高爐煤氣噴霧降溫系統(tǒng)的開發(fā).pdf

1、液體的霧化被廣泛應(yīng)用于能源動力、化工、農(nóng)業(yè)和環(huán)境工程當(dāng)中。關(guān)于噴霧降溫的研究主要集中于消防領(lǐng)域或者農(nóng)業(yè)領(lǐng)域“常溫”狀況下降溫效果的研究，對于水霧在高溫情況下的降溫效果的研究還不多見。對用于噴霧的噴嘴的研究也主要集中在內(nèi)燃機(jī)及航空航天領(lǐng)域霧化燃料所用的噴嘴，而對以水為霧化介質(zhì)的雙流體噴嘴的研究相對較少。
　　 本文簡要介紹了液體的霧化機(jī)理，以單個液滴為對象分析了其在穩(wěn)定氣流中的破碎模式；依據(jù)斐克(Fick)定律建立了單個液滴蒸發(fā)時

2、的質(zhì)擴(kuò)散數(shù)學(xué)表達(dá)式，并推導(dǎo)出了液滴蒸發(fā)時質(zhì)擴(kuò)散速率的基本方程；根據(jù)液滴在蒸發(fā)過程中所展現(xiàn)的特點(diǎn)，將液滴與空氣的熱質(zhì)交換過程分為了兩個階段：非穩(wěn)態(tài)階段和穩(wěn)態(tài)階段。通過分析發(fā)現(xiàn)在非穩(wěn)態(tài)階段液滴質(zhì)量的改變可以忽略，只需要考慮液滴與空氣的顯熱交換，而在穩(wěn)態(tài)階段液滴的溫度不再發(fā)生任何變化，只是靠從空氣中吸收的熱量來實(shí)現(xiàn)液滴的蒸發(fā)；從理論上分析了液滴蒸發(fā)所需要的時間；在分析液滴在相對靜止的介質(zhì)中汽化時以分子擴(kuò)散理論為依據(jù)，應(yīng)用球?qū)ΨQ模型分析了其能量

3、變化關(guān)系；應(yīng)用有效薄膜理論，對液滴在相對運(yùn)動的強(qiáng)迫對流介質(zhì)中汽化時的傳熱傳質(zhì)問題進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上對液滴汽化時的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行了理論分析。在研究了液態(tài)工質(zhì)霧化的機(jī)理和幾種液態(tài)工質(zhì)霧化器原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合衡量霧化質(zhì)量的主要指標(biāo)和影響因素，應(yīng)用數(shù)值分析的方式詳細(xì)地探討了噴嘴結(jié)構(gòu)以及工作運(yùn)行參數(shù)對噴嘴霧化效果和流量特性的影響；結(jié)合噴嘴的設(shè)計原則以及實(shí)際設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，給出了內(nèi)混式氣動霧化噴嘴的計算方法；通過分析噴嘴內(nèi)芯的結(jié)構(gòu)，得到了不同的噴

4、嘴內(nèi)芯結(jié)構(gòu)對噴霧效果的不同影響。采用數(shù)值分析方法，利用軟件對煤氣管道內(nèi)的噴霧兩相流場進(jìn)行了數(shù)值模擬計算，并得到了以下結(jié)論：影響煤氣管道內(nèi)空間溫度分布的主要因素有高溫氣體量以及高溫氣體的溫度、噴霧量以及空間位置等；并在大量模擬計算的基礎(chǔ)上，擬合了冷卻管道內(nèi)任意點(diǎn)的溫度與上述幾個獨(dú)立變量及空間位置的經(jīng)驗(yàn)公式；結(jié)合該經(jīng)驗(yàn)公式以及現(xiàn)場的實(shí)際情況設(shè)計出噴霧降溫系統(tǒng)的控制部分，以實(shí)現(xiàn)根據(jù)溫度精確控制冷卻水流量的目標(biāo)。
　　 本文的研究成果將