發(fā)布時間：2020-03-22 12:23

【摘要】：在海水換熱器中,由于長時間在海水環(huán)境中工作,換熱器管道壁面會積累大量海洋生物質(zhì)污垢附著,從而對海水換熱器效率、使用年限造成很大的影響。傳統(tǒng)的清洗手段如化學(xué)清洗、高壓水射流清洗等無法高效且安全的清洗管道壁面。本文創(chuàng)新性的提出了超空泡高壓水射流清洗技術(shù),將應(yīng)用于海戰(zhàn)武器中的超空泡技術(shù)與常規(guī)高壓水射流技術(shù)結(jié)合,利用超空泡技術(shù)的減阻原理,使高壓水射流清洗能夠具有更高的射流速度,達(dá)到更遠(yuǎn)的清洗距離,從而更高效的清洗海水換熱器管道污垢附著。首先,本文以超空泡高壓水射流清洗技術(shù)為研究對象,介紹了其相關(guān)理論基礎(chǔ)。超空泡技術(shù)目前主要應(yīng)用于海戰(zhàn)武器中,用以減少航行體在水中的阻力。超空泡理論源于空化原理,判斷空化發(fā)生與否的依據(jù)是空化數(shù)σ。同時,還探討了高壓水射流清洗的機(jī)理以及空化泡在管道壁面附近潰滅的模型。其次,針對超空泡高壓水射流清洗海水換熱器管道的實驗,本文設(shè)計了超空泡高壓水射流噴嘴,并考慮了各方面的結(jié)構(gòu)參數(shù);之后還對整套實驗裝置進(jìn)行設(shè)計搭建。再次,本文對超空泡高壓水射流及常規(guī)高壓水射流流場進(jìn)行仿真分析,得到兩者在射流速度、壓力等參數(shù)的區(qū)別;針對通氣量及射流壓力對超空泡高壓水射流清洗的影響,筆者也開展了相關(guān)的仿真研究;之后,針對單個空化泡在管道近壁面成長至潰滅的過程進(jìn)行模擬,得到空化泡在整個過程中各個時間點(diǎn)壓力及由此產(chǎn)生的射流速度值等參數(shù)。然后,筆者開展了超空泡高壓水射流用于清洗換熱器管道的實驗研究。探究了超空泡高壓水射流對換熱器鈦管的清洗特性,并與常規(guī)高壓水射流清洗現(xiàn)象進(jìn)行對比,分析超空泡高壓水射流清洗的優(yōu)勢,除此之外,通過實驗探究了人工通氣量大小及射流壓力的高低對于超空泡高壓水射流清洗效率的影響。最后,對實驗中使用的清洗鈦管與未被清洗鈦管進(jìn)行理化檢驗,探究超空泡高壓水射流清洗是否對金屬鈦管內(nèi)壁面造成結(jié)構(gòu)性損傷。
【圖文】：

理與空化數(shù)（ Cavitation Principle and體壓強(qiáng)低于相應(yīng)溫度下的飽和蒸氣壓時，流體內(nèi)部開當(dāng)周圍壓強(qiáng)高于相應(yīng)溫度下的飽和蒸氣壓時，空泡便嘴為例，假設(shè)噴嘴入口前段壓力為 ，經(jīng)過噴嘴后 低于當(dāng)時條件下的飽和蒸氣壓 時，噴嘴段靠近壁面9]，如圖 2-1 所示：圖 2-1 超空泡高壓水射流噴嘴設(shè)計結(jié)構(gòu)圖esign structure diagram of Supercavitating high-pressure water

2 超空泡高壓水射流的理論基礎(chǔ)壓水射流的工作核心是射流產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，，即超空泡高壓空泡高壓水射流噴嘴的設(shè)計結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)高壓水從噴頭噴氣從進(jìn)氣口進(jìn)入噴嘴的外環(huán)空腔，保持高壓水射流與壓熱器內(nèi)管，由于高壓水射流噴嘴直徑很小，射流束從流會對射流形成包裹狀，在環(huán)形空腔內(nèi)形成超空泡，繼益于超空泡的減阻機(jī)理，射流在管道內(nèi)流動時，大大減從而使射流保持最大的速度完成對管道壁面的清洗，有的清洗距離。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK172

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2595038