工业厂房中敞口槽散发纯水液滴的蒸发和运动规律-建筑与土木工程(暖通)专业论文.docxVIP

西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 工业厂房中敞口槽散发纯水液滴的蒸发和运动规律 专 业：建筑与土木工程 （暖通） 硕 士 生：李艳斌 指导教师：王 怡 教授 摘要 大型厂房工艺生产过程中常常会产生大量的液态污染颗粒，特别是冶炼、烧 结、锻压、铸造、喷水冷却等热处理的过程中会产生大量的水蒸气，蒸汽液化后 形成小液滴，液滴在环境中运动时又会伴随着蒸发。如果不采取有效的方法加以 控制，液滴以及其伴生的水蒸气在厂房内长时间停留，会对工人、设备以及厂房 围护结构产生巨大危害。本文针对工业建筑室内敞口槽液滴散发特性，研究了纯 水液滴从敞口槽散发后在室内的蒸发及运动规律。 首先通过查阅相关文献，分析了从敞口槽散发液滴的主要参数，如粒径、散 发速度、流量以及环境温湿度等参数。分析了单个液滴的蒸发和运动模型，得到 了影响液滴蒸发和运动的主要因素，主要包括：液滴粒初始径，环境温度，环境 湿度，液滴的散发速度，为数值模拟研究提供了理论基础。 基于欧拉-拉格朗日（DPM）的方法，模拟了单个液滴自由下落蒸发及运动规 律，对比 Hamey 的实验数据及 X Xie 数值计算数据验证了液滴蒸发规律的正确性。 追踪了环境温度为 20℃，相对湿度 RH=50%的射流稳流场中粒径 D=50um 的液滴 颗粒群的蒸发及运动规律。结果显示，粒子进入流场后跟随气流向上运动，运动 规律一致；运动一段距离后，射流流场中心区域粒子继续跟随气流向上运动，两 端的粒子由于射流流场在边缘的卷吸和涡流，开始向周围扩散，液滴的运动出现 了差异性。 液滴蒸发与周围环境因素密切相关，本文通过模拟不同粒径（25um、50um、 75um 和 100um）的液滴颗粒群在相对湿度变化(0%、30%、50%、70%和 90%)的 流场中运动规律，得到了不同粒径液滴颗粒群在流场中的存活时间及运动所能达 到最大高度规律。考虑液滴颗粒群散发速度会对液滴在流场中的扩散及分布规律 影响很大，分析了当液滴散发速度为 0.3m/s，0.5m/s，0.8m/s 和 1.0m/s 液滴运动 高度分布规律。对于指导工业厂房排风罩的高度、风量及尺寸大小设计具有重要 意义。 关 键 词：蒸发液滴；两相流；欧拉-拉格朗日；数值模拟 基金项目：本课题受到国家自然科学基金重点项目“工业建筑高效通风设计理论 与方法研究”；国家杰出青年科学基金“工业建筑环境与节能” 的资助。 Evaporation and movement of pure water droplets released from open surface tanks in industrial premises Specialty: Architecture and civil engineering Graduate: Li Yanbin Instructor: Prof. Wang Yi Abstract During production processes, large factories often give out amounts of liquid pollution particles, especially the process of smelting, sintering, forging, casting, water cooling and other heat treatments, which will produce a lot of steam transforming into droplets after liquefaction, and droplets evaporate in turn when moving in the surrounding environment. If effective ways to control the droplet are not taken, droplets and the associated steam will exist in the plant for a long period of time, which do tremendous harm to workers, equipment and plant envelopes. In this paper, droplet evaporation characteristics are proposed to study the principles of droplets transporting and diffusing in the f