本文關鍵詞：液固兩相流體系典型管材磨損特性實驗及數(shù)值預測　出處：《浙江理工大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：沖刷磨損是指材料表面和流動的介質(zhì)之間由于高速相對運動產(chǎn)生的破壞現(xiàn)象,一般廣泛存在于化工、能源、冶金、采礦等行業(yè)中。煤氣化工藝過程中輸運的多相流介質(zhì)具有溫度高、固體顆粒濃度高、壓差大、速度快等特點,管道、閥門等設備極易發(fā)生沖刷磨損,一旦發(fā)生減薄穿孔,將造成嚴重安全事故。其失效機理較為復雜,目前還沒有一套有效的預測及校核方法。因此,對典型管材的磨損特性進行實驗研究,并結合實際的工程案例進行分析預測及校核,對提升化工企業(yè)的設備安全運行具有重要的意義。本文用自制的旋轉式液固磨損實驗裝置,以實際工程案例為背景,開展液固兩相流中典型管材的沖蝕磨損實驗研究。確定黑水角閥的沖蝕磨損率模型參數(shù),并運用有限元分析方法對黑水角閥進行仿真分析計算,研究液固兩相流沖蝕磨損機理表征及預測方法。本論文的主要研究內(nèi)容和結論如下:(1)運用計算機軟件對旋轉式液固磨損實驗裝置進行仿真,研究流體介質(zhì)中顆粒對壁面的碰撞規(guī)律,沖擊角度的變化,取得實驗裝置內(nèi)介質(zhì)的流動方向、固相分率分布、顆粒撞擊速度等參數(shù),建立典型管材的侵蝕磨損實驗方案。(2)采用自制旋轉式液固磨損裝置,針對煤化工現(xiàn)場實際工況和設備典型管材(316L和304L)進行不同沖擊角度、沖擊速度、漿體濃度和沖蝕時間的實驗研究,揭示在液固兩相流體系下典型管材的沖蝕磨損機理。實驗結果表明:在低沖擊角度下,材料沖蝕機理以犁溝切削磨損為主,在高沖擊角度下,以鍛打變形磨損為主。確定黑水角閥的沖蝕磨損率模型參數(shù)。(3)結合旋轉式液固兩相流沖蝕實驗裝置的有限元仿真計算和典型管材的磨損實驗結論,用選定參數(shù)后的顆粒軌道磨損模型對黑水角閥內(nèi)部的流動特性進行數(shù)值分析預測:黑水介質(zhì)進入角閥,因角閥流道為縮放結構,在閥腔拐點和出口縮頸處流速增快,磨損十分嚴重。數(shù)值預測與案例解剖結果吻合。本文研究創(chuàng)新性在于:1)采用有限元方法分析實驗裝置可行性,探索旋轉式實驗裝置內(nèi)部參數(shù)變化規(guī)律;2)采用實際管材和工況進行液固沖蝕磨損實驗,選定適用于黑水角閥沖蝕磨損失效模型的參數(shù),實現(xiàn)沖蝕磨損定量預測評定;3)數(shù)值預測結果與失效解剖分析結果一致,提出磨損實驗、數(shù)值模擬和失效案例解剖分析相結合的沖蝕磨損預測方法。
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ545;TQ050.7

【參考文獻】

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