【摘要】：本文針對(duì)煤化工黑水調(diào)節(jié)閥沖蝕磨損嚴(yán)重的問題,從材料性能和結(jié)構(gòu)流場(chǎng)兩方面著手進(jìn)行了研究。采用連續(xù)式高溫高速氣固沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)閥門所用NiWC35涂層和燒結(jié)WC兩種材料進(jìn)行磨損實(shí)驗(yàn),采用超高速激光輪廓儀獲得試件沖蝕凹坑的輪廓曲線,通過電鏡掃描觀察分析材料微觀磨損形貌,對(duì)材料在不同磨料量、溫度和沖擊角度下的抗磨損性能進(jìn)行了分析;采用Aspen化工流程軟件計(jì)算黑水閥閃蒸工藝過程,獲得的氣液相分率用于Fluent流場(chǎng)計(jì)算邊界條件,采用蒸發(fā)凝結(jié)模型和離散相模型計(jì)算實(shí)時(shí)閃蒸流場(chǎng)和磨損率分布,計(jì)算結(jié)果與實(shí)際失效案例對(duì)比驗(yàn)證良好,形成的預(yù)測(cè)方法可用于指導(dǎo)黑水閥及含固運(yùn)輸領(lǐng)域管道閥門的設(shè)計(jì)選材,并顯著降低其研發(fā)成本。本文取得的主要結(jié)論如下:(1)所搭建連續(xù)式高溫高速氣固沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置能較好的滿足耐磨材料磨損性能研究的要求。其磨粒沖擊速度能達(dá)到180m/s,可對(duì)耐磨材料進(jìn)行加速磨損;進(jìn)料控制系統(tǒng)較好的保證了磨料質(zhì)量流量的穩(wěn)定;且能對(duì)材料開展500℃以上的高溫實(shí)驗(yàn)。(2)兩種材料都隨磨料量的增加而磨損顯著,NiWC35涂層在沖蝕凹坑深度上要比燒結(jié)WC大7倍以上;實(shí)驗(yàn)溫度對(duì)Ni WC35涂層有較大的影響,而對(duì)燒結(jié)WC影響相對(duì)較小;當(dāng)沖擊角度逐漸傾斜時(shí),NiWC35涂層往凹坑深度和半徑都有擴(kuò)展,而燒結(jié)WC則只往凹坑半徑上有所擴(kuò)展。(3)采用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)修正的磨損模型對(duì)實(shí)驗(yàn)段進(jìn)行仿真分析,計(jì)算所得試件表面磨損率三維形狀與實(shí)驗(yàn)沖蝕坑的形貌在直徑上基本相等,輪廓曲線也大致吻合。(4)黑水閥沖蝕磨損分布與其閃蒸流場(chǎng)密切相關(guān),在正常40%開度時(shí),流量較大,含固流集中,對(duì)緩沖罐底部會(huì)造成沖擊;而10%極端開度時(shí),閃蒸提前發(fā)生,含固流進(jìn)入文丘里管時(shí)擴(kuò)散激烈,易造成文丘里管壁面的片狀磨損和局部減薄。(5)采用驗(yàn)證的磨損預(yù)測(cè)方法對(duì)改進(jìn)的黑水閥進(jìn)行優(yōu)劣分析,表明閥芯的紡錘體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有穩(wěn)壓效果。其磨損最大發(fā)生位置轉(zhuǎn)移到了閥芯調(diào)節(jié)部分下端,使得閥門調(diào)節(jié)功能得到了保護(hù),而含固流進(jìn)入文丘里管時(shí)充分耗散,文丘里管和緩沖罐壁面的磨損也得到了明顯的緩解。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ53;TQ050.48

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本文編號(hào)：2706728