離心式霧化噴嘴的數(shù)值模擬

離心式霧化噴嘴的數(shù)值模擬【摘要】以無填料冷卻塔中的核心元件低壓霧化裝置中的一個離心式霧化噴嘴為研究對象，采用標(biāo)準(zhǔn)k-e湍流模型和SMPL.E算法，利用ILUEN州E體計(jì)算軟件，對其流場分布進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了噴嘴在運(yùn)行時(shí)內(nèi)部靜態(tài)壓強(qiáng)場的分布、水流體湍動能強(qiáng)度場分布、水流體速度角分布以及在噴嘴中心軸上的流體速度場分布情況。近年來隨著經(jīng)濟(jì)和人口的增長，水資源匾乏及水源污染日趨嚴(yán)重的問題已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著我國總?cè)丝?、城市?shù)的增加及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等行業(yè)的發(fā)展，水的需求量在不斷地增加，使我國水資源短缺與用水量不斷增加之間的矛盾更加突出。工業(yè)節(jié)水是我國節(jié)水工作的一個重要的不可忽視的方面。設(shè)置冷卻塔實(shí)現(xiàn)冷卻水的循環(huán)使用是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)水節(jié)能措施，有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。在無填料冷卻塔中，霧化噴嘴裝置是無填料冷卻塔的核心技術(shù)元件。它的作用是使進(jìn)入冷卻塔的熱水盡可能地形成細(xì)小的水滴或薄的水膜，以增加水與空氣的接觸面積和接觸時(shí)間.有利于水和空氣的熱、質(zhì)交換，使高溫水的降溫幅度較大，達(dá)到工業(yè)水的循環(huán)使用的目的。1離心式霧化裝置簡介離心式霧化裝置模型以成都化工研究設(shè)計(jì)院水處理技術(shù)開發(fā)中心開發(fā)的低壓霧化裝置為研究對象，如圖1所示.它是由四個離心式噴嘴與一個圓柱管段組成，安裝于冷卻塔內(nèi)布水管道上，通過法蘭連接。需要冷卻的水經(jīng)過布水管道進(jìn)入霧化裝置設(shè)備，在壓力的作用下，水從四個噴嘴噴出。根據(jù)工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和對離心式噴嘴的其他研究，要求水從噴嘴射出時(shí)的工作壓力是0.03MPa.本文以離心式霧化裝置中的離心式噴嘴為例，利用標(biāo)準(zhǔn)慚1離心武噴嘴模型

k一e湍流模型和SMPLE算法，采用R,UINT流體計(jì)算軟件，計(jì)算分析了噴嘴在運(yùn)行時(shí)內(nèi)部靜態(tài)壓強(qiáng)場的分布、水流體湍動能強(qiáng)度場分布、水流體速度角分布以及在噴嘴中心軸上的流體速度場分布情況。離心式噴嘴的模型參數(shù)如表1表I離心式噴嘴的模型參數(shù)部位名稱進(jìn)氷管段旋器管漸縮管段亂部書段漸擴(kuò)管段直徑(nini)327575(25)2525(56)僮(枝)尺寸(mm)Z707055522數(shù)學(xué)模型的建立為了簡化計(jì)算分析，對研究對象作如下假設(shè):水和固體壁面不發(fā)生熱傳遞或發(fā)生熱傳遞時(shí)能量傳遞可以忽略不計(jì)。在此基礎(chǔ)上噴嘴內(nèi)水流應(yīng)遵循的方程如下：質(zhì)量守恒方程：dt%十1十斤 (2)獲%十1十斤 (2)獲f向上的外部體積di(PUiUj)=-di式中:衛(wèi)是靜圧,爲(wèi)是應(yīng)力張量、F［為力O應(yīng)力張量由式(3丿給出：該模型除應(yīng)遵循上述方程外，還應(yīng)遵循湍流運(yùn)動時(shí)的湍流動能方程疋和擴(kuò)散方程L-疋力程-■3數(shù)值模擬結(jié)果及分析利用RUENT軟件，采用有限體積分法進(jìn)行控制方程的離散，并進(jìn)行SMPLE算法計(jì)算，得到數(shù)值模擬結(jié)果如圖3八圖6所示。由圖3可知，在離心式霧化噴嘴運(yùn)行的時(shí)候，其水流體進(jìn)入旋流室和噴嘴的喉部部位是整個噴嘴結(jié)構(gòu)中湍動能最大的地方，表明流體在此位置發(fā)生了較大的紊流現(xiàn)象;由圖4可知，流體進(jìn)入噴嘴時(shí)，在連接處速度角相差比較大，且在噴嘴漸擴(kuò)部位產(chǎn)生了螺旋式的變化，這進(jìn)一步為離心式霧化噴嘴在工作時(shí)能產(chǎn)生較好的霧化效果理論提供了證據(jù);圖5表明霧化噴嘴在工作時(shí)，旋流室進(jìn)口處和喉部處由于水流體的高速運(yùn)動，使得此處的壓力低于整個噴嘴的其他部位，在此部位容易發(fā)生氣蝕現(xiàn)象。當(dāng)氣蝕發(fā)生時(shí)，溶解在水體中的氣體會釋放出來，當(dāng)噴出后氣泡無論破碎與否都增加了水和氣體的接觸面積，有利于進(jìn)行熱能量的傳遞;圖6說明在噴嘴的進(jìn)水管與旋流室相切的一側(cè)而上的流速大于另一側(cè)而上的速度，這說明了在流場中順暢的運(yùn)動對能量的消耗較小，產(chǎn)生水體速度的差異，有利于水體的離散，而且在吼部位置由于其過水?dāng)嗝孀冃。鶕?jù)流量公式可以知道，其速度必然較大，則噴射出來的水以較高的速度噴出后，其噴出高程高，增加了與空氣的接觸時(shí)間和接觸面積，能夠達(dá)到較好的冷卻效果。

分包單位技術(shù)資料編制工作納入了總承包統(tǒng)一技術(shù)管理范圍內(nèi)，多次由質(zhì)安部、工程部組織各分包單位進(jìn)行培訓(xùn)，講解驗(yàn)收規(guī)范，統(tǒng)一資料要求，經(jīng)常進(jìn)行核查，重點(diǎn)檢查施工資料整理的真實(shí)、齊全、及時(shí)性;內(nèi)容的指導(dǎo)性、針對性、可行性;審簽手續(xù)的完備性。3堅(jiān)持全面質(zhì)量管理，注重過程控制，嚴(yán)格執(zhí)行國家施工驗(yàn)收規(guī)范（1） 落實(shí)施工過程的質(zhì)量管理目標(biāo)、部門、對策表（1）,程序（圖2）。表I施工階段的項(xiàng)目質(zhì)最管埋對策日標(biāo)展開管理部門賣施對第靜態(tài)管埋(驗(yàn)收｝對完工的分項(xiàng)■分部工程及吋俎織評定質(zhì)量的等級還動態(tài)管理儺收)嚴(yán)格堅(jiān)持“三檢怪證和0檢’做到隨機(jī)抽樣.工藝檢査按工藝流程和操作方法'標(biāo)粧、做到不定期抽樣匚質(zhì)量事故11凡發(fā)生事故勺按"EJ不放過博進(jìn)行追査處埋，作好記錄。展駅通病管希做到不偷工減斜■堅(jiān)持［対標(biāo)"檢査j專檢把關(guān)遵章守紀(jì)5開展反違章違紀(jì)活動，對違章違紀(jì)者處罰率達(dá)100%亠安全事故發(fā)現(xiàn)寄故隱患及吋追查處埋M好記錄0實(shí)行過程控制、關(guān)鍵工序控制，嚴(yán)格執(zhí)行IS09001標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管理，全方位加強(qiáng)管理工作。將爭創(chuàng)結(jié)構(gòu)長城杯的觀念及項(xiàng)目部的質(zhì)量控制目標(biāo)傳達(dá)給每位管理人員和操作工人全員參與創(chuàng)優(yōu)，使每個人都樹立創(chuàng)精品的意識。在施工過程中通過不斷檢查整改，對暴露出的質(zhì)量薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行用以循環(huán)，持續(xù)改進(jìn)。特別是在通過北京市建筑質(zhì)量協(xié)會‘結(jié)構(gòu)長城杯”專家組的初次現(xiàn)場評審后，針對專家評委提出的寶貴意見，詳細(xì)分析了存在問題的原因，制定了整改措施，落實(shí)了整改責(zé)任人和完成時(shí)間，指定了整改效果檢查人，認(rèn)真進(jìn)行了整改，進(jìn)一步提高了工程質(zhì)量水平。強(qiáng)化技術(shù)管理，嚴(yán)格按照施工圖紙進(jìn)行施工，通過了解施工圖紙從而制定詳細(xì)可行先進(jìn)的技術(shù)方案、措施以指導(dǎo)施工。加強(qiáng)施工規(guī)范學(xué)習(xí)，加強(qiáng)先進(jìn)工藝、先進(jìn)方案的學(xué)習(xí)，使廣大職工做一個新工程學(xué)一門新技術(shù)，逐漸地提高人的技術(shù)水平，創(chuàng)造精品工程。在本工程施工中采用了下列先進(jìn)工藝、先進(jìn)技術(shù):鋼筋等強(qiáng)度剝肋滾壓直螺紋連接技術(shù);鋼筋混凝土保護(hù)層定位卡應(yīng)用技術(shù);清水混凝土施工工藝;后澆帶部位高性能補(bǔ)償收縮混凝土應(yīng)用技術(shù);冬季施工混凝土摻用外加劑配合現(xiàn)場保溫措施綜合施工技術(shù).精心組織施工.項(xiàng)目部執(zhí)行區(qū)域分工包干管理制度，按照本工程施工的實(shí)際狀況，進(jìn)行合理的施工工序與人員安排，劃分區(qū)域、棟號責(zé)任范圍，落實(shí)了責(zé)任人，分解了責(zé)任目標(biāo).運(yùn)用計(jì)劃調(diào)控手段控制施工進(jìn)度，按照施工實(shí)際安排編制周計(jì)劃、月計(jì)劃、分部工程計(jì)劃及總進(jìn)度計(jì)劃，對施工總體進(jìn)行宏觀調(diào)控.一次成優(yōu)。通過不斷的過程監(jiān)控，總結(jié)過去施工中容易出現(xiàn)的質(zhì)量通病，制定質(zhì)量預(yù)防措施，在施工中防止不合格品的出現(xiàn)，使質(zhì)量事故消滅于萌芽狀態(tài)。采用‘走出去，請進(jìn)來”的方式，組織項(xiàng)目相關(guān)管理人員到兄弟單位參觀一些獲得‘長城杯”的工程項(xiàng)目，開闊了眼界，吸收了先