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微气泡生成技术的试验研究

作　者: 陈如艳
导　师: 仇性启
学　校: 中国石油大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 气泡流 微气泡 气泡尺寸 高速摄像仪
分类号: TE624
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 348次
引　用: 3次
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内容摘要


微气泡已经被人们广泛的应用在动力、化工、采矿、石油等领域,在石油工业中,由于重、渣油的粘度大,燃烧不完全,造成能源的极大浪费。所以,研究者们想到了将微气泡注入到重、渣油中,这样便可形成巨大数目的气泡,从而增加了液体燃料的燃烧面积,提高了燃烧效率。本文首先从理论上对气泡的生成、气泡在液体中的行为、气泡发生器的结构进行分析,得到了能够表达气泡发生器内部压力、流量和几何尺寸之间关系,并反映其内部能量变化的气泡发生器的基本性能方程。在理论的指导下,设计了两种气泡发生器,并通过试验对比了两种不同结构的气泡发生器的性能。在试验中,气体介质采用压缩空气,液体介质采用水,主要是通过改变气泡发生器的结构和操作参数(气体压力、液体压力、气体流量、液体流量等),对混合腔内气液混合现象、气泡流以及各因素对生成气泡尺寸的影响进行了大量的试验。采用数字高速摄像仪对不同工况下的气泡流场进行观测,并利用与之相配合使用的软件进行分析、处理。试验中气体压力和液体压力在0.1MPa～0.5MPa之间变化,属小流量操作工况。对试验结果分析发现:气孔直径、进气方式、混合腔结构、出口位置以及操作参数对气泡的尺寸都有影响。在小流量下,气孔的大小对气泡尺寸的影响比较显著,其中进气方式也是重要的影响因素。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章 绪论  10-19
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 研究内容  11-12
  1.3 研究现状  12-18
    1.3.1 气液两相流  12-13
    1.3.2 微气泡生成理论  13-14
    1.3.3 微气泡生成技术  14-15
    1.3.4 气泡尺寸及测量方法  15-16
    1.3.5 气泡发生器综述  16-18
  1.4 研究方法及技术路线  18-19
第二章 微气泡生成原理与发生装置  19-29
  2.1 气泡在液体中的形成及运动规律  19-20
    2.1.1 气泡在液体中的形成  19
    2.1.2 气泡的一般运动规律  19-20
  2.2 气泡动力学理论  20-25
    2.2.1 单气泡的形成  20-25
    2.2.2 密集气泡  25
  2.3 流体中气泡的行为  25-26
  2.4 微气泡发生装置  26-28
    2.4.1 气泡发生器的工作原理  26-27
    2.4.2 气泡发生器的结构尺寸  27-28
  2.5 小结  28-29
第三章 气泡发生器的设计  29-36
  3.1 气泡发生器理论分析  29-33
    3.1.1 气泡发生器设计原理及基本性能方程  29-32
    3.1.2 结构参数对气泡发生器性能的影响  32-33
  3.2 气泡发生器的设计方法  33-34
  3.3 气泡发生器的结构分析  34-35
    3.3.1 气泡发生器的结构  34
    3.3.2 本文采用的气泡发生器的工作原理  34-35
  3.4 小结  35-36
第四章 试验装置及试验方法  36-44
  4.1 试验系统的设计  36-38
    4.1.1 液、气源的设计  36-37
    4.1.2 管路系统设计  37
    4.1.3 压力、流量测量系统  37-38
    4.1.4 图像采集系统  38
  4.2 高速摄像法的原理  38-39
  4.3 数字图像处理技术概述  39-40
  4.4 运动气泡图像处理技术  40-41
  4.5 图像处理  41-42
    4.5.1 图像预处理  41-42
    4.5.2 图像的二值化  42
  4.6 本文采用的微气泡生成技术  42-44
第五章 试验数据处理及分析  44-61
  5.1 试验过程分析  44
  5.2 气泡流场的数学描述  44-47
  5.3 试验操作中应注意的事项  47
  5.4 试验数据处理及结论  47-55
    5.4.1 试验结果  48-53
    5.4.2 试验结论  53-55
  5.5 气泡尺寸分析  55-56
  5.6 气泡几何尺寸的分布  56-57
  5.7 气泡运动速度分析  57-59
  5.8 小结  59-61
结论  61-63
  总结  61-62
  展望  62-63
参考文献  63-66
附录  66-74
攻读硕士学位期间取得的学术成果  74-75
致谢  75

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 石油、天然气加工工业 > 石油炼制 > 炼油工艺过程
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