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《山东建筑大学》 2010年
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高炉煤气喷雾降温系统的开发

薛浩  
【摘要】: 液体的雾化被广泛应用于能源动力、化工、农业和环境工程当中。关于喷雾降温的研究主要集中于消防领域或者农业领域“常温”状况下降温效果的研究,对于水雾在高温情况下的降温效果的研究还不多见。对用于喷雾的喷嘴的研究也主要集中在内燃机及航空航天领域雾化燃料所用的喷嘴,而对以水为雾化介质的双流体喷嘴的研究相对较少。 本文简要介绍了液体的雾化机理,以单个液滴为对象分析了其在稳定气流中的破碎模式;依据斐克(Fick)定律建立了单个液滴蒸发时的质扩散数学表达式,并推导出了液滴蒸发时质扩散速率的基本方程;根据液滴在蒸发过程中所展现的特点,将液滴与空气的热质交换过程分为了两个阶段:非稳态阶段和稳态阶段。通过分析发现在非稳态阶段液滴质量的改变可以忽略,只需要考虑液滴与空气的显热交换,而在稳态阶段液滴的温度不再发生任何变化,只是靠从空气中吸收的热量来实现液滴的蒸发;从理论上分析了液滴蒸发所需要的时间;在分析液滴在相对静止的介质中汽化时以分子扩散理论为依据,应用球对称模型分析了其能量变化关系;应用有效薄膜理论,对液滴在相对运动的强迫对流介质中汽化时的传热传质问题进行了分析,并在此基础上对液滴汽化时的能量转化关系进行了理论分析。在研究了液态工质雾化的机理和几种液态工质雾化器原理的基础上,结合衡量雾化质量的主要指标和影响因素,应用数值分析的方式详细地探讨了喷嘴结构以及工作运行参数对喷嘴雾化效果和流量特性的影响;结合喷嘴的设计原则以及实际设计经验,给出了内混式气动雾化喷嘴的计算方法;通过分析喷嘴内芯的结构,得到了不同的喷嘴内芯结构对喷雾效果的不同影响。采用数值分析方法,利用软件对煤气管道内的喷雾两相流场进行了数值模拟计算,并得到了以下结论:影响煤气管道内空间温度分布的主要因素有高温气体量以及高温气体的温度、喷雾量以及空间位置等;并在大量模拟计算的基础上,拟合了冷却管道内任意点的温度与上述几个独立变量及空间位置的经验公式;结合该经验公式以及现场的实际情况设计出喷雾降温系统的控制部分,以实现根据温度精确控制冷却水流量的目标。 本文的研究成果将对高炉煤气喷雾降温系统的研究与开发以及内混式喷嘴的设计提供重要的理论依据,对实现精确控制降温用冷却水量提供理论指导。
【学位授予单位】:山东建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TF547

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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【参考文献】
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【共引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 杨立军,王维,胡泽保,张振鹏;两相流乳化型细水雾喷嘴雾化特性研究[J];北京航空航天大学学报;2002年04期
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4 周长吉,程勤阳,周新群,何铁仁;荷兰VenLo型温室在北京地区的适应性分析[J];北京农业科学;1999年S1期
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9 吴迪;张建红;王静;雷明凯;宫野;;强流脉冲离子束辐照混合双层靶的数值研究[A];第九届真空冶金与表面工程学术会议论文摘要集[C];2009年
10 张俊兵;傅洪贤;李克民;;高台阶抛掷爆破爆堆形态的模拟[A];中国爆破新技术Ⅱ[C];2008年
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4 向杰 实习生:孙馨;在计算机上模拟大气和海洋运动[N];科技日报;2005年
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7 本报记者 吴楠 通讯员 许家帅;数值模拟预测工程效果指导工程建设[N];中国交通报;2008年
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10 周素云;激光等离子体中有着自生磁场的密度通道的分析研究[D];南昌大学;2007年
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1 薛浩;高炉煤气喷雾降温系统的开发[D];山东建筑大学;2010年
2 徐刚;CFD在旋流喷嘴设计中的应用研究[D];上海交通大学;2008年
3 闫善恒;含能射流在液体中扩展特性的实验与理论研究[D];南京理工大学;2007年
4 郑茂勇;蓄热电池一体化设计[D];哈尔滨工程大学;2011年
5 彭志;汽轮机叶片精锻工艺CAD与成形过程数值模拟[D];燕山大学;2002年
6 张明远;室内高大空间污染物分布数值模拟[D];华北电力大学(北京);2003年
7 商建英;镉在土壤中吸附特性的研究及运移动态的数值模拟[D];中国农业大学;2003年
8 戴廷仁;东北地区暴雨、强对流天气的数值模拟诊断研究[D];南京气象学院;2003年
9 贾云飞;室内可燃气体泄露过程的研究[D];河北工业大学;2004年
10 林郁;拱支叉筒网壳稳定性分析与风压数值模拟[D];浙江大学;2004年
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