油罐冲洗过程中射流现象数值模拟研究

【摘要】：化工行业中的许多设备经过长时间的运行，其会产生结垢物和固体沉积物。因此，清洗作业日渐成为化工领域不可或缺的一个行业，其清洗效果直接影响着设备的运行效率。常用的清洗方法主要分为两类：化学清洗和物理清洗。物理清洗方法中的水射流清洗以其特有的优势日渐受到人们的青睐。水射流清洗技术是利用高压发生装置，产生高压水，利用喷嘴将压力转变为高度聚集的水射流动，冲击到清洗物表面，从而使附着层从物体(基体)表面脱离下来，达到清洗的工艺目的。 本文对水射流清洗技术的发展、历史及现状进行了综合性的阐述，体现出水射流清洗的重要性。为了更好的研究水射流清洗技术，又对其基本特性进行了详细的论述并对相关的参数进行了介绍。本文的研究手段主要是数值模拟，而模拟中各项参数的设定直接影响着计算结果的准确性和计算速度，所以又介绍了射流流场数值模拟的相关理论部分，包括：控制方程，计算模型等。最后以油罐的清洗为例，针对射流的三个参数进行了相关的数值模拟，并对模拟结果进行了分析讨论。 针对射流清洗的影响因素，选取了对清洗效率影响较大的三个参数进行了研究，包括：射流速度，喷嘴形状和入射角度。通过数值模拟分析发现射流速度越大，对被清洗物表面的撞击越明显，清洗效果越佳。喷嘴的形状对清洗效果的影响非常明显，在同样射流速度的条件下，方形喷嘴的清洗效果明显优于圆柱形喷嘴。通过分析以前学者的研究，发现射流喷嘴的入射角度应该设定在合理范围内，在该合理范围内各角度的值对清洗效果仍会产生影响。数值模拟发现其他各因素相同时，采用大的入射角度时的清洗效果明显优于小的入射角度。