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射流发泡制造微气泡技术试验研究

作　者: 惠恒雷
导　师: 仇性启
学　校: 中国石油大学
专　业: 动力工程及工程热物理
关键词: 微气泡 射流气泡发生器 气泡尺寸 气泡速度 喉嘴距 高速摄像仪
分类号: TQ02
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


微气泡已经被广泛应用于石油、化工、采矿等领域。在石油化工领域,由于重、渣油的粘度大,燃烧不完全,造成能源极大浪费。所以,研究者们想到了将微气泡注入到重、渣油中,通过形成大量的气泡,来增加液体燃料的燃烧面积,提高燃烧效率,节约能源。本文首先从理论上对气泡的生成、气泡在液体中的一般运动规律、微气泡生成技术以及气泡发生器结构进行了分析,得到了气泡发生器几何尺寸和内部流量、压力之间的关系,以及反映气泡发生器内部能量变化的基本性能方程。其次根据射流泵结构设计的理论知识设计了四种结构的射流气泡发生器,通过试验对其进行性能测试,确定此气泡发生器的最优喉嘴距重要结构参数。在试验中,气体介质采用压缩空气,液体介质采用水,通过改变气泡发生器的结构和操作参数(如液体压力、气体流量、液体流量)等,对生成气泡尺寸的影响进行了大量的试验。测试仪器采用CMOS面阵高速摄像系统对不同工况下的气泡流场进行观测,并利用与之配合的软件对试验数据进行分析、处理。试验中液体压力在0.05MPa～0.25MPa之间变化,属小流量操作工况。对试验结果分析发现:气泡发生器喉嘴距、喉管长度以及操作参数对气泡的尺寸和速度都有影响。通过对试验数据分析处理也得出了最优喉嘴距尺寸以及较优气泡发生器结构。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 课题背景  11
  1.2 研究现状  11-15
    1.2.1 微气泡生成理论  11-12
    1.2.2 微气泡生成技术  12-13
    1.2.3 气泡尺寸及测量方法  13-14
    1.2.4 气泡发生器综述  14-15
  1.3 研究内容  15-16
  1.4 研究方法及技术路线  16-17
第二章 微气泡生成理论及技术  17-24
  2.1 气泡的形成及运动规律  17
  2.2 气泡动力学理论  17-22
    2.2.1 单气泡的形成  18-21
    2.2.2 密集气泡  21-22
  2.3 微气泡生成技术分类  22-23
  2.4 本文采用的微气泡生成技术  23-24
第三章 气泡发生器理论及结构设计  24-38
  3.1 气泡发生器分类  24-27
  3.2 气泡发生器理论研究  27-32
    3.2.1 气泡发生器设计原理及基本性能方程  27-31
    3.2.2 射流气泡发生器最优参数理论研究  31-32
  3.3 射流气泡发生器的结构设计  32-37
    3.3.1 射流气泡发生器的工作原理  32-33
    3.3.2 射流气泡发生器结构参数的确定  33-35
    3.3.3 试验用气泡发生器结构图  35-37
  3.4 小结  37-38
第四章 试验装置建设及试验方法  38-45
  4.1 试验装置建设  38-40
    4.1.1 气、液管路系统  38-39
    4.1.2 压力、流量测量系统  39-40
    4.1.3 图像采集系统  40
  4.2 试验过程  40
  4.3 图像处理技术  40-42
    4.3.1 数字图像处理技术  40-41
    4.3.2 运动气泡图像处理技术  41-42
  4.4 图像处理方法  42-44
    4.4.1 图像预处理  42-43
    4.4.2 图像的二值化  43-44
    4.4.3 图像分析  44
  4.5 小结  44-45
第五章 试验数据处理及分析  45-64
  5.1 气泡流场的数学描述  45-47
  5.2 气泡尺寸分析  47-55
    5.2.1 液体压力对气泡尺寸的影响  49-51
    5.2.2 气体流量对气泡尺寸的影响  51-53
    5.2.3 喉嘴距对气泡尺寸的影响  53-55
  5.3 气泡几何尺寸的分布规律  55-56
  5.4 气泡运动速度分析  56-61
    5.4.1 液体压力对气泡速度的影响  57-58
    5.4.2 气体流量对气泡速度的影响  58-59
    5.4.3 喉嘴距对气泡尺寸的影响  59-61
  5.5 最优喉嘴距分析研究  61-63
  5.6 小结  63-64
第六章 结论与展望  64-66
  6.1 结论  64-65
  6.2 展望  65-66
参考文献  66-69
附录  69-78
攻读硕士学位期间取得的学术成果  78-79
致谢  79

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 一般性问题 > 化工过程（物理过程及物理化学过程）
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