双离心式喷嘴喷雾特性受气液比影响很大,气液比小时旋流空气使喷雾锥角增加,粒径分布范围减小;气液比大时,气体膨胀压缩喷雾,使大液滴能够到达喷雾中心,喷雾外侧为二次雾化成的细小液滴。

气液同轴式喷嘴缩进比对雾化细度影响的实验

缩进比是液体火箭发动机气液同轴式喷嘴设计中一个重要参数。本文对缩进比对喷嘴雾化特性的影响进行了实验研究。结果表明；在不同工作参数下不同缩进比的喷嘴，其雾化特性有一定的差别。缩进比对雾化细度的影响不如其对雾化的流强和混合比分布及噪声等的影响明显。在气侧压降较小时，缩进比过大过小都不利于雾化；而在气侧压降较大时，缩进比较大或较小都会对雾化有一定的改善。但当缩进比过大时，气液之间的相互作用会使得液体喷注压降明显地波动。

微孔材料对气携式液-液水力旋流器性能的影响

在常规脱油型水力旋流器的基础上，通过结构设计制成气携式液．液水力旋流器，旨在提高其除油效率。介绍了气携式液-液旋流分离的基本原理、样机结构及实验工艺流程，该旋流器的部分旋流体由微孔材料制成。研究了微孔材料对水力旋流器分离性能的影响，如微孔直径、微孔材料安装位置等。试验研究显示，20～40μm孔径的微孔材料可获得最佳旋流分离效果，小锥段微孔注气的效果最佳。对微孔材料的SEM分析表明，试验1个多月后微孔未发生堵塞现象。

不同结构形式气液同轴式喷嘴的流量特性

本文通过实验方法对两种不同结构形式的气液同轴式喷嘴流量特性进行了研究,重点考察了喷嘴内气液相互作用和环境反压的变化对喷嘴流量特性的影响,研究结果表明同轴离心式喷嘴内气液相互作用比同轴直流式喷嘴内气液相互作用要强。对于这两种喷嘴,反压的变化对气相流量的影响规律相同。

气液同轴离心式喷嘴雾化特性实验研究

采用自行设计的两相喷雾实验设备和测量装置，通过ＭＦ激光散射测粒仪，对液氧液氢火箭发动机所用量气液同轴离心式喷嘴后方喷雾液滴的平均直径ＭＭＤ和液滴尺寸分布指数ｎ等雾化特性，进行了试验研究，测量了Ａ型喷嘴在不同气体和液体喷注压降、不同空间位置的喷雾特性。分析了气体喷注压降一定时液体喷注压降对雾化特性的影响规律，以及当液体喷注压降一定时气体喷注压降对雾化特性的影响规律，得出了一些有意义的结论。研完结果对气液同轴离心式喷嘴设计有一定的指导意义。

新型柱式气液旋流分离器数值计算

应用CFD技术对新型柱式气-液旋流分离器内气、液2相的分离过程进行了数值计算。结果表明:气、液2相介质由斜切入口进入柱式旋流器后,在离心力、重力和浮力的共同作用下呈螺旋运动,并迅速发生分层和分离;在旋流器的轴平面上,密度场、气相和液相的体积分数分布都存在一个"U"形过渡区;该分离器能有效脱除天然气中的液相成分。

旋流式气液分离器压降计算模型的应用探讨

分析制冷系统中几种常用的旋流式气液分离器压降模型的计算方法,并对旋流分离器的升气管压降计算模型进行了计算对比。分析发现:对于一个光滑器壁的旋流分离器在低入口浓度下的压降,使用简单的经验压降模型是足够的;但旋流分离器器壁粗糙时,则使用Barth模型和Muschelknautz模型更合适;而Stairmand模型对摩擦系数的计算较为精确。

柱式气液旋流分离器结构优化的数值模拟研究

伴随着油田的进一步开采,井内的气液有效分离变得越来越重要。柱式气液旋流分离器由于结构简单和制作成本低而在油田很受欢迎。一个典型气液旋流分离器被用于数值模拟计算。基于混合物模型下的三维湍流模型被用来描述分离器内混合物流动情况。通过数值模拟,分析了不同参数下(分离器长度、出口直径等)的气液分离效率。随着分离器长度增加,气液分离效率降低;随着出口直径的增大,气液分离效率先提高后降低。矩形入口形状比圆形入口形状更适合旋流分离器,气液分离效率从66.45%提高到79.04%。最后,最佳几何结构被提出,在最佳结构下气液分离效率为86.15%。

内直外旋气液同轴式喷嘴流量及雾化特性

针对气体中心直流、液体涡流器离心式内缩进气液同轴喷嘴,采用高速摄影和PDPA测量了其流量和雾化特性。发现在常温常压下,喷嘴流量近似与喷注压降的0.477次方成正比。喷嘴喷雾场为空心锥形,雾化角约为110°,随液体压降增加,雾化锥角增大。液体压降不变,雾化锥角受中心气体卷吸作用随气体压降增加而减小。液膜破碎距离与雾化锥角有关,雾化锥角越大,液膜破碎距离越短,反之亦然。随径向距离增加,雾化液滴轴向速度、径向速度减小,SMD先增大然后略有减小,沿径向呈"马鞍"状双峰分布;随轴向距离增加,粒子轴向速度减小,SMD减小。

液体中心式气液同轴离心式喷嘴火焰振荡特性

气液同轴离心式喷嘴在特定的结构和工况下极易发生自激振荡,为了探究自激振荡对燃烧过程的影响,针对液体中心式气液同轴离心式喷嘴,开展了氧气和酒精的可视化燃烧试验研究。基于非接触光学观测方法同步获得了喷雾与火焰的动态结构,研究了缩进长度及喷注工况对火焰的动态特性、自激振荡特性以及燃烧效率的影响。研究发现,随着喷嘴缩进长度的增加,火焰从稳态转变为自激振荡状态。稳态燃烧时,火焰具有明显的锥形分布特征,火焰主要分布于锥形液膜表面、喷嘴出口回流区以及喷雾与燃烧室壁面的撞击区域。对于振荡火焰,当缩进长度较小时,火焰附着于喷注面板上且主要发生径向振荡;而当缩进长度增大到一定程度后,火焰周期性地附着并远离喷注面板且由纵向振荡主导。火焰振荡模式的转变是由自激振荡喷雾结构的变化引起的。基于已建立的理论分析模型,深入分析了火焰自激振荡与缩进室内部流动模态的关系。火焰振荡与喷雾自激振荡强弱同步,且当缩进室内部流动处于临界流动状态时最强。此外,研究发现,稳态燃烧时的燃烧效率大于振荡燃烧状态下的燃烧效率,喷嘴缩进可适当提高燃烧效率。

柱状旋流式气液分离器研究进展

基于国内外对柱状旋流式气液分离器的研究成果,对如何提高气液分离器的分离效率进行研究综述。系统阐述了气液分离器的作用及影响分离效率的因素,从结构改进、流场优化和增加辅助设备三个方面进行了总结。为制冷系统中设计和应用柱状旋流式气液分离器提供了基础资料。

基于相似分析和人工神经网络的管柱式气液旋流分离器压降预测模型

为了全面预测管柱式气液旋流分离器的分离性能,对其气液相流动现象进行相似分析,获得表征气液相流动的关键相似准数。在此基础上,结合大量试验数据,运用MATLAB神经网络工具箱,建立3层BP神经网络模型。通过输入表征结构参数、操作参数和液相物性参数的相似准数,模拟输出溢流压降。结果表明,将相似准数作为参数对神经网络进行训练可提高神经网络的泛化能力,其预测值与试验值吻合良好,平均误差小于15%。将相似理论与人工神经网络相结合是预测管柱式气液旋流分离器分离性能的有效方法。

小型柱式气液旋流分离器在海洋平台的应用前景分析

目前，海洋平台主要依靠常规容器式分离器来处理井口油气水，但经济性和操作压力条件不断要求其寻找新型高效、低成本的小型分离器。与容器式分离器相比，小型柱式气液旋流分离器（GLCC）具有结构简单、价格低廉、重量轻等特点，基本不需任何维护，而且易于安装及操作。本文详细介绍了GLCC技术的发展现状及其在海洋平台的应用前景，并提出了今后的发展方向。

气-液柱状旋流式分离器控制策略综述

随着气-液柱状旋流式分离器(GLCC)的广泛应用,对其分离效果的要求也越来越高。通过在GLCC分离装置中引入控制系统,可以减小内部液位压力的波动,从而保证良好的气液分离效果。控制系统的优劣决定了气液分离效果的好坏,进而影响整个计量系统的性能。总结了用于GLCC的多种控制策略,并对未来控制策略的研究和应用进行了展望。

旋流式发生器内部气-液两相流场的数值模拟研究

在一定的冷负荷下,文章对以耦合热源驱动吸收式热泵的发生器内部气-液分离率进行了研究。采用RNG k-ε湍流和多相流Mixture模型,通过Fluent软件对旋流式发生器的传热传质过程进行数值模拟,得到内部的速度、压力和气-液相态的分布情况。模拟结果表明,旋流器内部分离段径向压力分布呈现阶梯状。随着溶液入口速度的增加,分离段流体扰动更加剧烈,所受离心力不断增大,发生器内部的压降也随之增大,充分降低了溶液的饱和温度,有利于溶液中水的蒸发。与传统发生器比较,在同样制冷量的情况下,旋流式发生器可以降低驱动热源温度,提高对低温废热的利用率。

直筒型导叶直流式三相旋流器气相流场的实验研究

使用五孔球探针对一种用于分离液固相的直筒型导叶直流式三相旋流器的气相流场进行了实验测定。得到了三个不同区域的速度和静压分布。发现了筒体中心存在强烈的内旋流 ,而且内旋流的轴向速度比外旋流轴向速度大一个数量级 ;内旋流在下行过程中不断汇入气体 ,轴向不断加速。排气管外环状区域以切向速度为主。轴向速度较小 ,只有小于总流量 13