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射流曝气器专题:4、理论基础

发布时间:2020-03-17 19:33 浏览量:142

射流曝气器的理论基础

射流曝气器的工作原理是有压脱硫浆液通过射流器的喷嘴,随着喷嘴直径变小液体以极高的速度从喷嘴喷射出来,由于射流边界层与气体间的粘滞作用,高速流动的液体穿过吸气室进入喉管,在喉管形成局部真空,通过导气管吸入大量空气,吸入的空气在流体喷射压力的作用下被分割成大量微小的气泡,与脱硫浆液形成混合体。气液混合体通过扩散管向外排出,其速度减慢,压力增强,形成强力喷射流,对脱硫浆液搅拌充氧[51]。流体流动要受物理守恒定律支配,基本的守恒定律包括:质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律。
质量守恒定律:

r + (ru) + (rn ) + (rw) = 0
(2-1)

¶t ¶xyz
 

动量守恒方程:
ì(ru) + div(ruur) = - p + ¶t xx

t yx

+ ¶t zx F
 

ï ¶t
ï
xxyz x

ï(rv) ( r)
pttt

 
 
 
 
 
 

ï
í ¶t
ï
div rvu
= - ¶+
xy +
x
yy +
y
zy F
z y

(2-2)

ï(rw) ( r)
p ttt
 

ï ¶t
能量守恒方程:
zxyz z

(rT ) + div(rurT ) = divé k  grad   T ù + S

(2-3)

t êc úûú T

 
由两相流体力学可知,液气两相流有很多中流态,它与两相的物理性质(温度、密度、粘滞性等)和流速,管道的安装情况(重力影响)等有关。在射流曝气器中,不管是垂直管路还是水平管路,均呈现为泡沫流,即液相流速较大,在液相的强烈扰动下,气相分散成无数小气泡掺混在液相中流动,且可将其中的气体视为等熵运动,相应的空气动力学函数有[37]

= 1 - -1 l2
T0 + 1
(2-4)

 

k
p æ T ök -1 æ
-1

k
 

2 ö-1

= ç ÷
p T
= ç1 - l ÷
+ 1
(2-5)

0 è  0 ø è ø

 
 
1 1

r æ T ök -1 æ
-1
2 ö-1

r = ç ÷
= ç1 - l ÷
+ 1
(2-6)

0 è  0 ø è ø
 
 

 
速度系数
l = v vkp


=
akp
(2-7)

 
其中,M 为马赫数,即气流速度与音速的比值;k 为空气绝热指数;其压力 p0 、密度 r0 及绝对温度T0 为滞止点压力、密度及温度。
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