化工环保安全论文提纲

论文题目：液-气引射器设计与性能研究

摘要：引射器是一种起着泵送作用的流体混合装置,具有结构简单、无运动部件、运行安全可靠等特点,是一种典型的非能动、免维护设备,这使其在化工、环保、新能源开发等诸多领域中拥有了广阔的应用前景。尤其是在核能领域,由于引射器的非能动特性,在不需要外部提供能量的情况下就可以使出口混合流体压力高于任一种单相或多相进口流体的压力,所以在核电厂中可将引射器作为非能动堆芯冷却剂注入泵使用。而液-汽引射器内还可以进行蒸汽与冷却水的直接接触和冷凝换热,所以也可作为应急独立冷凝器给水泵而存在。在此应用背景下,本文结合多相流流体动力学相关理论及文献提供的经验公式完成了高压液-气引射器的结构设计,确定了喷嘴、吸入室、混合室及扩压室等各部分的具体结构参数。然后依此参数建立了引射器三维几何模型,并经网格无关性验证及模型可靠性验证后进行了压力场、速度场等流场分析,最后根据引射系数的变化确定了运行参数及结构参数对引射器性能的影响。结果表明:高压液-气引射器中,流道内流体压力最小值点位于喷嘴出口轴向下方;在整个引射器内流体流速均沿由流道中心沿径向到壁面处呈逐渐降低趋势,且在此过程中速度梯度逐渐增大。在引射器性能的影响因素分析中,调整进气方式所带来的改善不明显;而调整运行参数所带来的收益较大,增大工作流体压力Pp、降低引射流体压力Ps或降低出口背压Pc都能够大幅度提升引射流体质量流量及引射系数,但工作流体质量流量只随工作流体进口压力的增加及引射流体压力的降低而明显增大,改变出口背压不会使其产生大幅度变化。气相进口直径、气相进口段位置、喷嘴距、混合室直径等结构参数的增加均使引射系数呈现出先增大后减小的趋势,故这些参数均存在能够使引射效率最高的最优值。而混合室长度及扩散角的增加会使引射系数单调下降、扩压室长度对引射系数无明显影响,这三个结构不存在使引射器性能达到最佳的最优参数值。所以,这些结构需结合两相流体是否混合均匀、流道内尤其是出口处是否出现速度死区或回流等流体流动情况综合进行分析,进而选取最佳尺寸。

关键词：引射器;数值模拟;结构设计;性能分析;引射系数

学科专业：核科学与技术

摘要

abstract

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 引射器发展历程及研究现状

1.2.1 理论研究进展

1.2.2 实验研究进展

1.2.3 数值模拟研究进展

1.3 本文主要研究内容

第2章 液-气引射器结构设计

2.1 引射器基本结构及作用

2.2 液-气引射器结构设计理论依据

2.3 各初始结构参数的确定

2.3.1 喷嘴尺寸的确定

2.3.2 吸入室尺寸的确定

2.3.3 混合室尺寸的确定

2.3.4 扩压室尺寸的确定

2.3.5 液-气引射器初始结构参数

2.4 本章小结

第3章 数值模拟方法

3.1 液-气引射器几何模型的建立

3.2 网格划分与无关性验证

3.2.1 引射器网格划分

3.2.2 网格无关性验证

3.3 模拟参数设定

3.3.1 多相流模型的选择

3.3.2 湍流模型的选择

3.4 边界条件的设定

3.5 收敛标准

3.6 计算模型验证

3.7 本章小结

第4章 引射器流场及运行参数分析

4.1 引射器内部流场分析

4.2 运行参数影响分析

4.2.1 工作流体进口压力的影响

4.2.2 引射流体进口压力的影响

4.2.3 出口压力的影响

4.3 本章小结

第5章 结构参数对引射效率的影响

5.1 吸入室相关尺寸影响分析

5.1.1 进气方式的比较

5.1.2 引射流体进口直径的影响

5.1.3 气相进口段位置的影响

5.2 混合室相关尺寸影响分析

5.2.1 喷嘴距的影响

5.2.2 混合室直径的影响

5.2.3 混合室长度的影响

5.3 扩压室相关尺寸影响分析

5.3.1 扩压室长度的影响

5.3.2 扩散角的影响

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录 结构参数分析汇总表