本文關(guān)鍵詞：扭曲管內(nèi)流態(tài)化粒子對壁面的磨蝕及碰撞動力學(xué)研究

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【摘要】：應(yīng)用液固兩相流技術(shù)是換熱設(shè)備除防垢與強(qiáng)化傳熱的重要手段,應(yīng)用換熱扭曲管誘導(dǎo)流態(tài)化粒子是液固兩相流技術(shù)的重要組成部分,粒子相對壁面污垢的去除與其碰撞磨蝕特性密切相關(guān),粒子對管壁污垢的去除實際上就是粒子對管壁面的碰撞磨蝕作用,分析液固兩相流的換熱扭曲管內(nèi)固相顆粒對壁面的磨蝕問題是有必要的,本文從粒子對壁面碰撞磨蝕的角度做了以下工作:采用Fluent軟件對扭曲管內(nèi)流態(tài)化粒子于壁面的碰撞磨蝕進(jìn)行模擬,作五因素(流體流速、扭曲管橢圓度、扭曲管導(dǎo)程、粒子粒徑、粒子濃度)、二水平操作參數(shù)的正交分析,獲得不同操作參數(shù)下扭曲管內(nèi)流態(tài)化粒子對管壁的平均磨蝕率以及對平均磨蝕率大小影響的主次因素。針對扭曲管內(nèi)螺旋流誘導(dǎo)的流態(tài)化粒子對其管壁碰撞磨蝕的面磨蝕不均勻性,對五因素二水平的操作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化以獲得流態(tài)化粒子對管壁面磨蝕均勻性較好的操作參數(shù),以避免粒子相除垢盲區(qū)。模擬結(jié)果表明:在給定的操作參數(shù)范圍內(nèi)有兩組操作參數(shù)(I、II)使得粒子對壁面的面磨蝕均勻性較好,其平均磨蝕率不低,優(yōu)化的面磨蝕均勻性較好的兩組操作參數(shù)其粒子于扭曲管迎流面、背流面的磨蝕率差值縮小,但不可避免的是粒子對扭曲管入口直管段以及過渡段的碰撞磨蝕率很小。通過EDEM與Fluent耦合方法對扭曲管內(nèi)流態(tài)化粒子的運(yùn)動進(jìn)行數(shù)值模擬,獲得與粒子碰撞相關(guān)的動力學(xué)參數(shù),從細(xì)觀尺度上獲得扭曲管內(nèi)流態(tài)化粒子對壁面的平均磨蝕率以及面磨蝕均勻性的力學(xué)解釋,粒子對壁面的碰撞力大從而平均磨蝕率大,粒子對壁面的碰撞概率高從而面磨蝕均勻性好。通過建立流化床實驗平臺對結(jié)垢性物料氯化銨進(jìn)行螺旋流態(tài)化的傳熱實驗,實測螺旋流態(tài)化對氯化銨結(jié)晶垢的磨蝕去除能力。結(jié)果表明:添加流態(tài)化瓷球顆粒能起到在線除防垢與強(qiáng)化傳熱的效果,計算得到2mm球顆粒對管壁氯化銨結(jié)晶垢的磨蝕去除能力為0.152mm,5mm球顆粒對管壁氯化銨結(jié)晶垢的磨蝕去除能力為0.550mm。
【關(guān)鍵詞】：扭曲管 液固兩相流 磨蝕 離散元
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK172
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 管內(nèi)液固兩相流技術(shù)研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 液固兩相流換熱設(shè)備10-13
• 1.2.2 液固兩相流除防垢13-14
• 1.2.3 旋液流態(tài)化14-15
• 1.3 DEM-CFD耦合研究進(jìn)展15-16
• 1.4 主要研究內(nèi)容16-17
• 第2章 液固兩相流及離散元理論17-28
• 2.1 液固兩相流理論17-21
• 2.1.1 理論概述17-18
• 2.1.2 主要研究方法18
• 2.1.3 控制方程18-21
• 2.2 離散元理論21-28
• 2.2.1 理論概述21-24
• 2.2.2 顆粒離散元控制方程24-28
• 第3章 扭曲管內(nèi)流態(tài)化粒子對壁面的磨蝕模擬28-49
• 3.1 模型建立28-29
• 3.1.1 扭曲管模型28-29
• 3.1.2 顆粒模型29
• 3.2 顆粒沉降速度的計算29-31
• 3.3 流場與磨蝕數(shù)值模擬31-47
• 3.3.1 模擬假設(shè)及網(wǎng)格劃分31-32
• 3.3.2 初始條件和邊界條件32-34
• 3.3.3 扭曲管內(nèi)流場分析34-36
• 3.3.4 不同操作參數(shù)對壁面磨蝕率的正交分析36-38
• 3.3.5 粒子對壁面的面磨蝕均勻性優(yōu)化38-45
• 3.3.6 迎流面與背流面磨蝕率分析45-46
• 3.3.7 不同操作參數(shù)對流體壓降的影響46-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 第4章 扭曲管內(nèi)旋液流態(tài)化的CFD-DEM耦合模擬49-58
• 4.1 模擬參數(shù)設(shè)置49
• 4.2 扭曲管內(nèi)流態(tài)化粒子的動力學(xué)特性49-52
• 4.3 扭曲管內(nèi)流態(tài)化粒子的細(xì)觀參數(shù)分析52-57
• 4.3.1 粒子對壁面的碰撞概率52-55
• 4.3.2 粒子對壁面的碰撞力55-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第五章 扭曲管內(nèi)螺旋流態(tài)化實驗研究58-66
• 5.1 實驗材料58
• 5.2 實驗裝置和實驗流程58-61
• 5.2.1 實驗裝置58-60
• 5.2.2 實驗流程60-61
• 5.3 數(shù)據(jù)處理方法61-62
• 5.4 強(qiáng)化傳熱與磨蝕除防垢能力分析62-65
• 5.5 本章小結(jié)65-66
• 第六章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 總結(jié)66-67
• 6.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 致謝71-72
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果72

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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本文編號：703024