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环形自激振荡射流泵在气液掺混传质中的应用

曹柳 邓晓刚

曹柳, 邓晓刚. 环形自激振荡射流泵在气液掺混传质中的应用[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(3): 392-397. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180187
引用本文: 曹柳, 邓晓刚. 环形自激振荡射流泵在气液掺混传质中的应用[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(3): 392-397. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180187
Cao Liu, Deng Xiaogang. Application of Annular Self-oscillating Jet Pump in Gas-liquid Mixture Mass Transfer[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(3): 392-397. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180187
Citation: Cao Liu, Deng Xiaogang. Application of Annular Self-oscillating Jet Pump in Gas-liquid Mixture Mass Transfer[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(3): 392-397. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180187

环形自激振荡射流泵在气液掺混传质中的应用

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180187
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51376204

重庆市基础研究与前沿探索项目 cstc2018jcyjA1351

重庆科技学院研究生科技创新计划项目 YKJCX1620309

详细信息
    作者简介:

    曹柳(1993-), 硕士研究生, 研究方向为石油机械, 流体机械内部流动, cao_66@163.com

    通讯作者:

    邓晓刚, 教授, 博士, dengxg@cqust.edu.cn

  • 中图分类号: TB752+.3

Application of Annular Self-oscillating Jet Pump in Gas-liquid Mixture Mass Transfer

  • 摘要: 较传统环形射流泵而言,环形自激振荡射流泵,可以在无外界激励的作用下仅靠自身合理的尺寸设计在自激振荡腔室内形成循环的振荡效果,利用自激振荡腔室产生的强烈自激振荡涡旋来提高气液两相传质的效果。本文采用计算与实验相结合的方法,使用k-ε湍流模型对环形自激振荡射流泵进行CFD(Computational fluid dynamics)流场仿真,并针对脱氧后的水溶解氧的能力进行了研究。结果表明,环形自激振荡射流泵掺混能力较传统环形射流泵提升15%~20%,与传统曝气头相比,混合能力提升30%以上。混合过程中由于自激振荡产生的脉冲效果使气相和液相之间产生了剧烈的剪切场,在剪切力的作用下使混合液中的气泡数量增多,气泡粒径变小,从而增加了气相与液相接触的面积,进而达到提高气液两相掺混传质的目的。
  • 图  1  环形自激振荡射流泵模型

    图  2  环形自激振荡射流泵流域网格

    图  3  环形自激振荡射流泵试验装置

    图  4  计算结果与试验结果

    图  5  环形射流泵和环形自激振荡射流泵内部流线

    图  6  出口局部紊流场

    图  7  环形自激振荡射流泵压力分布云图

    图  8  自激振荡腔室压力径向分布云图

    图  9  振荡腔室流体流动情况

    图  10  气相体积分数分布图

    图  11  环形自激振荡射流泵与环形射流泵湍动能分布情况

    图  12  喉嘴距对湍动能的影响

    图  13  长径比对湍动能的影响

    图  14  湍动能峰值对比

    图  15  溶氧能力

  • [1] 马友光, 白鹏, 余国琮.气液传质理论研究进展[J].化学工程, 1996, 24(6):7-11 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hgjz2007z1002

    Ma Y G, Bai P, Yu G Z. The progresses of theoretical studies on gas liquid mass transfer[J]. Chemical Engineering, 1996, 24(6):7-11(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hgjz2007z1002
    [2] 陆宏圻.射流泵技术的理论及应用[M].北京:水利水电出版社, 1989:5-15

    Lu H Q. The theory and application of jet pump technology[M]. Beijing:China Water and Power Press, 1989:5-15(in Chinese)
    [3] 李江云, 徐如良, 王乐勤.自激脉冲喷嘴发生机理数值模拟[J].工程热物理学报, 2004, 25(2):241-243 doi: 10.3321/j.issn:0253-231X.2004.02.018

    Li J Y, Xu R L, Wang L Q. Numerical simulation of mechanism of the self-excited pulse nozzle[J]. Journal of Engineering Thermophysics, 2004, 25(2):241-243(in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:0253-231X.2004.02.018
    [4] Winoto S H, Li H, Shah D A. Efficiency of jet pumps[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 2000, 126(2):150-156 doi: 10.1061/(ASCE)0733-9429(2000)126:2(150)
    [5] Dirix C A M C, Wiele K V D. Mass transfer in jet loop reactors[J]. Chemical Engineering Science, 1990, 45(8):2333-2340 doi: 10.1016/0009-2509(90)80113-S
    [6] Evans G M, Jameson G J, Atkinson B W. Prediction of the bubble size generated by a plunging liquid jet bubble column[J]. Chemical Engineering Science, 1992, 47(13-14):3265-3272 doi: 10.1016/0009-2509(92)85034-9
    [7] 向清江, 王超, 吴燕兰, 等.液气射流泵扩散管内部流动试验研究[J].排灌机械工程学报, 2014, 32(7):558-562 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/pgjx201407002

    Xiang Q J, Wang C, Wu Y L, et al. Experimental study on flow in diffuser of liquid-jet gas pump[J]. Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering (JDIME), 2014, 32(7):558-562(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/pgjx201407002
    [8] 曾庆龙, 龙新平, 肖龙洲, 等.环形射流泵结构优化设计[J].排灌机械工程学报, 2014, 32(2):98-102 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/pgjx201402002

    Zeng Q L, Long X P, Xiao L Z, et al. Structure optimization of annular jet pumps[J]. Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering, 2014, 32(2):98-102(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/pgjx201402002
    [9] 龙新平, 鄢恒飞, 张松艳, 等.喉管长度对环形射流泵性能影响的数值模拟[J].排灌机械工程学报, 2010, 28(3):198-201, 206 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/pgjx201003004

    Long X P, Yan H F, Zhang S Y, et al. Numerical simulation for influence of throat length on annular jet pump performance[J]. Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering, 2010, 28(3):198-201, 206(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/pgjx201003004
    [10] 邓晓刚, 张贤明.环形水气自激振荡射流卷吸特性模拟及优化[J].真空科学与技术学报, 2013, 33(11):1080-1085 doi: 10.3969/j.issn.1672-7126.2013.11.05

    Deng X G, Zhang X M. Improvement of air extracting characteristics for annular water-air self-excited oscillation jet[J]. Chinese Journal of Vacuum Science and Technology, 2013, 33(11):1080-1085(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1672-7126.2013.11.05
    [11] 洪守胜.环形自激振荡射流泵设计及其性能研究[D].武汉: 武汉科技大学, 2016 http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10488-1016101189.htm

    Hong S S. The design and performance research of annular self-oscillating jet pump[D]. Wuhan: Wuhan University of Science and Technology, 2016(in Chinese) http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10488-1016101189.htm
    [12] 张强.流动诱导空腔振荡频率方程的改进[J].振动工程学报, 2004, 17(1):53-57 doi: 10.3969/j.issn.1004-4523.2004.01.012

    Zhang Q. Development of the frequency equation used for prediction of fluid induced pressure oscillation in cavities[J]. Journal of Vibration Engineering, 2004, 17(1):53-57(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1004-4523.2004.01.012
    [13] 杨雪龙.环形射流泵内部流动机理及结构优化研究[D].武汉: 武汉大学, 2014

    Yang X L. Research on the flow mechanism and structure optimization of annular jet pumps[D]. Wuhan: Wuhan University, 2014(in Chinese)
    [14] 高全杰, 李海洋, 汪朝晖, 等.环形自激振荡射流泵内部流动特性的数值模拟[J].机械设计与制造, 2017(7):103-106 doi: 10.3969/j.issn.1001-3997.2017.07.026

    Gao Q J, Li H Y, Wang C H, et al. Numerical simulation for characteristics of the internal flow on annular self-excited oscillation jet pump[J]. Machinery Design & Anufacture, 2017(7):103-106(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1001-3997.2017.07.026
    [15] 邓晓刚, 曹柳.环形水气自激振荡射流泵提高传能效率分析与计算[J].机械科学与技术, 2018, 37(3):396-401 http://journals.nwpu.edu.cn/jxkxyjs/CN/abstract/abstract6965.shtml

    Deng X G, Cao L. Analysis and numerical simulation of entrainment efficiency in annular water-air self-oscillating jet pump[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2018, 37(3):396-401(in Chinese) http://journals.nwpu.edu.cn/jxkxyjs/CN/abstract/abstract6965.shtml
    [16] 王超, 肖晓愚, 江大波, 等.一种增大气液传质界面途径的探讨[J].化肥设计, 2018, 56(2):22-24 doi: 10.3969/j.issn.1004-8901.2018.02.006

    Wang C, Xiao X Y, Jiang D B, et al. An exploration on a way to increase gas-liquid mass transfer interface[J]. Chemical Fertilizer Design, 2018, 56(2):22-24(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1004-8901.2018.02.006
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  • 收稿日期:  2018-05-15
  • 刊出日期:  2019-03-05

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