不同开孔率的多孔孔板水力空化装置的图像分析

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孔板空化器纯水空化效应实验

孔板空化器纯水空化效应实验

孔板空化器纯水空化效应实验作者:韩桂华赵恩玉李大尉赵志伟陈林秋朱宜鹏来源:《哈尔滨理工大学学报》2023年第05期摘要:为了研究孔板结构参数对空化效应的影响,以孔板式空化器为例,依据气泡动力学理论,建立孔板内气液两相动态空化模型,推导出孔板通道及出水口流量方程。

采用实验的方法,在初始操作参数条件下,固定出口压力为0MPa,调节入口压力,在入口压力与出口压力压差值0.2MPa~1MPa范围内,以0.1MPa等差值递增共实验九次,改变孔板厚度、孔数、孔型结构,以水的物化性质电导率为表征手段,以溶解氧作为辅证,研究孔板结构参数对空化效应的影响。

结果表明:随着入口压力的升高,液体的空化强度越强,且当入口压力达到一定值时,空化强度趋于稳定;改变孔板厚度,压差在0.2MPa~0.9MPa内,8mm孔板的电导率达到140.54μS/cm,空化效果最佳,压差在0.9MPa~1MPa内,10mm孔板的电导率达到142.47μS/cm,空化效果最佳;改变孔板孔数,压差在0.2MPa~0.6MPa内,五孔孔板的电导率达到136.51μS/cm,空化效果最佳,压差在0.6MPa~1MPa内,三孔孔板的电导率达到141.61μS/cm,空化效果最佳;改变孔型结构,压差在0.2MPa~1MPa内,孔型对孔板空化强度的影响微弱,整体圆形空化效果最好,方形次之,三角形最差。

关键词:孔板;纯水;空化效应;溶解氧;电导率DOI:10.15938/j.jhust.2023.05.014中图分类号: O427.4文献标志码: A文章编号: 1007-2683(2023)05-0110-08Cavitation Effect of Pure Water on Orifice PlateHAN Guihua1, ZHAO Enyu1, LI Dawei2, ZHAO Zhiwei1, CHEN Linqiu1, ZHU Yipeng1(1.School of Mechanical and Power Engineering, Harbin University of Science and Technology, Harbin 150080, China;2.Institute of Advanced Technology Heilongjiang Academy of Sciences, Harbin 150020,China)Abstract:In order to study the influence of structural parameters of orifice plate on cavitation effect, a gas-liquid two-phase dynamic cavitation model in orifice plate was established based on bubble dynamics theory, and the flow equations of orifice plate passage and outlet were derived. Under the initial operating parameters, the outlet pressure was fixed at 0MPa, and the inlet pressure was adjusted. The pressure difference between the inlet pressure and outlet pressure was0.2MPa~1MPa, and the equal difference value of 0.1MPa was incremented for nine times. Thethickness of the orifice plate, the number of holes and the pore structure were changed. The effect of structural parameters of orifice plate on cavitation effect was studied. The results show that the cavitation strength of liquid becomes stronger with the increase of inlet pressure, and tends to be stable when the inlet pressure reaches a certain value. By changing the thickness of orifice plate, the conductivity of 8mm orifi ce plate reaches 140.54μS/cm when the pressure difference is between0.2MPa and 0.9MPa,and the conductivity of 10mm orifice plate reaches 142.47μS/cm when the pressure difference is between 0.9MPa and 1MPa. Changing the number of holes in the orifice plate,the conductivity of the five-hole plate is 136.51μS/cm when the pressure difference is between0.2MPa~0.6MPa, and the conductivity of the three-hole plate is 141.61μS/cm when the pressure difference is between 0.6MPa~1MPa. Changing the pass structure, the pore structure and the pressure difference between 0.2MPa~1MPa, the influence of the pore shape on the cavitation strength of the orifice plate is weak, and the overall circular cavitation is the best, followed by the square one and the triangle one.Keywords:orifice plate; pure water; cavitation effect; dissolved oxygen; electrical conductivity 收稿日期: 2022-04-07基金项目:黑龙江省自然科学基金(E2016040);国家自然科学基金(51375123);黑龙江省科学院科学研究基金(KY2020GJS03).作者简介:赵恩玉(1997—),女,硕士研究生;李大尉(1982—),男,副研究员.通信作者:韩桂华(1972—),女,博士,副教授,硕士研究生导师,E-mail:****************.0 引言空化现象是一种发生在液体介质中剧烈的物理现象[1],其原理为液体在常温下流经节流装置时,流速增加、压力降低[2],当液体的局部压力降至饱和蒸气压[3]及以下时,液体中的可溶性气体就会析出形成气核[4],随着压力不断升高,气泡会不断增长直至潰灭[5]。

闸孔出流水力分析与计算图文讲义PPT

闸孔出流水力分析与计算图文讲义PPT
任务2 管嘴出流水力分析与计算
一、恒定的管嘴自由出流
Q n A 2gH0
n n
n
1
1 n
圆锥形收敛管嘴
n 0.94
管嘴类型 流线型管嘴
n 0.98
圆柱形外管嘴 n 0.82 1.32
项目八 闸孔出流水力分析与计算
任务2 管嘴出流水力分析与计算
讨论:为什么管嘴过流能力比孔口大?
hv 0.74 H0
H
宽顶堰流 2.5 10
H
堰流
共同点 重力起主要作用;
h j为主, h f 忽略不计。
底坎为宽顶堰
e 0.65 孔流
H
e 0.65 堰流
H
底坎为实用堰
e 0.75 孔流
H
e 0.75 堰流
H
项目八 闸孔出流水力分析与计算
任务1 孔口出流水力分析与计算
二、恒定孔口出流
1、恒定薄壁小孔口的自由出流
重点任务
闸孔出流的水流特点及其分类 孔口出流的水力计算 管嘴出流水力分析与计算 底坎为宽顶堰型的闸孔出流水力分析与计算 底坎为曲线型实用堰的闸孔出流水力分析与计算
项目八 闸孔出流水力分析与计算
一、孔口与管嘴出流
孔口出流
管嘴出流
孔流
急变流;
闸孔出流
薄壁堰流 0.67
H 实用堰流 0.67 2.5
0
由表8-1查得
由表8-2查得
表达式一
项目八 闸孔出流水力分析与计算
任务3 底坎为宽顶堰型的闸孔出流水力分析与计算
Q Be 2gH0
0.60 0.18 e
H
0.1 e 0.65 H
表达式二
计算举例
项目八 闸孔出流水力分析与计算

不同开孔率的多孔孔板水力空化装置的图像分析

不同开孔率的多孔孔板水力空化装置的图像分析

和溃灭的全过程,利用MatIab软件进行图像处理。根 据不同情况下图像的平均灰度值不同,分析多孔孔板 结构参数、管路特性对水力空化的影响,结合实验观察 的现象分析和管路特性的研究,着重分析了开孔率对 水力空化效果和管路特性的影响。进而对水力空化效 果进行有效评价。 1 实验原理 1.1实验装置
实验装置由主管路、旁路、回路组成,实验流程图
表l 多孔孔板设计参数 Table l卟e MOP desi朗pammeters
图2 管路流态图
Figure 2 Flow pattemⅡlap
图3 截取黑白转换图
Figure 3 Interception of black and white conVersion chan
图4 直方图 Figure4 1’he histo印珊
为零。空化发生发展的过程是气泡生长、发展、溃灭、 消失的过程。在试验过程中拍摄到的图像管路中灰度 不同,主要是产生空化过程中气泡的大小和多少不同, 引起的图像灰度不同。
图9所示的是不同开孔率对应的平均灰度值与流 量的关系图。前面分析了单个孔板平均灰度值随流量 增加的变化趋势。所不同的是,图中流量是从孔板后 有机玻璃管充满开始。从图中可以看出,4号和5号
图7 4号孔板的管路体积流量与平均灰度的关系图 Figure 7 肺e relation between the ma)【imum now
in pipeline alld average gmy
由图7可以看出,随着管路体积流量的增加,图像 的平均灰度呈现由大变小、由小变大、由大变小、由小 变大的趋势。图中几个拐点与实验记录有很好的对应 关系,在管路流量为8.8 m3/h时,孔板后由未充满到 刚好充满,在这个过程中。孔板后由大量的气泡漩涡逐 渐变小直至最后充满;随着流量的增加,当到达11.2 m3/h时,孔板后有明亮的爆破声,管路中出现明显雾 化现象;随着管路流量进一步增加,管路中雾化现象进 一步加强。当流量达到12.0 m3/h时,管路状态趋于 稳定,孔板前无气泡,可以认为空化效果越来越显现; 随着流量的进一步增加,直至达到最大流量,管路中空 化效果越来越强,管路中处于浑浊状态。

孔板水力空化装置的模拟优化

孔板水力空化装置的模拟优化

空化 区进行比较。结果表明 , 模拟计算的气含率分布与实验拍摄 的气 含率 分布相似 , 型模拟结果与实验结果 吻合 。 模 采用该模型分析 了不同入 口压力、 孔板结构参 数对 空化 强度 的影 响。模拟结果 为孔板 的优化设计提供了依据 。 关键词 水力空化 孔板 汽含率 模拟 优化
S m u a i n & Op i ia i n o rfc a e a dr d n m i i l to tm z to fO i e Pl t s Hy o y a c i Ca ia i n Eq i m e t vt t u p n o
Absr c Ba e n t o t r UENT,t y rdy mi a i to t h rfc lt s smua e — ta t s d o he s f wa e FL he h do na c c vt i n wi t e o i e p ae wa 流 区域 时 , 水 由于压 强 低 于
空化数 是 描 述空 化 状 态 的一 个 重 要 参 数 , 其
定义 为 :

某 一临界 数值 ( 一般 为 水 的气化 压 强 ) 水 体 内部 原 ,
来含 有 的很 小 的气 泡迅速 膨胀 , 水 中形 成含 有水 蒸 在 气或其 它气体 的明显 气泡 , 种 现象 称 为 水 力 空化 。 这 在低压 区空化 的水 流挟带 大量 空泡 形 成 “ 相 流 ” 两 运
孑 板 水 力 空 化 装 置 的模 拟 优 化 L
章 昱 李 育 敏 计建 炳
( 江工业 大学化 学工 程与 材料学 院 , 江 杭州 3 0 1 ) 浙 浙 10 4
摘 要 基于 F U N L E T软件 , 采用标准模型对孔板 水力空化 进行数值模 拟 , 将相 同条件下模 拟所得 的空化 区与实验

不同孔分布孔板的水力空化效果的数值模拟

不同孔分布孔板的水力空化效果的数值模拟
n m e ia i l t n f h d o y a c a i to ef c f t r e i d o rfc p a e — — u rc lsmu a i o y r d n mi c vt in fe t o h e k n s f o i e l ts o a i cr u a ar y. c r u a ic l r ra ic lr
3 S h o o rfc& T a s o o gn eig C nrlS uhUnvri . c ol fT af i rn p  ̄minEn iern ; e ta o t iest y,C a gh 10 5,C ia h n sa4 0 7 hn )
Absr c : s d n LUENT ag —c l fo ied ac lto s 'wa e n sa d r K— t r u e c mo e , t e t a t Ba e O F lr e s ae l w f l c lu ain o r a d t n a d s ub ln e d l h
孔 分 布 孔 橛 水 窒 效 果 的数 值 模 拟
朱孟府 苗秀娟 , , 邓 橙 谢 , 炜 宿红波 游秀 东 , , ,陈 平
(. 1 军事 医学科学院 卫生装备研究所 , 天津 30 6 ; 011
2 长 沙理 工大 学 汽 车与机械 工程 学院 ,湖 南 长 沙 4 0 1 . 1 14; 3 中南 大学 交通运输 工程 学 院 , 南 长 沙 4 0 7 ) . 湖 1 0 5
摘 要 : 于 大 型 流 场计 算软 件 F U N , 用标 准 ,8双 方程 湍流 模 型 , 对 多孔 孔板 水 力 空化 器 中 圆 形 阵 列 、 基 L E T选 ( 一 针 圆形 均

流体力学课件5章孔口、管嘴出流

流体力学课件5章孔口、管嘴出流


由于v1、 v2一般比较接近,故 p0 ( p1 p2 )
Q A 2p0

A
2

( p1 p2 )
(式5.7)
式中 A——孔口面积,m2; Q——通过孔口的流量,m3/s。
14
5.1 孔口出流
5.1.3 孔口出流的应用
5.1.3.1 孔板送风 孔板送风是将处理过的清洁空气 用风机送到房间顶部的夹层空间, 并使夹层内的压强比房内的压强 大,夹层内的空气通过布臵在房 顶顶棚上的小圆孔流到房内,达 到净化房内空气的目的。
图5.2 孔口淹没出流
9
5.1 孔口出流
现以通过孔口形心的水平面作为基准面,列出水箱两 侧水面1-1与2-2断面的能量方程式 2 p1 1v12 p 2 2 v2 H1 H2 hw 2g 2g
由于p1=p2=pa,取α1=α2=1.0,忽略两断面之间的沿程 水头损失,而局部损失包括孔口的局部损失和收缩断 面之后突然扩大的局部水头损失,设它们的局部阻力 c k 系数分别为 和 ,则水头损失 vc2 hw h j ( c k ) 2g
18
5.2 管嘴出流
5.2管嘴出流 在孔口上对接一段长度为 L=(3~4)d的圆形短管, 如图5.5所示,即形成管 嘴,流体经过管嘴流出的 现象称为管嘴出流。本节 将对圆柱形外管嘴出流作 出分析。
图5.5 圆柱形管嘴出流
19
5.2 管嘴出流
5.2.1 圆柱形外管嘴的恒定出流
如同孔口出流一样,当流体从各方向汇集并流人管嘴 以后,由于惯性作用,流股也要发生收缩,从而形成 收缩断面c-c。在收缩断面流体与管壁脱离,并伴有旋 涡产生,然后流体逐渐扩大充满整个断面满管流出。 由于收缩断面是封闭在管嘴内部(这一点和孔口出流完 全不同),会产生负压,出现管嘴出流时的真空现象。 以通过管嘴中心的水平面为基准面,列出水箱水面AA和管嘴出口B-B断面的能量方程式: 2 2 2 p A Av A pB B vB vB zA zB 2g 2g 2g

空化技术研究现状与发展趋势

空化技术研究现状与发展趋势

空化技术研究现状与发展趋势袁惠新;王赟冰;付双成【摘要】探讨了不同结构下空化设备的性能和空化效果,其中包含一些采用两种空化机理复合的空化设备,并分别阐述了它们的机理、结构及应用情况等.【期刊名称】《化工机械》【年(卷),期】2019(046)002【总页数】5页(P115-119)【关键词】空化设备;空化效果;工作机理;组合结构;研究现状【作者】袁惠新;王赟冰;付双成【作者单位】常州大学机械工程学院江苏省绿色过程装备重点实验室;常州大学机械工程学院江苏省绿色过程装备重点实验室;常州大学机械工程学院江苏省绿色过程装备重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TQ052.4空化是常温液体中局部压力降低到该处饱和蒸汽压时,液体开始汽化,形成大量空泡,且空泡随液体压力恢复而溃灭的过程。

此过程会释放出巨大能量,可以剥蚀固体表面,甚至可以打断分子链。

一直以来,空化现象在人们生产和生活过程中产生了巨大影响。

于是,相关专家便致力于研究空化机理以防止它对人类产生危害[1]。

随着研究的不断深入,人们利用空化现象开发了基于空化机理的各种设备,并以其高效、廉价的优点应用于环保[2]、生化、石油天然气开采及清洗切割等领域,给人们带来了巨大利益[3]。

空化产生的三要素为低压、低压作用时间和空化核。

物体几何形状的改变、来流条件的改变及物面粗糙度的改变等都会改变空化核周围的局部压力场,从而使空化核的生长条件发生变化。

广义的空化包括水力空化、振荡型空化、声致空化及光致空化等[4]。

其中水力空化即为在流动液体中的空化[5],包括射流空化、尾流空化及液哨等。

根据不同的空化机理所开发出的设备结构不同,主要分为孔板式、文丘里管、盘式和筒式三大类。

各类空化器各有优缺点,因此一些不同结构相互结合的空化器也逐渐发展起来,并取得了良好的效果。

1 孔板式与文丘里管空化器孔板式与文丘里管空化器原理相同,它们都是基于水力空化机理的空化发生器。

当液流流经孔板上的小孔时,因过流面积减小,因而会产生压力降,当压力降低至饱和蒸汽压时,溶于液体中的气体会释放出来,同时伴有液体剧烈汽化形成空泡。

多孔板水力空化装置最佳水力条件的确定

多孔板水力空化装置最佳水力条件的确定

标 . 定罗丹 明 B溶液浓度 与处理效率 的关系 。试验结果 如 确
图 4所 示 。
4 O 3 5
该 式 相 关 系 数 对 于 不 同 孔 板 均 在 09 .8以 上 。 对 不 同 的 孔 板 . 数 k不 同 。 系
4 。0 00
3 0 2 5
3 0O 00
罨2 0
涟 l 5 世
l 0
擅 200 00
5 0
l0 0 00
浓度 C (gL /m / ) 图 4 罗丹 明 B溶 液 浓 度 与 降解 率 的关 系
0 0 2 4

由 图 4可 以看 出 . 随 溶 液 Байду номын сангаас 度 的 增 高 .经 过 相 同 时 间
6 8 1 0
计 (= 5n 。 5 3 m)
16 . 85
— = —_ l
空化反 应器
茔铃
1 5 v . 43
— — l
02 5 .8
— —
22 影 响 因素 分 析 .
水 泉
图 1 试 验 装 置 系 统
根 据 降 解 率 B 的 主 要 水 力 影 响 因 素 ( 入 压 力 P 蒸 汽 输 、 压 P、 速 1 孔 径 d 液 体 密 度 p 液 体 运 动 粘 度 1 板 厚 8 , 。流 J , 、 、 J 、 )
(h 降解处 理后 , 2) 降解效率 逐渐增大 。 这说 明, 水力空 化降解 罗丹 明 B废水 , 降解率 ( ) B 与溶液 浓度 ( 关 系 : C)
文章编号 :6 2 9 6 (0 20 — 1 — 3 1 7 — 0 42 1 )4 0 2 0
表 l 孔 板 的 几何 参 数
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第2 8卷 第 3期 2 1 6月 0 0年
轻 工 杌械
Li  ̄tI u ty M a h ne y e . nd sr ci r
V 12 . o . 8 No 3
J n2 1 u .O0
[ 研究 ・ 计] 设
D I 036/ in1 5 8521.3 0 O: . 9js .0 - 9. 00. 9 1 9 .s 0 2 0 0
不 同 开 率 的 孔 孔 撅水 窒 装 置 的 像 纷 析
卢 晓 江
( 天津科技 大学 机 械 工程 学院 ,天津

302 ) 0 2 2
要: 设计 了一套 实用有效 的水力空化实验装 置, 利用高 速摄 影的方法研 究多孔孑 板 结构参数对 水力 空化效果 的影 L
响。 总结得 出评价水 力空化效果的有效方法。研 究得 出: 用孔板后 的平均灰度值 可以很好 的反 映管路 中的空化效应 ; 利 多孔孔板的开孔率是影响水力空化 效果的主导 因素。每个管路都存在 一个最佳开孔率 , 使管路水力空化效果最优 ; 管路
I g ay i o u t— o e Orf e P a e i d a l ma eAn l ss n M l h l i c l t n Hy r u i i i c
Ca ia i n As e b y a fe e t Ope ng Ra i v t to s m l tDif r n ni to
ce ceteue s nfat. C ,1 g1t .0r . of i dcs i icnl [ h 1 矗 . a 1 f] i nr g i y b e
Ke r s: y r me h n c ;mu t h l rfc y wo d h d o c a i s li oe o i e;h d a l a iain;r ssa c o f c e t pe i g r t — i y r u i c vtto c e it n e c e in ;o n n ai i o;t e a ea e h v rg ga au ryv le
阻力系数随着开孔率的增加明显减 小。 图 l 1表 1参 1 0
关 键 词: 流体 力学; 多孔孔板 ; 水力空化 ; 阻力 系数 ; 开孔率 ; 平均灰度值
文 献标 志码 : A 文 章 编 号 : 0 —85 2 1 )30 3 - 1 529 (0 0 0 - 00 0 0 5 中图 分 类 号 :Q 5 . T o 14
0 前 言
和溃灭 的全 过程 , 利用 Ma a t b瞬时 、 随机 、 相的复杂 过程 。 多
ds aa e rt te h da l ai t n eeti une u mai d a fe i ehd t apa e hda l e np rm t o h y rui cv ai f c n ec,sm re n e cv m to o p ri y ru c e c t o f f l z f te s i
t e o e i g r t s t e p e o n n a tr t f c h y ru i a i t n e e t a h p p l e h s a b s o e ig h p n n ai i h r d mi a tfco o af tt e h d a l c vt i f c ,e c i e i a e t p nn o e c ao n rt ai o,t k h i e ie h d a l a i t n e e t o t n;wi e i c e sn f o e i g r t ,t e r s tn e o ma e t e p p l y r ui c vt i f c p i n c ao mu t t n r a i g o p n n ai hh o h ei a c s
Abtat T etei ds nd a st fpata fcv y rui cv ai e ntl t n h q i etto h s c:h hs e g e e o rccleetehda l ai t n t ti al i ,ti eu m n ok t r s i i f i c t o s s ao s p e h da l ai t ng nrt y temu i o r C sCtehg — edp o ga h td i h l—o r c y rui cv ai ee o b l— l 0 C,n h i s e h t r ys yn temu i l oi e c to ar h th e hp o p u g th e f i
L i -a g U Xa j n oi
( o ee f c ai l nier gTaj n esyo Si c n eho g ,i j 02 2,hn ) C l g h n a E g e n ,i i U i rt f ce eadT cnl yTa i 30 2 C ia l o Me e n i nn v i n o nn
cvai ai t n@ c h eut so a,ui eae g rylvl fh r c a e e e th ai t nef t t o t ersl h w t t s gt vr eg e o eo f ecnw l rf c tecv a o f c; .T s h n h a e e t i i l l ti e
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