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低溫多效蒸發目前已成為我國海水淡化技術的主流發展方向之一，水平管降膜蒸發器作為低溫多效蒸發海水淡化裝置的核心設備，其水平管布液效果直接影響設備整體的使用性能和整套裝置的運行效率。本項目主要針對水平管降膜蒸發器廣泛采用的離心布液噴嘴的噴淋過程進行研究，重點研究離心布液噴嘴結構流道中氣液兩相流動動力學特性和結構流道對連續相流體離散破碎及噴淋的作用機制。通過PIV測試可視化離心布液噴嘴結構流道內部介質流動過程和氣液兩相流場及外部噴淋過程，獲得結構流道幾何結構及流動參數對流場特性及噴淋特性的影響規律，在實驗研究的基礎上，開展三維數值模擬和理論分析，研究結構流道對流體流動、離散破碎及噴淋的作用機制，建立結構流道幾何結構、流動參數、流場特性和噴淋特性之間的理論關系，并最終實現對離心布液噴嘴噴淋過程機理的理論認識，為優化設計離心布液噴嘴和改善布液噴淋質量提供基礎的理論支持

本項目主要針對水平管降膜蒸發器廣泛采用的離心布液噴嘴噴淋過程機理進行研究，重點研究離心布液噴嘴結構流道中氣液兩相流動動力學特性和結構流道對連續相流體離散破碎及噴淋特性的作用機制，主要開展了如下工作： 首先，對離心噴嘴內部流動進行了可視化實驗。根據流體在旋流室填充程度和空氣流場區域規則程度的不同，對流體填充噴嘴過程的流動狀態進行了四種流態劃分，并分析了形成機理；對液膜破碎過程進行了觀測，根據液膜形態的不同，把低入口壓力下噴嘴液膜破碎過程分為傘狀液膜、破碎孔、液膜撕裂三個階段，明確了三個階段的轉換過程。 其次，進行了不同結構離心噴嘴性能以及噴淋錐角和噴淋密度等噴淋特性的實驗研究。噴嘴入口流量和噴淋錐角均隨著入口壓力增大而增加，其中入口流量呈現非線性增加，而噴淋錐角先增大后不變，即當噴嘴入口壓力大于某一臨界值后達到穩定狀態，其角度不再發生變化，與噴嘴出口擴張角一致。在不同的入口壓力下，噴嘴噴淋區域均具有較好的對稱性，噴淋區域直徑則先增大后不變，與噴淋錐角的變化規律一致。另外，明確了不同壓力和噴淋高度下，噴嘴噴淋區域的變化趨勢。 然后，進行了離心噴嘴的內部填充和穩定流動過程的數值模擬，明確了內部填充過程的流動形態，并對不同結構的噴嘴穩定流動的流場特性進行了分析對比，由于噴嘴的單側入口使得頂部無特殊結構的噴嘴內部流場及氣液分布呈現嚴重的不對稱性，可以通過在頂部加入導流結構來緩解，導流結構對整個噴嘴內部流場的動能和液相流場沒有顯著的影響，但會加強內部流場的擾動，氣相湍流情況加劇，空氣芯扭曲現象加劇，從而改善噴嘴流場和空氣芯位置的不對稱性，扭曲程度越大的噴嘴，更利于氣液兩相的摻混，流出液相的對稱性越好，噴嘴工作的穩定性和可靠度越強。 最后，分析了頂部圓臺結構離心噴嘴旋流室高度、入口直徑、圓臺直徑、圓臺高度、出口擴散角、出口直徑、出口直管段長度等幾何結構參數對于噴淋特性和噴淋密度的影響規律。^[1]