沖洗油管液固兩相流磨損機(jī)理及預(yù)測(cè)方法研究.pdf

1、我國(guó)能源格局的特點(diǎn)是“富煤、缺油”，發(fā)展以煤炭為原料的煤直接液化工程是優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，保障能源安全的重要措施。煤液化工藝全過程涉及煤粉、礦物質(zhì)等固相的多相流輸送，特別是液-固兩相流體系顆粒相的沉積、聚集行為，極易造成管道的沖蝕減薄穿孔，失效機(jī)理極為復(fù)雜。因此，揭示液-固兩相流體系管道的沖蝕磨損機(jī)理，建立定量的磨損預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方法，是進(jìn)行管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定，提升管道運(yùn)行安全的重要途徑之一。
　　本文以某煤液化工藝MOGAS球閥小直徑（DN20）

2、沖洗油管道的沖蝕磨損失效為研究對(duì)象，結(jié)合液-固兩相流典型管材A182F347的沖蝕磨損性能試驗(yàn)測(cè)試，建立沖洗油管道的沖蝕磨損數(shù)理模型，并仿真獲得了沖洗油管道內(nèi)速度、磨損率及顆粒運(yùn)動(dòng)等流體動(dòng)力學(xué)分布規(guī)律，提出了科學(xué)的液固兩相流體系沖蝕磨損預(yù)測(cè)方法。本文的主要內(nèi)容及結(jié)論如下：
　?。?）建立了兩種液固兩相流體系沖蝕磨損實(shí)驗(yàn)裝置的物理模型，采用流體動(dòng)力學(xué)方法對(duì)比分析了沖蝕磨損試驗(yàn)裝置內(nèi)部的流動(dòng)特性，獲得了流場(chǎng)內(nèi)部相分率、速度、流動(dòng)方向等

3、參數(shù)的分布規(guī)律，確定了適用于本文研究的沖蝕磨損實(shí)驗(yàn)方案。
　?。?）采用旋轉(zhuǎn)式液-固沖蝕磨損裝置測(cè)試獲得了漿體濃度、旋轉(zhuǎn)速度及漿體沖擊角度對(duì)沖蝕磨損率的影響規(guī)律，揭示了材料的沖蝕磨損機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：沖蝕磨損率隨漿體濃度（4％~10%）增加而增加；磨損率隨漿體沖擊角度的關(guān)系曲線存在兩個(gè)峰值；與沖擊速度存在指數(shù)為2的指數(shù)函數(shù)關(guān)系，為修正沖蝕磨損數(shù)理模型提出了基礎(chǔ)依據(jù)。
　?。?）結(jié)合液-固兩相流沖蝕磨損試驗(yàn)結(jié)果，建立了沖洗油

4、管道沖蝕磨損的修正模型，運(yùn)用顆粒軌道模型對(duì)沖洗油管道內(nèi)部的流動(dòng)特性進(jìn)行數(shù)值預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果：流體進(jìn)入彎頭后受彎頭曲率半徑影響形成二次流；彎頭外側(cè)壁面的磨損率大于彎頭內(nèi)側(cè)壁面的磨損率；彎頭曲率半徑越小，彎頭壁面上最大磨損率越大。數(shù)值預(yù)測(cè)與案例解剖結(jié)果吻合。
　　本文創(chuàng)新性在于：使用數(shù)值模擬的方法對(duì)試驗(yàn)裝置進(jìn)行優(yōu)化，運(yùn)用試驗(yàn)揭示了液固兩相流體系材料的沖蝕磨損機(jī)理；建立修正后的沖洗油管道沖蝕磨損數(shù)理模型，實(shí)現(xiàn)了沖蝕磨損的定量預(yù)測(cè)評(píng)定；數(shù)值