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文丘里管冲刷腐蚀数值模拟

杨鸿麟; 吴玉国; 蒋硕硕; 刘萌 表面技术 2018年第10期

摘要:目的预防液固两相流冲刷腐蚀对管道内表面性能的影响,特别是在发生冲刷腐蚀可能性较大的变径管处。方法基于计算流体力学和流固耦合原理,通过CFD中流固耦合技术,利用标准k-ε涡流进行数值分析与离散相模型(DPM)进行流场分析。探究冲蚀角度、流体速度、固体颗粒粒径、颗粒质量流量对文丘里管冲刷腐蚀行为的影响规律,预测变径管处发生冲刷腐蚀行为的位置及严重程度。结果文丘里管收缩角度从10°增加至70°时,最大冲蚀率先增加到3.82×10^-5 kg/(m^2·s),而在45°降到最小,后再次增加至6.23×10^-5 kg/(m^2·s);入口流速从8 m/s增加至20 m/s时,最大冲蚀率从9.44×10^-7 kg/(m^2·s)增加到5.09×10^-6kg/(m^2·s);冲刷固体颗粒粒径从6.25μm增加至300μm时,最大冲蚀率从8.32×10^-7 kg/(m^2·s)减小7.64×10^-8 kg/(m^2·s);质量流量从0.002 kg/s增加到0.008 kg/s时,最大冲蚀率从8.41×10^-8 kg/(m^2·s)增加到4.21×10^-7 kg/(m^2·s)。结论冲刷腐蚀行为随着冲蚀角度增大,先增强后减弱,再增强;随流速增大而显著增强;随着粒径增大而逐渐减弱;随着质量流量的增大而增强。在文丘里管的收缩段(节流区)最易发生冲刷腐蚀行为,且管道下半部冲刷腐蚀行为更严重。应采用收缩角为45°的文丘里管、控制流体速度、减少小粒径颗粒及降低质量流量,来抑制冲刷腐蚀行为。

关键词:安全颗粒冲刷腐蚀文丘里管液固两相流

单位:辽宁石油化工大学石油天然气工程学院; 辽宁抚顺113006

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