为实现液化天然气热值调整,探究喉管尺寸对液液喷射混合器混合性能的影响,采用Fluent软件对混合器内部复杂的流场进行数值模拟,获得了混合器内部流体速度、压力、湍动能等分布情况,研究了混合器不同喉管直径及长度尺寸参数下其内部流体流动特性并分析了流体混合效果。结果表明:随着喉管直径的增大,混合流体湍动能及主流体进口与混合流体出口间压降呈先增大后减小的趋势,当喉管直径为32mm时湍动能和压降均达到最大值,此时边壁流效应消失,混合性能达到最佳。喉管长度在45～95mm范围内,喉管过短时,混合流体湍动能及主流体进口与混合流体出口间压降较小,过长会导致更多的沿程能量损失;而喉管长度为65mm时,湍动能最大,沿程能量损失较小,混合效果较好。 液液喷射混合器示意图Fr表1LNG与液氮物性参数T项目组分含量ρ液氮N18061．6204177图2不同网格单元数下压降变化计算方法3．1网格划分及网格无关性图2为喉管直径32mm、长度65mm的混合器内部流体域在不同网格单元数下的压降(LNG进口与混合流体出口的压力差)变化，该流体域网格数量分别为由图可见，当网格数量大于1175024时，压降变化不大，表明继续增加网格数量对混合器数值计算结果影响不大，因此本文有限元模型均依照1175024的网格数为基准进行设置。3．2边界条件两种流体在混合器内流动时，混合性能的影响-电动液压滚圆机滚弧机张家港钢管电动滚圆机滚弧机涉及流体间的质量、能量和动量交换本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.wanguanji138.com，过程较复杂。为便于分析，假设混合器内流体为稳态流动，管壁采用无渗流、无滑移绝热固壁边界，忽略主流体与喷射流体壁面间的摩擦力。考虑Z轴方向大小为9．8m/s2的重力，设置主流体和次流体速度分别为0．64、0．14m/s，混合流体出口压力为G(G表示表压，下同)。初始化时，压力设置为体积力加权，动量、湍动能、湍流耗散率设置为二阶迎风格式，体积分数设置为QUICK格式，收敛条件为主流体与次流体进口总流量与混合物出口流量的相对偏差≤10－9。LNG与液氮物性参数如表1所示。4计算结果分不同喉管直径的混合器中心轴线速度变化曲线。图中可看出，在不同喉管直径下，混合器中心轴线速度均出现先增大后减小的变化趋势，在x=－25mm即喷嘴处，速度均达到最大值。不同直径的喉管内流体增大速率完全一致，减小速率随着喉管直径的增加而增大，说明喉管直径越大混合流体速度衰减越快。湍流扩散包括时均运动所产生的移流扩散及脉动所引起的湍动扩散，其中湍动扩散是造成流层间质量、动量、热量交换的主要原因，湍动能作为衡量湍流扩散的指标，体现了两流体混合程度的强弱。图5不同喉管直径中心轴线湍动能分布曲线F图5为不同喉管直径的混合器中心轴线上的湍动能分布曲线，其呈现出先增大后减小最终趋于平缓的变化趋势。在喷嘴出口之前，只有单一的LNG流动，湍动能几乎为0，此后LNG与液氮·41·低温技术Cryogenics第12期混合性能的影响-电动液压滚圆机滚弧机张家港钢管电动滚圆机滚弧机本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.wanguanji138.com