雙通道氣流式霧化噴嘴模擬計(jì)算與優(yōu)化.pdf

1、硝酸鈾酰流態(tài)化脫硝制備三氧化鈾工藝,在核燃料后處理工藝中被廣泛采用,其中霧化噴嘴是硝酸鈾酰脫硝流化中的關(guān)鍵設(shè)備之一。霧化噴嘴的目的就是將硝酸鈾酰溶液進(jìn)行霧化,使硝酸鈾酰霧滴與流化氣和流化床底料之間充分接觸,增強(qiáng)傳熱傳質(zhì)作用,迅速提高液料溫度,進(jìn)行熱解反應(yīng),進(jìn)而進(jìn)行脫硝得到三氧化鈾產(chǎn)品。通過(guò)模擬分析硝酸鈾酰溶液的噴霧特性,得到霧化場(chǎng)中的速度分布,顆粒尺寸分布等結(jié)果,可以為硝酸鈾酰流態(tài)化脫硝制備三氧化鈾的流化床設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。
　　

2、針對(duì)硝酸鈾酰流態(tài)化脫硝流化床中使用的雙通道氣流式霧化噴嘴的結(jié)構(gòu)特征和霧化特點(diǎn),建立了噴嘴內(nèi)氣相流動(dòng)模型和液相流動(dòng)的單相模型。根據(jù)氣相和液相在噴嘴出口處的模擬結(jié)果,建立了噴霧場(chǎng)中歐拉-拉格朗日氣液兩相流模型以及液滴破碎模型,進(jìn)行噴嘴外霧化場(chǎng)的數(shù)值模擬研究。
　　對(duì)于噴嘴內(nèi)的單相流動(dòng),在液相質(zhì)量流量不變的情況下,隨著氣液體積比的增加,沿著氣體流動(dòng)方向壓力和速度逐漸增大,而溫度逐漸降低;噴嘴內(nèi)液相流動(dòng)過(guò)程中,沿著液料流動(dòng)方向,壓力逐漸減

3、小,并在接近出口處急劇減小,液相速度沿著液料流動(dòng)方向在接近出口處突然增大。
　　通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),隨著氣液體積比的增大,霧化場(chǎng)中空氣速度變大,氣相與液相之間的相互作用增強(qiáng),霧化顆粒索特平均直徑(SMD)逐漸減小,貫穿距離逐漸增大,霧化錐角不發(fā)生明顯變化。其中氣液比體積為100時(shí),SMD最大為210.98μm,貫穿距離最小為0.263m;氣液體積比為500時(shí),SMD最小為20.43μm,貫穿距離最大為0.5m。但是霧化半角不發(fā)生明顯變化

4、,基本上都在45°左右。
　　根據(jù)空氣流動(dòng)對(duì)霧化特性影響的分析,對(duì)噴嘴結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),在噴嘴出口處增加螺紋型空氣通道,以增加空氣旋轉(zhuǎn),增強(qiáng)氣液相互作用。對(duì)比不同結(jié)構(gòu)的噴嘴霧化特性,發(fā)現(xiàn)對(duì)于螺紋通道螺紋間距小的霧化噴嘴,霧化得到的索特平均直徑較小,同時(shí)噴射距離也較小,但是霧化錐角較大;對(duì)于螺紋通道螺紋間距大的霧化噴嘴,霧化得到的索特平均直徑較大,同時(shí)噴射距離也較大,但是霧化錐角較小。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn),在增加了螺紋通道的情況下,尤其是