喷管中气体流动特性分析_郑玉
工程热力学喷管特性实验
工程热力学喷管特性实验实验报告评分实验题目:喷管特性实验实验目的:验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解，建立临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的概念;比较熟练地掌握用热工仪表测量压力(负压)、压差及流量的方法;明确渐缩喷管出口处的压力不可能低于临界压力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量;明确缩放喷管中的压力可以低于临界压力，流速可高于当地音速，而流量不可能大于最大流量;对喷管中气流的实际复杂过程有所了解，能定性解释激波产生的原因。
实验原理:1(喷管中气流的基本原理a,KPV由连续方程、能量方程和状态方程结合声速公式得:dAdc2,,,M,1,,,,Ac 马赫数M=c/a显然，要使喷管中气流加速，当M<1时，喷管应为渐缩型(dA<0);当气流M>1时，喷管应为渐扩型(dA>0)。
2(气体流动的临界概念喷管中气流的特征是dp<0，dc>0，dv>0，三者之间互相制约。
当某一截面的速度达到当地音速时，气流处于从亚音速变为超音速的转折点，通常称为临界状态。
K2,,K,1,,,,K，1,, 临界压力比，对于空气，,=0.528当渐缩喷管出口处气流速度达到音速或缩放喷管喉部达到音速时，通过喷管的气体流量便达到了最大值，或成临界流量。
可由下式确定:2P2K2,,K,11，m,A,,,maxminK，1K，1V,,1 式中: A—最小截面积(对于渐缩喷管即为出口处的流通截面积;对于缩放喷管即为喉部的面min积。
本实验台的两种喷管最小截面积均为11.44)。
3(气体在喷管中的流动(1)渐缩喷管渐缩喷管因受几何条件(dA<0)的限制。
有式(4)可知:气体流速只能等于或低于音P,P2cC,a速();出口截面的压力只能高于或等于临界压力();通过喷管的流量只能等，，m,mmax于或小于最大流量()。
(2)缩放喷管缩放喷管的喉部dA=0，因而气流可达到音速(c=a);扩大段dA>0，出口截面处的流速可超音速(c>a)，其压力可低于临界压力(P2<Pc)，但因喉部几何尺寸的限制，其流量的，mmax最大值仍为最大流量()。
工程热力学喷管特性实验
工程热力学喷管特性实验实验报告评分实验题目:喷管特性实验实验目的:验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解，建立临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的概念;比较熟练地掌握用热工仪表测量压力(负压)、压差及流量的方法;明确渐缩喷管出口处的压力不可能低于临界压力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量;明确缩放喷管中的压力可以低于临界压力，流速可高于当地音速，而流量不可能大于最大流量;对喷管中气流的实际复杂过程有所了解，能定性解释激波产生的原因。
实验原理:1(喷管中气流的基本原理a,KPV由连续方程、能量方程和状态方程结合声速公式得:dAdc2,,,M,1,,,,Ac 马赫数M=c/a显然，要使喷管中气流加速，当M<1时，喷管应为渐缩型(dA<0);当气流M>1时，喷管应为渐扩型(dA>0)。
2(气体流动的临界概念喷管中气流的特征是dp<0，dc>0，dv>0，三者之间互相制约。
当某一截面的速度达到当地音速时，气流处于从亚音速变为超音速的转折点，通常称为临界状态。
K2,,K,1,,,,K，1,, 临界压力比，对于空气，,=0.528当渐缩喷管出口处气流速度达到音速或缩放喷管喉部达到音速时，通过喷管的气体流量便达到了最大值，或成临界流量。
可由下式确定:2P2K2,,K,11，m,A,,,maxminK，1K，1V,,1 式中: A—最小截面积(对于渐缩喷管即为出口处的流通截面积;对于缩放喷管即为喉部的面min积。
本实验台的两种喷管最小截面积均为11.44)。
3(气体在喷管中的流动(1)渐缩喷管渐缩喷管因受几何条件(dA<0)的限制。
有式(4)可知:气体流速只能等于或低于音P,P2cC,a速();出口截面的压力只能高于或等于临界压力();通过喷管的流量只能等，，m,mmax于或小于最大流量()。
(2)缩放喷管缩放喷管的喉部dA=0，因而气流可达到音速(c=a);扩大段dA>0，出口截面处的流速可超音速(c>a)，其压力可低于临界压力(P2<Pc)，但因喉部几何尺寸的限制，其流量的，mmax最大值仍为最大流量()。
喷管特性实验之实验报告
喷管特性实验之实验报告一、实验题目：喷管特性实验 二、实验目的1． 验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解，建立临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的概念2．比较熟练地掌握用热工仪表测量压力（负压）、压差及流量的方法3．明确渐缩喷管出口处的压力不可能低于临界压力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量4．明确缩放喷管中的压力可以低于临界压力，流速可高于当地音速，而流量不可能大于最大流量5．对喷管中气流的实际复杂过程有所了解，能定性解释激波产生的原因三、实验原理1．喷管理想流量的确定临界压力Pc 。
临界压力与喷管入口压力P1之比称之为临界压力比：1/P c P =ν。
经推导得到： 112-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=K KK ν （5）对于空气，ν=0.52811121212min max V PK K K K A m ⋅-⎪⎭⎫ ⎝⎛++=& （6）式中： A min —最小截面积（对于渐缩喷管即为出口处的流通截面积；对于缩放喷管即为喉部的截面积。
本实验台的两种喷管最小截面积均为11.44mm 2）。
由于喷管前装有孔板流量计，气流有压力损失。
本实验装置的压力损失为U 型管压差计读数（∆P ）的97%。
因此，喷管入口压力为：10.97a p p p =-∆2．喷管实际流量的确定喷管中的空气流量是通过喷管前的孔板流量计来确定的，计算公式为：νβε⋅⋅⋅∆-⨯=P m410373.1& （Kg/s ） （10）式中：ε—流束膨胀系数；aP P∆-⨯-=210873.21εβ—气态修正系数；β= ν—几何修正系数（约等于1.0） T a —室温（℃） ∆P —U 型管压差计读数（mmH2O ） Pa —大气压力（mbar ）四、实验数据处理一、渐缩喷管 大气压_ 760__ mmHg 表1.压力分布表2.流量曲线二、缩放喷管表3.压力分布表4.流量曲线表5. 根据条件计算的喷管最大流量由计算结果可知，实际最大流量总是比相应的理想最大流量要小，这是空气有粘性的表现。
1.2 喷管及扩压管
1开始增加。因而，为使 从
连续增加到
，在压差足够大的条件下，应采用由渐缩喷管和渐扩喷管组合而成的缩放喷管，又称拉伐尔喷
管。在缩放喷管中，最小截面即喉部截面处的流速是
的声速流动。该截面是
的亚声速流动与
的超声速流动转折点，称为临界截面。临
界截面上的状态参数称为临界参数，用下标“cr”表示。
渐缩喷管的出口流速在极限条件下可增加到
由于该式是从能量方程直接推导得到的，故对于工质和过程是否可逆均适用。
对于理想气体，由于
，故有
，此种扩压管称为渐扩扩压管。工程
对于蒸气， 和 可通过查图、查表得到。 在定熵条件下，若工质为理想气体，上式可进一步推得
上式说明，在喷管内的气体定熵流动中，喷管出口的气体流速取决于工质性质、进口参数和气体出口与进口的压比
，此时出口截面也是临界截面。
工程上喷管进口处气流速度一般较低， 总是小于1，而进口处
的渐扩喷管几乎不单独使用。
对于扩压管，使用的主要目的是为了升高气流的压力，流动过程中流速降低、压力升高。当
上扩压管比较简单，仅限于
的情况，故渐扩两字通常省略。
时，
(4) 喷管的计算
1）流速计算
由能量方程
当喷管进口气体流速较小，可忽略不计时，有
根据前述讨论状况，气体在喷管出口处的压力分别对应于
、
和
。这三种情况是分
别在缩放喷管的渐缩部分、临界截面和渐扩部分实现的。因此，当
时，喷管出口处气体的
，选择渐缩喷管可使出口截面处压力
，满足气体充分膨胀提高流速的要求。但是当
时若再选择渐缩喷管，由于喷管形状的限制， 只能达到极限值
，仍有部分压差
对于蒸气：
过热蒸气
工程热力学喷管特性实验
工程热力学喷管特性实验实验报告评分实验题目:喷管特性实验实验目的:验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解，建立临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的概念;比较熟练地掌握用热工仪表测量压力(负压)、压差及流量的方法;明确渐缩喷管出口处的压力不可能低于临界压力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量;明确缩放喷管中的压力可以低于临界压力，流速可高于当地音速，而流量不可能大于最大流量;对喷管中气流的实际复杂过程有所了解，能定性解释激波产生的原因。
实验原理:1(喷管中气流的基本原理a,KPV由连续方程、能量方程和状态方程结合声速公式得:dAdc2,,,M,1,,,,Ac 马赫数M=c/a显然，要使喷管中气流加速，当M<1时，喷管应为渐缩型(dA<0);当气流M>1时，喷管应为渐扩型(dA>0)。
2(气体流动的临界概念喷管中气流的特征是dp<0，dc>0，dv>0，三者之间互相制约。
当某一截面的速度达到当地音速时，气流处于从亚音速变为超音速的转折点，通常称为临界状态。
K2,,K,1,,,,K，1,, 临界压力比，对于空气，,=0.528当渐缩喷管出口处气流速度达到音速或缩放喷管喉部达到音速时，通过喷管的气体流量便达到了最大值，或成临界流量。
可由下式确定:2P2K2,,K,11，m,A,,,maxminK，1K，1V,,1 式中: A—最小截面积(对于渐缩喷管即为出口处的流通截面积;对于缩放喷管即为喉部的面min积。
本实验台的两种喷管最小截面积均为11.44)。
3(气体在喷管中的流动(1)渐缩喷管渐缩喷管因受几何条件(dA<0)的限制。
有式(4)可知:气体流速只能等于或低于音P,P2cC,a速();出口截面的压力只能高于或等于临界压力();通过喷管的流量只能等，，m,mmax于或小于最大流量()。
(2)缩放喷管缩放喷管的喉部dA=0，因而气流可达到音速(c=a);扩大段dA>0，出口截面处的流速可超音速(c>a)，其压力可低于临界压力(P2<Pc)，但因喉部几何尺寸的限制，其流量的，mmax最大值仍为最大流量()。
拉伐尔喷管流动分析
喷管流淌分析一、分析目的通过流体力学模拟软件，对喷管内的气体流淌进行分析，得到其中的流场及激波状况二、分析过程（一）、模型建立及网格划分1、首先在gambit中通过各关键点坐标画出模型2、对各条线进行划分。
其中对左右两侧的线段采纳肯定的网格大小转变比例, 以使近壁面网格加密；对上下表面分三段进行划分，以使网格匀称垂直3、对整个面进行划分，如下图所示4、网格质量分析如下图。
全部网格质量都在0.64以下（0为质量最好，1,为最差，一般要求网格质量都在0∙75以下）（二）fluent 模拟1、将上一步得到的网格文件导入，并设置显示方式2、使用基于压力的求解器General3、设置使用的模型，包括能量模型与粘流模型。
下图为粘流模型的设置，使用k-omega双方程模型，以更好地模拟近壁面状况。
4、依据文献中的资料设置气体参数Create/Edit Materials5、设置边界条件，入口为30个大气压，3200K,出口设置为从0.5至L5个大气 压不等Pressure InletZone Name inflowMomentum ∣ Thermal ∣ Radiation ∣ Spedes∣ DPM ∣ Multiphase ∣ ∪DS ∣Reference FrameGauge Total Pressure (atm)Supersonic∕I∩itial Gauge Pressure (atm)Direction Specification MethodTurbulenceIntensity and Viscosity RatiovT uName air Material TypefluidChemical Formula Order Materials by ® NameO Chemical Formula FLUENT Fluid Materials air MixtureFLUENT Database... User-Defined Database...DeleteClose HelpSpecification MethodrbulentIntensity(%)IlβςI回Turbulent Viscosity Ratio Γ1Q-_______________________回Cancel Help6、设置计算方法Solution MethodsFormula ti∞Implidt vFlux TypeRoe-FDS vSpatial DisσetizationGradientTurbulent Kinetic EnergySecond Order Upwind vSpecific Dissipation RateSecond Order Upwind v7、设置计算参数Solution ControlsCourant NumberUnder-Relaxation FactorsTurbulent Kinetic EnergySpecific Dissipation Rate∣0.8Turbulent ViscositySolid8、设置监视器，以观看计算过程中的收敛状况9、初始化并计算10、从Graphics and Animations 和Plots 中得出结果图像三、分析结果1、压力云图2、速度云图Position (m)Jan 20.2015ANSYS Fluent 14 5 (an. dbns imp, sslkw)3、马赫数 (1) H j ∣ ∏ 0.9atmMach Number3 50e÷00 3 00e÷00 2.50θ+00 2.00e÷001.50e+00 1.00θ+00 5.00e-01 O.OOe+OO-800-600-400-2002004006008001e÷03Position (m)Jan 20.2015ANSYS Fluent 145 (axi. dbn$ imp, s$ik^(2)出口 tmMach Number3.50e÷00 3 00e+00 2 50e÷00 2.00e+001.50e÷00 1.00e+00 5.00e-01 0.00e÷00-800-600-400-200Position (m)Jan 20.2015ANSYS Fluent 14.5 (axi. dbns imp. sstkw)(3)出口 2atmMach Number2004006008001e÷030 00e+00-800 -600 -400-200 0200 400 600 800 1e÷03。
真空背压下多截面细径管内气体流动特性分析
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟真空背压下多截面细径管内气体流动特性分析采用数值模拟方法研究了真空背压下多截面细径管的气体流动问题，并结合理论和实验结果对管内气体流动特性进行了分析。
研究结果表明：在初始时间段，容器压力下降较快，细径管内气体处于流动壅塞状态，壅塞状态稳定后，流速下降缓慢，使得壅塞流动状态可以持续很长时间;壅塞状态下，容器压力随时间呈对数衰减关系，容器压力越小，壅塞状态持续时间越短。
同时，壅塞状态下截面突变区域出现了膨胀波和超声速环。
随着容器压力的进一步下降，导管入口的流速降低以及导管长度小于临界管长，不足以使气流加速到音速，产生壅塞条件不足，导管Ⅱ内的壅塞状态率先结束，导管Ⅲ和导管Ⅰ内的壅塞现象依次消失。
细径管内气体转为层流状态，容器压力下降较慢。
真空技术网(chvacuum/)认为数值模拟结果与实验结果吻合较好，为多截面细径管内气体流动特性分析提供依据。
在航空航天、国防军事以及工业领域，细径管路得到了广泛的应用。
因受空间限制，细径管路系统中存在多处截面过渡区域，管径变化多，形状复杂，流场速度梯度较大，粘性耗散作用明显。
因此，如何提高细径管路的流动效率是一个难点。
气体通过管道已经被广泛研究，高压或大气环境下，李军结合气动充放气系统的实际情况，提出一种考虑摩擦和传热的一维非定常流场方法。
Jason 通过对绝热气体流动和等温气体流动分析，研究了等直径管路的天然气壅塞现象，提出管道燃气在两种流动下最大流量的估算方法。
刘庆堂研究了天然气流动时变径管道壅塞流动特性分析，引入临界压强比，建立了临界壅塞的判定条件，建立了壅塞流动状态下的流量计算公式。
丁英涛采用实验研究和数值计算相结合的手段研究了微型喷管内气体的流动特性。
低压环境下，周晓。
热力学喷管特性实验山东大学
热力学喷管特性实验一、 实验目的及要求1. 验证并进一步加深对喷管中气流基本规律的理解，建立临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的概念；2. 比较熟练地掌握用热工仪表测量压力（负压）、压差及流量的方法；3. 明确渐缩喷管出口处的压力不可能低于临界压力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量；4. 明确缩放喷管中的压力可以低于临界压力，流速可高于当地音速，而流量不可能大于最大流量；5. 对喷管中气流的实际复杂过程有所了解，能定性解释激波产生的原因。
二、 实验原理1、喷管中气流的基本规律（1）、由能量方程：221dc dh dq += 及 dp dh dq ν−=可得 cdc dp =−ν (1) 可见 ，当气体流经喷管速度增加时，压力必然下降。
（2）、由连续性方程：=•=⋅⋅⋅⋅⋅⋅=•=•νννc A c A c A 222111常数 有 cdc d A dA −=νν 及过程方程=k p ν常数 有 pdp kd −=νν根据 cdc dp =−ν马赫数ac M =，而νkp a =得： cdc M A dA )1(2−= (2) 显然，当来流速度 1<M 时，喷管应为渐缩型)0(<dA ；当来流速度1>M 时，喷管应为渐扩型)0(>dA 。
2、气体流动的临界概念喷管气流的特征是0<dp ，0>dc ，0>νd ，三者之间互相制约。
当某一截面的流速达到当地音速（亦称临界速度）时，该截面上的压力称为临界压力（c p ）。
临界压力与喷管初压（1p ）之比称为临界压力比，有：1p p c =γ 经推导可得： 112−⎪⎭⎫ ⎝⎛+=k kk γ (3)对于空气，528.0=γ当渐缩喷管出口处气流速度达到音速，或缩放喷管喉部气流速度达到音速时，通过喷管的气体流量便达到了最大值（max •m ），或称为临界流量。
可由下式确定：1112min max 1212νp k k k A m k •⎪⎭⎫ ⎝⎛++=−• (4)式中：min A —最小截面积（对于渐缩喷管即为出口处的流道截面积；对于缩放喷管即为喉部处的流道截面积。
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第22卷 第7期2006年7月甘肃科技GansuScienceandTechnologyVol.22 No.7July. 2006
喷管中气体流动特性分析郑 玉1,张永恒2(1兰州交通大学数理与软件工程学院,甘肃兰州730030;2.兰州交通大学机电工程学院,甘肃兰州730070)摘 要:分析各种工况下气流流经渐缩喷管和缩放喷管各个截面压力和流量的变化规律,比较两种喷管的基本特性,确定工作条件对喷管中气体流动的影响。并介绍了实际气流曲线偏离理想气流曲线的因素。关键词:喷管;压力;流量中图分类号:TQ028
1 引言喷管是利用气体的压力降低使气流加速的特殊管道。它广泛应用于汽轮机等动力设备中,也应用于通风、空调等热力设备中。例如在燃气轮机和汽轮机里都需要装设喷管,利用气体流经喷管获得高速气流推动叶轮叶片而作功。喷管是使流体增速的变截面流道,气流在管道中流动时的状态变化情况和管道截面积的变化情况有密切关系。由于喷管的长度较短,流速较高,气流从进入喷管到流出喷管的时间很短,因此可以认为喷管中气体流动是可逆的绝热流动过程。喷管一般分为渐缩喷管和缩放喷管。渐缩喷管如图1所示,缩放喷管如图2所示。渐缩喷管沿流动方向截面积是逐渐减小的,气流作亚音速流动。缩放喷管中气流在渐缩部分作亚音速流动,在渐放部分作超音速流动,在最小截面,即喉部是亚音速流动向超音速流动的转折点,这时流速等于当地音速。本文通过分析空气流经渐缩喷管和缩放喷管各个截面压力变化和流量变化的规律,气流在喷管内完全膨胀,膨胀过度和膨胀不足等现象,分析研究两种喷管的特性以及工作条件的改变对喷管中气体流动的影响。
2 实验方法实验中必须测量四个变量,测压孔在喷管内不同截面位置X,气流在该截面上的压力P,背压Pb,(喷管出口外介质的压力),流量m。这些量分别用位移指针位置,可移动真空表,背压真空表以及U型管压差计来显示。实验是在一喷管实验台上进
行,采用真空泵为动力,大气为气源。压力测量采用精密真空表。流量测量使用低雷诺数锥形孔板流量计,采用角接环室取压。喷管用有机玻璃制成,喷管各截面上的压力是由插入喷管内的测压探针连至可移动真空表测得,测压探针可以沿喷管轴线移动,移动的距离通过手轮一螺杆机构实现,测压探针上的测压孔在喷管的位置和刻度盘上位置相对应,可移动真空表指示的值就是喷管各截面的压力值。渐缩喷管着重考虑比较准确清晰地读取临界压力PC,这就要求出口的气流为均匀的一维流,为此流道采用了维托辛斯基型线。缩放喷管着重考虑对扩大段气流特性的分析,为此扩大段相对长度设计的长些。实验对渐缩喷管和缩放喷管分别进行。做渐缩喷管压力曲线时,首先要定出临界压力PC,是从渐缩喷管的流量曲线中定,流量达到最大流量那一点的压力就是临界压力PC,压力曲线分为三个工况:亚临界工况Pb>PC,临界工况Pb=PC和超临界工况Pb移至喷管出口之外一段距离,调节背压,使压力逐渐降低,这时流量逐渐增大,当背压降低到临界压力时,流量保持不变,不在增大,说明流量达到最大值,再降低背压,流量始终保持不变。做缩放喷管时,气体流经缩放喷管时完全膨胀的程度决定于喷管出口截面积和喷管中最小截面积的比值。做缩放喷管压力曲线时要先定出口压力P2,方法是将可移动真空表移到出口处,调节背压表,观察背压真空表和可移动真空表,当两表在某一时刻不相等时的压力就是出口压力P2。缩放喷管压力曲线也分为三个工况:亚设计工况Pb>P2,设计工况Pb=P2和超设计工况Pbm =1.373×10-4εβγ△pε=1-2.155×10-2ΔP/Pa
β=0.621pαtα+273.2
式中:m 为质量流量,kg/s;ε为流速膨胀系数;β为气态修正系数;γ为几何修正系数,取1.006;ΔP为U形管压力计读数,mmH2O;Pa为大气压力,mmHg;ta为大气温度,℃。
3 实验结果与讨论3.1工作条件对气流流动的影响渐缩喷管压力曲线如图3所示,在工作条件是亚临界工况和临界工况下,气流在管内得到完全膨胀,喷管出口压力P2等于背压Pb,在工作条件是超临界工况下,气流在管内膨胀不足,喷管出口压力P2大于背压Pb,也就是说喷管出口压力要求那么大,而出口以外的压力达不到,气流被抽吸,只能在喷管口外做自由膨胀,这种自由膨胀已不遵循定熵流动规律,这部分压降因没有相应的流道引导,是工作范围所不允许的。因此渐缩喷管的压力曲线表明,渐缩喷管的出口压力不能降低到临界压力以下,只能大于或等于临界压力。缩放喷管压力曲线如图4所示,在工作条件是亚设计工况和设计工况下,气流在管内膨胀过度和完全膨胀,在超设计工况下,气流在管内膨胀不足,只能在喷管外膨胀,变成扰动损失。由于季节变化,气温变化以及大气压的变化,实际的工况点也在变化,经过反复实验,渐缩喷管的临界压力一般在410～460mmHg范围内变化,缩放喷管出口压力在510～560mmHg范围内变化,缩放喷管达到最大流量时喉部压力在620mmHg左右范围内变化。由于渐缩喷管的出口压力可以降到临界压力,做压力曲线时,是用背压和临界压力比较,而缩放喷管的临界压力在喉部,如将喉部压力和背压比较,就看不到从喉部到扩大段的压力,因此缩放喷管是用出口压力和背压比较,这样才能看到气流从进口段到出口段各截面的压力。从渐缩喷管的流量曲线中可以看出,如图5所示,渐缩喷管在临界压力时流量达到最大值。缩放喷管流量曲线如图6所示,缩放喷管在喉部压力时流量达就到最大值。并且两种喷管的最大流量基本上是相等的。(下转第23页)
77第7期 郑 玉等:喷管中气体流动特性分析中的酚类物质为天然抗氧剂,若预碱洗深度过大,酚类物质也被除去,不利于汽油氧化安定性。一般碱浓度10-13%为宜。4.3 汽油温度即脱硫醇反应温度本装置通过调节稳定汽油温度来控制反应床层温度,从表格4看汽油温度高低对博士实验并不明显。但温度太低不利于催化氧化反应进行,所以反应温度控制在35-40℃为宜。4.4 助剂注入量ZH-22助剂作用是促进硫醇碱性催化氧化反应及清洁床层。生产实践表明,助剂加入超过一定量后,对脱臭效果无明显改变。相反助剂加入较少时分析依然合格。助剂加入过多,会引起操作费用增加,并有可能造成汽油博士实验不通过。降低助剂的加入量和采用新型助剂是操作费用下降的关键。因此助剂加入量一般控制在80-150ug/g。4.5 床层停留时间下流式固定床反应器中的流体存在气相和液相两部分,因此汽油(液相)液位的高低将影响汽油与催化剂接触时间,直接影响脱臭效果。4.6 反应注风量与反应压力硫醇催化氧化过程所需的氧化剂为注入空气中的氧气,注入空气量为理论所需风量的3-4倍。反应器压力控制高有利于氧分压的提高,从而提高氧气在汽油中的溶解度。一般风压低于0.3MPa,空气不易溶于汽油中。增加注风量,对催化氧化反应进行有利,但不宜过大。太大则会引起床层的沟流,汽油在反应器中停留时间变短;另一方面,沉降分离罐压力升高,使尾气携带汽油进入低压瓦斯线,增加汽油损失。
5 工业应用结果5.1 结果脱硫醇自2000年8月开工,到2001年5月一直运行平稳,脱臭率较高汽油质量稳定。后出现出现博士实验连续不合格现,经4%稀碱洗涤反应床层、提高注入氧化风风压后,汽油质量合格。运行结果表明催化剂活性高,稳定性好,产品合格率高。表2 脱硫醇前后硫含量序号碱洗前%碱洗后%脱硫醇后%精制脱硫率%1544268628232481351367884775578756755885
5.2 结论①无碱脱臭Ⅱ型工艺经过两年多的运行,产品合格率高,催化剂和助剂活性稳定,工艺流程合理,操作简便。②无碱脱臭Ⅱ型工艺与原液-液法比较有较好的合格率高,操作费用少。开工简便、节省劳动力。③无碱脱臭Ⅱ型工艺排放废碱少,预碱洗苛刻度低,对环保有利。
(上接第77页)3.2实际气流曲线偏离理想气流曲线因素由于各种原因,在实验中实际气流曲线将偏离理想气流曲线,其主要因素是:(1)由于气流有粘性摩擦,在壁面附近形成边界层,随着流程的延长,边界层厚度增加,减小了实际流通面积,所以实际流量总是小于理论流量。(2)边界层还使压力的分布发生一些变化,对渐缩喷管的超临界工况,由于出口处被抽吸,使临界截面向前移。对缩放喷管的亚设计工况,偏离更为显著。(3)气流中含有水份,当气流在缩放喷管中具备深度膨胀条件时,温度急剧降低,水份将凝结,放出潜热加热气流,使压力曲线形成一个小的突跃。(4)喷管使用一段时间后会形成一层污垢,喷管流道在加工时不可避免会有一些误差,由于流道尺寸变化,必然引起压力和流量的变化。4 结束语以上通过分析渐缩喷管和缩放喷管各工况下压力曲线和流量曲线的变化规律,气流在喷管中的基本特性已经清楚。在工程应用中,一般要根据临界压力比正确设计和选择喷管,使喷管在正常条件下工作,保证流体按一定的流线发生状态变化,减少流动中的不可逆性,使喷管更好更有效地发挥其加速作用,以达到高效能量的转换。参考文献:[1] 华自强,张忠进.工程热力学,高等教育出版社,2000.[2] 严家禄,王永青.工程热力学,中国电力出版社,2004.[3] 余宁.热工学基础,中国建筑工业出版社,2005.[4] 施明恒,薛宗荣.热工实验的原理和技术,东南大学出版社,1992.
23第7期 张 彤等:无碱脱臭Ⅱ型工艺在重油催化裂化装置的应用