有限通道内热空气顺流掺混NaCl水溶液喷射闪蒸的数值模拟

郑巨淦; 张丹; 袁洋; 王一笑; 杨庆忠

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有限通道内热空气顺流掺混NaCl水溶液喷射闪蒸的数值模拟

专题新型燃料与燃烧过程优化 | 更新时间：2025-07-09

- 有限通道内热空气顺流掺混NaCl水溶液喷射闪蒸的数值模拟
- 暂无标题
- 西安交通大学学报 2023年第2期页码：173-183
- 作者机构：
  
  1. 西安交通大学能源与动力工程学院
  2. 天津商业大学机械工程学院
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(51976162)
- DOI：
  中图分类号： X703
- 纸质出版：2023
- 稿件说明：
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郑巨淦, 张丹, 袁洋, 等. 有限通道内热空气顺流掺混NaCl水溶液喷射闪蒸的数值模拟[J]. 西安交通大学学报, 2023,(2):173-183.
郑巨淦, 张丹, 袁洋, 等. 有限通道内热空气顺流掺混NaCl水溶液喷射闪蒸的数值模拟[J]. 西安交通大学学报, 2023,(2):173-183. DOI：

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摘要

为实现高浓度含盐废水的高效脱盐，开展了对有限通道内NaCl水溶液在喷射闪蒸和顺流掺混热空气共同作用下的蒸发性能研究。在实验研究的基础上，从该过程中过热度控制的非平衡蒸发到对流控制的平衡蒸发建立了贯通的数学物理模型，计算结果与实验结果的主体偏差小于5%。使用该模型在液滴群初始粒径为30～110μm、初始温度为120℃、初始盐质量分数为0～0.1、初始速度为20 m/s、掺混热空气速度为5～15 m/s、温度为100～200℃的范围内开展了数值模拟。结果表明：液滴群的温度、速度、粒径以及盐质量分数的分布均呈现雾羽边缘变化快、喷射轴线处变化慢的特点；随着喷射距离的增大，液滴群粒径、速度、温度的截面平均值均降低，而平均盐质量分数升高；液滴初始盐质量分数的增大对上述参数的沿程变化无明显影响。定义蒸发效率为给定喷射距离内液滴群总蒸发质量与初始质量之比，减小液滴初始粒径、提高掺混热空气温度的同时降低热空气流速是提高蒸发效率、强化液滴浓缩的有效途径。蒸发效率的半经验计算数值与模拟值主体误差小于±15%。该研究结果可为工业脱盐装置的设计和运行提供一定的参考。

Abstract

关键词

Keywords

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柴峰.脱硫废水蒸发的调控与机制研究[D].华北电力大学,2016(03).

王益烜,刘志全总编.中国环境统计年鉴[Z].中国统计出版社,2017.

Guo Guangyu,Deng Hongling,Zhu Chao,Ji Zhiming.Spatially dependent salinity effect in actively vacuumed spray flash desalination[J].Desalination,2022.

Guo Guangyu,Zhang Bo,Zhu Chao,Ji Zhiming.Thermal non-equilibrium in spray flash with vacuum vapor extraction[J].Desalination,2021.

Zhi-Fu Zhou,Guan-Yu Lu,Dong-Qing Zhu,Lu Zhang,Jia-Feng Wang,Bin Chen.The performance of droplet evaporation model in predicting droplet dynamics and thermal characteristics for R134a single isolated droplet and two-phase flashing spray[J].Aerospace Science and Technology,2019.

State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an, Shaanxi 710049, PR China,State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an, Shaanxi 710049, PR China,State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an, Shaanxi 710049, PR China,State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an, Shaanxi 710049, PR China,State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an, Shaanxi 710049, PR China,Department of Mechanical Engineering, University of Akron, Akron, OH 44325, USA.Experimental and theoretical studies on the droplet temperature behavior of R407C two-phase flashing spray[J].International Journal of Heat and Mass Transfer,2019.

State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi'an 710049, China,State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi'an 710049, China,State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi'an 710049, China.Numerical study on the spray and thermal characteristics of R404A flashing spray using OpenFOAM[J].International Journal of Heat and Mass Transfer,2018.

Bo-Feng Bai,Hai-Bin Zhang,Li Liu,Hui-Juan Sun.Experimental study on turbulent mixing of spray droplets in crossflow[J].Experimental Thermal and Fluid Science,2009.

Syed Ameer Basha,K. Raja Gopal.In-cylinder fluid flow, turbulence and spray models-A review[J].Renewable & sustainable energy reviews,2009.

R. Marek,J. Straub.Analysis of the evaporation coefficient and the condensation coefficient of water[J].International Journal of Heat and Mass Transfer,2001.

Owen I.,Jalil J.M..Heterogeneous flashing in water drops[J].International Journal of Multiphase Flow,1991(5).

Abramzon B.,Sirignano W.A..Droplet vaporization model for spray combustion calculations[J].International Journal of Heat and Mass Transfer,1989(9).

Miyatake O.,Tomimura T.,Ide Y.,Yuda M.,Fujii T..Effect of liquid temperature on spray flash evaporation[J].Desalination,1981(3).

Miyatake O.,Tomimura T.,Ide Y.,Fujii T..An experimental study of spray flash evaporation[J].Desalination,1981(2).

孙珊,金晓杰,于潇潇,由丽萍,王立明.海水淡化发展利用状况分析与启示[J].工业水处理,2022(02).

王辉辉,张丹,牛照程,吴昊.喷射闪蒸中液滴群速度场的测量[J].工程热物理学报,2019(10).

牛照程,张丹,王辉辉,王珍珍,邓才智.有限截面通道内喷雾顺流掺混动力学特征的实验研究[J].化工学报,2019(S2).

张金菊.海水淡化的重要性及其淡化方法[J].山西化工,2018(06).

阮一逍,薛绒,赖欢,刘秀芳,侯予.单液氮液滴在气流中的蒸发运动特性研究[J].西安交通大学学报,2017(06).

季璨,王乃华,崔峥,程林.Jakob数在高温高压闪蒸过程中的作用及影响[J].化工学报,2016(10).

季璨,王乃华,崔峥,程林.高温高压喷雾闪蒸的蒸发特性[J].化工学报,2016(05).

刘璐,王茉,刘琰,毕勤成,刘彦丰.盐水液滴降压蒸发析盐过程传热传质特性[J].化工学报,2015(07).

陈磊,费学宁,季民,张宏伟,苑宏英,苏润西.喷雾蒸发处理浓盐水分离效率研究[J].中国给水排水,2015(05).

高文忠,时亚茹,曹丹.氯化钙溶液液滴真空闪蒸再生的实验研究[J].真空科学与技术学报,2014(09).

高文忠,时亚茹,曹丹,Keith Anderson.氯化锂溶液液滴真空闪蒸过程温度分布特性研究[J].真空科学与技术学报,2014(03).

张海滨,刘利,孙慧娟,白博峰.横流中单喷嘴雾化形态与两相掺混特性研究[J].西安交通大学学报,2010(07).

成怀刚,高从堦.喷雾蒸发海水淡化技术研究进展[J].现代化工,2008(06).

严俊杰,王金华,邵树峰,刘继平.多级闪蒸海水淡化系统的改进研究[J].西安交通大学学报,2005(11).

陈磊.介观喷雾蒸发分离高浓度盐水处理系统的构建及性能研究[D].天津大学,2015(08).

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