重渣油复合雾化喷嘴设计及实验研究

摘要

论文针对目前重渣油等高粘度劣质燃油在燃烧中存在的问题,查阅了大量国内外相关文献,综合运用气泡雾化技术和气动旋流雾化技术,设计了一种适用于重渣油燃烧并且结构可变的复合雾化喷嘴;利用LDV速度测量系统和LS-2000激光粒度分析仪对复合雾化喷嘴的流量特性和雾化特性进行了结构参数、操作参数等多因素冷态试验研究,得到如下结论:复合雾化喷嘴的雾化粒径SMD与速度之间无耦合关系:在实验范围内,气液注入孔面积比接近2.0,混合腔长径比为2.0,气液质量比GLR范围在0.02～0.04,气液压力比Pq/Pl,约介于0.8～1.2之间时,喷嘴雾化质量较好。随着GLR的增加,雾滴粒径SMD先呈迅速减小趋势,但当GLR＞0.04后,雾滴粒径SMD减小趋势趋于平缓;最佳气液质量比GLR应控制在0.02～0.04范围以内。用乘幂格式关联拟合实验数据得到液体流量Ql与GLR、出口流量系数μ与GLR的关系式;基于因次分析和相似准则原理,运用最小二乘法得到了SMD与诸多因数的经验公式。实验数据对喷嘴设计和现场应用具有重要指导意义。运用理论雾化模型对实验数据分析,根据Sojka雾化模型和Lund雾化模型预测SMD计算值和实验值随着GLR的变化趋势基本一致,模型得到的最佳气液比GLR介于0.02～0.04之间,与实验误差在29％～35％以内,验证了选用计算模型的合理性。运用VB6.0软件编译开发了复合雾化喷嘴设计计算程序,实现复合雾化喷嘴设计计算过程可视化,简洁化,极大的节约了计算成本。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:主要符号表

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 研究内容

1.3 研究现状

1.4 研究方法和技术路线

第2章 雾化理论

2.1 气动雾化机理

2.2 气泡雾化机理

第3章 实验设计

3.1 实验复合雾化喷嘴设计

3.2 实验装置

3.3 实验方法及步骤

3.4 测试技术

3.4.1 LS-2000激光粒度分析系统

3.4.2 504KC高速摄像仪

第4章 复合雾化喷嘴特性实验研究

4.1 复合雾化喷嘴流量特性研究

4.1.1 喷嘴结构对流量的影响分析

4.1.2 操作参数对流量的影响分析

4.1.3 出口流量系数μ的确定

4.1.4 雾化喷嘴速度分布及影响因素

4.2 复合雾化喷嘴雾化特性研究

4.2.1 雾化锥角

4.2.2 雾化颗粒平均粒径SMD及分布规律研究

4.2.3 各结构喷嘴耗能分析

4.3 基于因次分析雾化颗粒平均粒径SMD经验公式拟合

4.4 小结

第5章 基于雾化模型的最佳GLR研究

5.1 雾化模型

5.2 计算最佳气液质量比GLR

5.2.1 Buckner和Sojka模型计算方法

5.2.2 Lund模型计算方法

5.3 小结

第6章 复合雾化喷嘴设计计算

6.1 喷嘴设计流程

6.2 详细设计步骤

6.2.1 气液比的确定

6.2.2 进油管路直径d1

6.2.3 进气管路直径d2,d3

6.2.4 气泡发生器进油孔直径d4

6.2.5 气泡发生器进气孔直径d5

6.2.6 气泡发生器腔体直径d6

6.2.7 混合腔出口直径d7

6.2.8 喷嘴出口当量直径d9

6.2.9 计算检验

6.3 基于VB程序的喷嘴设计

6.4 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

附录 VB程序代码

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢