采用離散單元法模擬了顆粒繞流圓形、橢圓形、六邊形、菱形和三角形五種換熱管的磨損情況,追蹤了顆粒在換熱管近壁區(qū)的運(yùn)動(dòng),計(jì)算了換熱管的累積能量與磨損量.結(jié)果表明:顆粒繞流時(shí)在換熱管底部均會形成空隙區(qū),其中顆粒與圓形管接觸最充分,空隙區(qū)面積占總面積的比例最小,為5.8%,三角形管空隙區(qū)面積占總面積的比例最大,為57.7%;每種管形的切向累積能量均大于法向累積能量,切向累積能量從小到大依次為:圓管,橢圓管,六邊形管,菱形管,三角形管,且三角形管的切向累積能量為圓管的13倍;20 s內(nèi)圓形管累積磨損量最大,橢圓形管、菱形管、六邊形管的累積磨損量依次增大,三角形管累積磨損量最小,每種管形的最大磨損區(qū)域位于管側(cè)壁面中心軸附近.

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【部分圖文】：

圖1 顆粒接觸模型

圖1為兩顆粒接觸模型,半徑分別為R1、R2的兩球形顆粒發(fā)生彈性接觸,忽略顆粒間的粘結(jié)力.法向重疊量α的計(jì)算公式為[16]:α=R1+R2-│r1-r2│(3)

圖2 換熱裝置簡化模型

本文原始的物理模型為自流床余熱鍋爐,模擬試驗(yàn)中采用簡化后的模型,如圖2所示.中心管為研究對象,為消除壁面效應(yīng),在壁面設(shè)置半管.模擬過程分為加載和卸載兩個(gè)過程.裝載時(shí)在中心管上方建立顆粒工廠,隨機(jī)生成顆粒,在重力作用下充滿整個(gè)裝置,然后將顆粒與中心管的接觸模型設(shè)置為Hertz-Mi....

圖3 轉(zhuǎn)杯法�；郀t渣顆粒

選取45#鋼作為換熱管材料.顆粒材料為高爐渣,如圖3所示.轉(zhuǎn)杯法離心粒化后得到的高爐渣直徑范圍為2～5mm,試驗(yàn)取高爐渣顆粒直徑為2.5mm,球形度為0.85.模擬中材料的物性參數(shù),顆粒與顆粒、顆粒與幾何體相互作用系數(shù)通過實(shí)驗(yàn)測定,如表1所示.表1模擬參數(shù)Table1S....

圖4 不同管形的顆粒軌跡

從圖4中看出顆粒流過換熱管后在管下方形成空隙區(qū),由于管截面不同,流過不同形狀的換熱管時(shí)所形成的空隙區(qū)大小不同.通過計(jì)算得到五種管形的空隙區(qū)域面積所占總表面積的比值,如表2所示.表2中的結(jié)果顯示顆粒繞流菱形管時(shí)所形成的空隙區(qū)域面積所占比例最小,三角形管最大.表2五種管形空隙區(qū)面積....

本文編號：4036627