高压空气冷却器管束冲蚀破坏的数值模拟及其结构优化_代真
动静干涉下高压涡轮外环非定常气膜冷却性能分析
2018版一年级数学下学期期末考试试题北师大版A卷含答案班级:_______ 姓名:_______ 学号:_______(试卷60分钟,满分为100分,附加题单独20分)题一二三四五六七八九附加题总分号得分同学们,一个学期过去了,你一定长进不少,让我们好好检验一下自己吧!一、我会填(本题共10分,每题2分)1、比6大比10小的数有()。
2、小朋友们排成一队做操,小红的前面有5人,后面有4人,从前往后数,小红排在第()个,这一队共有()人。
3、填空(人民币换算)。
1元=( )角 1角=()分24角=()元()角 48分=()角()分87角=()元()角 4元5角=()角67分=()角()分 23角=()元()角4、一个两位数,个位数比8大,十位数比2小,这个两位数是()。
5、填上合适的人民币单位。
一件上衣56 ()一个布娃娃4()一盒彩笔9 ()一根跳绳2 ()一支铅笔5()一个书包30()一个练习本4()一个笔筒4()5()一枚邮票8 ()一个文具盒5()一本故事书5()7()二、我会算(本题共20分,每题5分)1、小亚准备买4元钱的铅笔和10元钱的蜡笔,她带了15元钱,够不够,如果不够还缺多少元?如果够了还剩多少元?答:_____ ,还剩下()元。
2、计算题,我会做,瞧我的!3厘米+18厘米= 20厘米-8厘米=35厘米-26厘米= 45米+6米=1米-99厘米= 56厘米+14厘米-32厘米=100米-74米= 17米38厘米+62厘米=3、先计算,再填空。
4、树形图计算,填数。
三、我会比(本题共10分,每题5分)1、在○里填上“>”、“<”或“=”。
8+5 ○ 12 7+9 ○ 17 6+8 ○ 6+99+4 ○ 13 8+8 ○ 18 9+7 ○ 10+66+9 ○ 16 4+8 ○ 14 9+5 ○ 9+92、在○里填<、>或=10○8 6○6 8○6+1 4-4○05+4○10 10-3○8 7-3○2+3 6+3○7+3四、选一选(本题共10分,每题5分)1、同学们去浇树,六年级浇了30棵,三年级比六年级浇的少一些。
笼式调节阀的冲蚀磨损与空蚀
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 10 期笼式调节阀的冲蚀磨损与空蚀乔元1,2,仇畅3,钱锦远3,干瑞彬4,徐春明1,金志江3(1 中国石油大学(北京)化学工程与环境学院,北京 102249;2 中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司,内蒙古 鄂尔多斯 017200;3 浙江大学化工机械研究所,浙江 杭州 310027;4中核苏阀科技实业股份有限公司,江苏 苏州 215129)摘要:基于均质平衡流模型、空化模型和离散相模型,对煤直接液化工程中的笼式调节阀内气液固多相流动进行了仿真分析与预测,分析了阀内冲蚀磨损和空化空蚀的基本分布特征,并结合阀笼实际失效情况,验证分析结果并确定了阀笼失效的主要原因。
结果表明:阀内空化发生的主要区域均位于阀笼的内层节流孔内。
阀门入口压力不变时,随着阀门开度的增加,蒸汽相体积随之增加,流体流经的节流孔数增加,空化发生范围也随之增加,空蚀强度也随之增强;阀笼导流槽内壁受颗粒直接冲击中心及周围区域存在明显变形和穿透性缺陷,多个开度下冲蚀磨损速率最高的区域均位于导流槽内壁远离调节阀的进口侧;阀笼内壁内层节流孔出口周围的坑状缺陷主要是由于空化气泡破灭冲击壁面产生。
关键词:笼式调节阀;多相流;冲蚀磨损;空化;失效分析中图分类号:TH134;TQ055 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2023)10-5111-10Analysis of erosion and cavitation wear in the cage-typed control valveQIAO Yuan 1,2,QIU Chang 3,QIAN Jinyuan 3,GAN Ruibin 4,XU Chunming 1,JIN Zhijiang 3(1 School of Chemical Engineering and Environment, China University of Petroleum (Beijing), Beijing 102249, China; 2Ordos Coal to Liquid Branch of China Shenhua Coal to Liquid Chemical Co., Ltd., Ordos 017200, Inner Mongolia, China;3Institute of Chemical Machinery, Zhejiang University, Hangzhou 310027, Zhejiang, China; 4 China Nuclear SuvalveTechnology Industry Co., Ltd., Suzhou 215129, Jiangsu, China)Abstract: Based on the homogeneous equilibrium flow model, the cavitation model and the DPM model, the simulation and prediction of the gas-liquid-solid multiphase flow in the cage-typed control valve are carried out, and the distribution of erosion wear and cavitation in the valve is analyzed. Combined with the actual failure situation of the cage, the analysis results were verified and the main reason for the failure of the cage was determined. The results showed that the main areas of cavitation in the valve were located in the inner orifice of the valve cage. With the increase of the valve opening, the vapor volume increased, the number of orifices through which the fluid flows increased, the cavitation range and intensity also increased. Due to the high-speed impact of particles on the inner wall of the diversion groove, there wereobvious deformation and penetration defects in the center and surrounding areas were directly impacted by the particles. The areas with the highest erosion wear rate under multiple openings were located on the研究开发DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2022-2078收稿日期:2022-11-07;修改稿日期:2023-02-06。
输气管道中节流阀冲蚀数值模拟
关键 词 :输 气管 线 ;节 流 阀 ;冲蚀 ;数值 模拟
d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 6 — 6 8 9 6 . 2 0 1 3 . 9 . 0 2 2
Hale Waihona Puke 冲蚀 是 指流体 或 固体 粒 子 以一定 的速度 和角 度 对材 料 表 面 进行 冲击 所 造 成 材料 表 面 流 失 的现 象 。
f 为时问 ( S ) ; ( 1 , 2 , 3 ) 为 三个 方 向 ; G 为平
均 速 度梯 度 引起 的湍 动 能 ( N / ( m ・ S ) ) ; G 为 浮 力 在输气过程中,不可避免会含有一些 固体杂质 ,且 影 响 引起 的 湍动 能 ( N / ( m ・ S ) ) ; 为可 压缩 湍 流 输气管道 中气体流速快 ,高速 的气体携带固体颗粒 脉 动 膨 胀 对 总 的 耗 散 率 的 影 响 ( k g / ( m・ S 。 ) ); 2 对 管壁 不 断 冲击 ,比其 他 管 道更 易 造 成 冲蚀 现 象 。 = + ,, , =l 0 ;口 、 为 湍 动 能 和 耗 特别 是在 节流 阀处 , 由于阀 L I 流 通截 面积 减小 ,速 源 项 ,代 度 、压力 和 固体颗 粒 的 流动轨 迹 发生 改 变 ,常常 是 散 率 的有 效 普 朗特 数 的倒 数 ; R 为 Ⅱ 表平 均应 变率 对 e 的影 响 ; C 】 : 1 . 4 2 ;C = 1 . 6 8 。 发生 冲蚀 较严 重 的部位 u 。 基 于 流体 动 力学 的基 本理 论 ,利 用 F L U E N T软 件 对输 气 管线 中节 流 阀 的冲蚀 现象 进行 了数值 模 拟 研 究 ,验 证 了节流 阀 中较 易发 生 冲蚀 的部 位 ,分 析
笼套式节流阀冲蚀磨损计算研究_刘萍萍
( 5)
2 1 冲蚀磨损计算 磨损是指材料在使用过程中由于接触表面受固
体、液体或气体的机械作用, 引起材料的脱离或转 移而造成 的损伤 [ 8] 。节流阀 笼套表面材料 流失最 直接的表现就是通道面积的变化, 可以理解为冲蚀 磨损会引起节流阀节流孔面积增大, 导致节流阀的 通流能力增大, 即实际流量系数增大。因此, 冲蚀 损坏的计算可以转化为节 流阀实际流量系 数的计 算, 即节流阀冲蚀磨损的计算可由 1 2节中实际质 量流量公式进行转化。
对于天然气, k = 1 3, 临界压力比 = pcr /p1 = 0 546, 则流量系 数计 算式可 由式 ( 4) 、式 ( 5 ) 做如下转换。
( 1) 当流体流动处于临界或者超临界状态时, 即 p2 /p1 时, 有:
Av
=
QN N T 1 0 029 3p 1
( 6)
( 2) 当流动处于亚临界状态时, 即 p 2 /p 1 >
53
设计计算
笼套式节流阀冲蚀磨损计算研究
刘萍萍 李悦钦 王亚丽 冯春宇 裴延波
( 西南石油大学石油天然气装备教育部重点实验室 )
摘要 针对笼套式节流阀的冲蚀磨损难以计算的问题, 提出利用节流阀实际工作时的流量系 数变化的方法来计算和比较现场各种节流阀的耐冲蚀磨损性能。应用某气田现场 A、 B、 C 3种节 流阀在现场初期的工作数据计算了其初期冲蚀磨损情况, 并利用流场分析, 通过对各类节流阀过 流孔入口周围的速度和入射角对比, 验证了该方法的可靠性。应用节流阀整个使用期内的工作数 据计算得出了 3种笼套式节流阀的平均冲蚀磨损性能指标。结果表明, A 类节流阀冲蚀最严重, B 类次之, C类耐冲蚀磨损性能最稳定, 与现场使用情况相符。
类型
RFQ冷却聚束器束流冷却后的性质模拟
第48卷第8期原子能科学技术Vol.48,No.8 2014年8月AtomicEnergyScienceandTechnologyAug.2014RFQ冷却聚束器束流冷却后的性质模拟朱志超1,2,黄文学2,罗 文1,周青芝1,宋英明1,倡,王 玥2,田玉林2,王均英2,孙宇梁2(1.南华大学核科学技术学院,湖南衡阳 421001;2.中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州 730000)摘要:介绍了RFQ冷却聚束器的基本工作原理和束流在其中被约束和冷却的过程。
采用真实相互作用势(RIP)模型进行蒙特卡罗模拟,得出束流在RFQ冷却聚束器中完全冷却后的性质。
结果表明:束流冷却后的束斑和能量分散随时间一直保持平衡;束流冷却后束斑和能量分散不随缓冲气体气压、入射离子能量的变化而变化;冷却后束斑半径与射频(RF)四极电场频率呈反比,而冷却后束流的能量分散仅与温度有关。
关键词:RFQ;冷却;相空间;蒙特卡罗中图分类号:O571.6 文献标志码:A 文章编号:1000‐6931(2014)08‐1508‐08收稿日期:2013‐08‐26;修回日期:2013‐10‐11基金项目:国家自然科学基金资助项目(10627504,11075188,11247215);国家重点基础研究发展计划资助项目(2007CB815000);湖南省自然科学基金资助项目(13JJ4073,13JJ4074);南华大学博士科研启动基金资助项目(2012XQD06);核技术及应用湖南省重点学科基金资助项目作者简介:朱志超(1981—),男,湖南湘潭人,助理研究员,博士,粒子物理与原子核物理专业倡通信作者:宋英明,E‐mail:songyingming@tsinghua.org.cndoi:10.7538/yzk.2014.48.08.1508PropertyofCooledBeaminRFQCoolerandBuncherZHUZhi‐chao1,2,HUANGWen‐xue2,LUOWen1,ZHOUQing‐zhi1,SONGYing‐ming1,倡,WANGYue2,TIANYu‐lin2,WANGJun‐ying2,SUNYu‐liang2(1.SchoolofNuclearScienceandTechnology,UniversityofSouthChina,Hengyang421001,China;2.InstituteofModernPhysics,ChineseAcademyofSciences,Lanzhou730000,China)Abstract: ThebasicprincipleoftheRFQcoolerandbuncher,andtheconstrainedandcooledprocessofthebeamwereintroducedinthispaper.Byusingrealisticinteractionpotential(RIP)modeltomakeMonteCarlosimulation,thepropertyofthecooledbeamwascalculated.Thebeamspotandtheenergydispersionofcompletelycooledbeamkeepalmostconstantwithtime,anddonotvarywiththebuffergaspressureandtheinitialionenergy.TheradiusofcooledbeamisinverselyproportionaltotheRFfrequencyoftheelectricfield,andtheenergydispersionisonlyrelatedwiththetemperature.Keywords:RFQ;cooling;phasespace;MonteCarlo 缓冲气体冷却束流被广泛运用于各种核谱仪设备中,如ISOLTRAP[1]、HIPTRAP[2]、JYFLTRAP[3]、LEBIT[4]、CPT[5]、LPT[6]等。
基本型脉管制冷机的全三维数值模拟计算
基本型脉管制冷机的全三维数值模拟计算
丁文静;何雅玲;陶文铨
【期刊名称】《工程热物理学报》
【年(卷),期】2006(27)5
【摘要】建立了基本型脉管制冷机的三维物理和数学模型,在可压缩流动程序的基础上,开发了基本型脉管制冷机的三维非稳态可压缩交变流动与传热耦合计算的数值模拟计算程序。
考察了截面平均参数在一个周期内随时间的变化情况,详细分析了脉管内的流场和温度场以及其他各主要参数的变化,对脉管制冷机的工作过程和制冷机理有了进一步的了解和认识,为脉管制冷机的结构改进和实用化奠定了一定的基础。
【总页数】4页(P737-740)
【关键词】脉管制冷机;三维;流场;温度场
【作者】丁文静;何雅玲;陶文铨
【作者单位】动力工程多相流国家重点实验室,西安交通大学能源与动力工程学院【正文语种】中文
【中图分类】TK123
【相关文献】
1.主动调相型脉管制冷机数值模拟与实验研究 [J], 周志坡;蒋珍华;朱海峰;杨森;张安阔;吴亦农
2.ST型脉管制冷机的数值模拟 [J], 刘迎文;王小军;何雅玲;潘雁频
3.基本型脉管内气体振荡制冷机理的分子动力学模拟 [J], 王禹贺;祁影霞;车闫瑾;陈曦;张华
4.脉管型斯特林制冷机的数值分析 [J], 郭有仪;王晓新;徐兵;边绍雄;赵宇开
5.渐缩型锥形脉管制冷机的二维数值研究 [J], 赵春凤;何雅玲;丁文静;杨卫卫;陶文铨
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纯水液压阀气蚀试验系统研制
纯水液压阀气蚀试验系统研制谢伟,周华,弓永军Research for Testing System of Cavitation Within Water Hydraulic ValveXie Wei,Zhou Hua,Gong Yong-jun(浙江大学流体传动及控制国家重点实验室,浙江杭州310027)摘要:由于水介质的气化压力高,使得纯水液压元件中气蚀现象非常严重。
文中介绍了国内外液压元件气蚀现象的研究情况;分析了纯水液压阀中节流气穴和气蚀现象产生的机理;介绍了纯水液压阀气蚀试验系统以及采用压将分级、压力补偿和异形结构原则的节流阀口的设计。
关键词:纯水液压;气蚀;节流阀;试验系统中图分类号:TH13715文献标识码:B文章编号:1000-4858(2004)05-0014-030前言纯水液压技术直接以过滤后的自然水为压力工作介质,不含任何添加剂,具有介质来源广泛、环境友好、清洁安全的独特优势,是21世纪的新型绿色传动技术,也是国际流体传动及控制领域的一个创新研究方向。
纯水液压技术的应用展现出的技术优势有利于可持续性发展,实施绿色制造,特别是应用在有卫生、环保和消防要求的产业部门和技术领域。
美国、日本、英国、芬兰、德国和丹麦对纯水液压元件及系统的研究和产品开发都投入了大量的精力,也取得了令人瞩目的应用成果。
我国华中科技大学和浙江大学也对纯水液压技术开展了积极的研究。
气蚀现象一直是液压阀中经常发生的一个严重问题,随着液压系统向高速,高压及微型化发展,特别是纯水液压方向的迅速发展,气蚀问题显得更为突出。
水的气化压力是油液的千万倍,且水中的溶解气体的提前析出又会诱发水在高于其气化压力时产生气穴现象,从而导致气蚀破坏。
相对于油压元件而言,纯水液压元件的气蚀机制发生了根本变化,元件内部流场的气穴特性与对材料的侵蚀程度产生了显著差异。
因此设计纯水液压阀气蚀试验系统研究纯水液压阀的气蚀特性,分析气蚀的产生条件,确定流速、压力对纯水液压阀产生气蚀破坏的影响规律,提出以降低气蚀噪声和振动为目标的纯水液压元件结构优化设计理论与气蚀抑制方法,对于纯水液压阀的设计具有实际的指导作用。
高压空气冷却器管束冲蚀破坏的数值模拟及其结构优化
第 2 8卷 第 4期
2 0 0 7
核 动 力 工 程
N u la we gi e i g c e rPo rEn ne rn
V 1 8 b .2 .No 4 .
Aug.2 0 0 7
年 8月
文章编 号:0 5 -9 62 0 )40 0 .5 2 802 (0 70 .140
器管束 的结构优化提供 了一定的依据。
关键词 :空气冷却器 ;管束 ;冲刷腐蚀 ;C D F 模拟 ;结构优化
中图分类号 :T 3 3. 3 03 62 2 L 5 1 4 . 文献标识码 :A
1 引 言 高压空Βιβλιοθήκη 冷却器在核能利用 、石油化工等领
质为加氢反应器流出物 , 介质参数如表l 所示。 入
据美国对空气冷却器管束泄漏事故源的统计 表明, 流体冲蚀引起的局部腐蚀泄漏是关键 因素 ; 国内 的有关情 况 也与此 相 一致 【。本文 以空气 冷 2 】 却器管束的流动仿真为例 ,探讨 了管道冲蚀破坏 的流体动力学因素,并提出改进措施 ,以提高空 气冷却器管束 的抗冲蚀破坏能力 。
高压 空气冷却器管束 冲蚀破坏的 数值 模 拟及 其 结构 优 化
代 真 ,沈士 明
( 南京 工业大 学机 械与动 力工程 学 院 ,200 109)
摘要 :针对高压空气冷却器管束 易发生 由腐蚀引起 的泄漏事故 ,本文 以某公司高压空气冷却器为例 ,应 用计算流体力学(F 商 用软件FunX 空气冷却器管束 内的流动进行 了模拟 。计算过程采用标准k 湍流模 C D) le t  ̄ - 型及 SMP E 算法 。分析 了流体力学冲刷对腐蚀过程的作用 ,并找出管道冲蚀 破坏严重的位置。计算模拟结 I LC 果 与实际管道的检测结果吻合较好 。同时 ,本文研究 了不 同过渡结构 的管束 内流体的流动特性 ,为空气冷却
高压天然气多孔节流效应及冲蚀特性分析
高压天然气多孔节流效应及冲蚀特性分析王江云;彭贤强;刘玲莉;李雅琴;王娟【摘要】基于欧拉-拉格朗日多相流模型方法,采用RNG肛ε湍流模型和Sutherland viscosity law可压缩流体黏度修正模型及改进的冲蚀模型,对高压天然气单孔和多孔节流过程进行数值模拟.通过高压天然气单孔节流数值模拟质量流率变化规律,与理论计算结果对比,验证了所采用的模型和计算方法的准确性,并考察了高压天然气流经单孔和多孔突缩结构的不同节流效应及冲蚀特性.计算结果表明,天然气流经多孔固定节流油嘴降压后,体积膨胀形成的最高流速值明显低于单孔固定油嘴,同时多孔均匀射流减少了单孔射流形成的卷吸冲蚀损伤,并在多股射流下的搅混作用下,冷核心能迅速混合,在后续油嘴腔体内更易实现压力回升和速度稳定现象,相比单孔节流可以有效地抑制冲蚀损伤及天然气水合物生成几率.%Based on Euler-Lagrange multi-phase flow numerical simulation method,the single hole and multi-hole throttling process of the highly compressed natural gas was studied by using the RNG k-ε turbulent model,the Sutherland Viscosity Law compressible fluid viscosity model,and the advanced erosion model numerical simulation.The calculated mass flow variation law in the throttle choke is compared with the theoretical calculations,which verifies the adopted models and calculating methods.And then the throttling effect and the erosion characteristic of the high pressure natural gas was studied to check its specific law with different throttle holes by using the advanced erosion model.Results show that,high pressure natural gas can reduce pressure and expansion when it flows through the single hole and multi-hole throttle choke,leading to a high-speed jet region near itsoutlet.But the maximum jet velocity of multi-hole throttle choke is significantly lower than that of the single hole.At the same time the multi-hole uniform jet reduces the vortex entrainment and the wall erosion damage,making it easier to mix the cold core and achieve stable pressure recovery at the role of the multi-jet mixing effect.Therefore,the multi-hole throttling can effectively restrain the erosion damage and the gas hydrate formation probability.【期刊名称】《石油学报(石油加工)》【年(卷),期】2018(034)003【总页数】9页(P521-529)【关键词】节流效应;数值模拟;流场分析;流动冲蚀;临界流动【作者】王江云;彭贤强;刘玲莉;李雅琴;王娟【作者单位】中国石油大学(北京)克拉玛依校区,新疆克拉玛依834000;中国石油大学重质油国家重点实验室,北京102249;中国石油长城钻探工程有限公司,北京100101;中国石油勘探开发研究院,北京100083;中国石油大学重质油国家重点实验室,北京102249;中国石油大学重质油国家重点实验室,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TE273在油气井测试生产等石油天然气工业过程中,常采用高压节流油嘴等装置给上游稳定回压,并通过改变节流油嘴孔径有效控制进、出口之间的压差,从而实现油气井测试及平稳生产的目的[1]。
基于Fluent与LS-DYNA风沙粒子冲击高压输电线路的数值模拟
基于Fluent与LS-DYNA风沙粒子冲击高压输电线路的数值模拟花广如;芦信;肖强;王海洋【摘要】为揭示西北地区架空高压输电线路在沙尘环境下导线表面状态恶化的原因,基于Fluent两相流模型分析风沙流绕流导线的速度大小以及沙粒与导线碰撞的方向,同时运用LS-DYNA分析了导线垂直撞击导线过程.模拟结果表明:在15m/s 风速下,导线处最大风速可达20.9m/s;在最大风速作用下,0.75 mm的沙粒冲击导线产生最大位移为10×10-3mm,最大冲击应力为16MPa.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】3页(P118-120)【关键词】绕流速度;冲击;动力学模拟【作者】花广如;芦信;肖强;王海洋【作者单位】华北电力大学能源动力与机械工程学院,河北保定071003;华北电力大学能源动力与机械工程学院,河北保定071003;华北电力大学能源动力与机械工程学院,河北保定071003;华北电力大学能源动力与机械工程学院,河北保定071003【正文语种】中文【中图分类】TM8541 引言在沙尘环境下,运行一段时间的高压输电线路表面状态与出厂时相比,已严重改变。
这带来的直接后果是输电线路表面粗糙度下降。
输电线路表面粗糙度下降导致导线表面尖端凸起和金属微刺数量大大增加,在导线工作过程中,这些尖端凸起和金属微刺会产生尖端放电的电晕现象,降低了架空导线输电效率,造成电力能源的浪费和经济的巨大损失,有资料表明500kV三相交变架空导线电晕损耗约为2kW/km~8kW/km,在潮湿条件下,该损耗量将增大20~30倍[1]。
因此,研究架空导线与风沙磨损的发生机理、主要磨损部位和磨损程度,找到减缓磨损的措施以及提高架空导线的服役时间具有重要的现实意义。
目前国内外对风沙环境下输电线路表面状态改变机理并没有被大家广泛接受的理论。
文献[2]~[9]主要在研究理论和研究手段进行论述。
高压调节阀结构改进与汽蚀仿真
液压与气动
2019 年第 3 期
doi ∶10. 11832 / j. issn. 1000-4858. 2019. 03. 020
高压调节阀结构改进与汽蚀仿真
彭 健,何世权
( 南京工业大学 机械与动力工程学院,江苏 南京 211816)
收稿日期: 2018-07-12 作者简介: 彭健( 1994—) ,男,安徽安庆人,硕士,主要从事特 种阀门的研究工作。
2019 年第 3 期
液压与气动
121
道内介质的压力、速度、液相分率和磨损率等参数的分
引言
目前,高压调节阀在国内的使用越来越广泛,促使 国内外厂家在材质和结构上作了大量探索,常用的抗 汽蚀结构有: 多层套筒型结构[1]、迷宫型结构[2-5]、串 联型结构[6]。针对阀门的汽蚀问题,国内外学者做了 大量的研 究 工 作。 刘 芳[7] 分 析 管 路 中 控 制 阀 可 能 出
现的闪蒸和空化的原因并阐述了闪蒸和空化造成的危 害,同时分析了产生阻塞流的原因。邢辉[8]分析比较 国内外防止汽蚀失效的现有技术,结合调节阀的实际 状况,提 出 管 路 压 降 优 化 设 计 的 方 案 设 想。 FRANZONI F[9]耦合了湍流模型和空化模型,对调节 阀进行了数值模拟,获得了阀门内的压力场和速度场
构,以达 到 阀 芯 利 用 率 和 阀 门 使 用 寿 命 最 大 化 的
目的。
1 汽蚀产生机理
1. 1 汽蚀产生原因
流体在流经阀门节流孔的缩流截面时,流速增大,
压力下降,如图 1 所示,p1 为阀门入口压力,pvc 为阀门 缩流截面处的压力,pv 为液体饱和蒸汽压。当静压小 于液体饱和蒸汽压时,液体汽化,这一现象称为闪蒸。 流体流过节流孔后,流速下降,压力恢复,若此时阀门 出口压力 p2 仍小于饱和蒸汽压,则阀门仅有闪蒸工 况; 若压力恢复到大于液体饱和蒸汽压时,闪蒸产生的 气泡破裂变为液体状态。此时气泡破裂释放的能量会
制冷行业4个项目获得国家科学技术进步奖二等奖
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制 冷行业4 个项 目获得 国家科学技术进步奖二等奖
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2 0 1 4 年1 月l O 日 ,2 0 1 3 年 国家 科 学技 术 进步 奖 颁奖 典礼 在人 民大 会堂举 行 。2 0 1 3 年 制冷 行业 共有
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2 0 0 8 , 4 2 ( 6 ) : 9 8 9 — 9 9 2 .
[ 1 0 ]梁彩华 ,张小松 .显热 除霜 方式 的理论分析 与实验研
究【 J ] .工 程 热 物 理 学 报 , 2 0 0 6 , 2 7 ( 4 ) : 5 5 9 — 5 6 1 . 【 1 1 ] 梁 彩 华 ,张 小 松 ,巢 龙 兆 ,等 .显 热 除 霜 方 式 与逆 向 除
加氢处理装置高压空气冷却器腐蚀泄漏与防护
8月和 1 0月先 后 两 次 发 生 了空 冷 器 管 束 泄 漏 事 故 。两次 泄漏 都 发生 在入 口第 一 管程 管束 。两 次 泄漏 部位 照 片及 温度 分 布见 图 l 。
泄漏 发生 后 , 采 用 远 场 高 频 涡 流 技 术 对 空 冷
的主要 原 因。油 品在加 氢作 用下 脱除 的硫 、 氮、 氧
加氢 处 理 装 置 原 料 中 的 S和 N 在 加 氢 反 应 器 中转 变成 H s和 N H , 同时 该装 置 中或 多 或 少 存 在 着 HC 1 , 于是 N H。 分别 与 H C 1 和 H : s反 应 生
成 N H C 1 和N H H S , 化学 反应 式 为 :
穿孔 。
N H 3 +H22 事 故介 绍
通常 N H C 1的结 晶 温 度 在 1 7 6~2 0 4 c 【 = , 其 结 晶常在 空冷 器前 的换热 器 中开 始 , 而 N H HS结 晶温 度约 在 2 5— 6 5℃ , 因此 , N H H S的结 晶常 发
N H 3 +HC 1 —_ N H4 C l ( 1 )
注水冲洗 , 而N H H S的溶液有很强的腐 蚀性 , 冲 洗缓解 了堵塞却导致 了 N H H S溶液的腐蚀 。同
时, N H C 1 晶体 有极 强 的吸水性 , 可吸 收反 应 流 出
物中的水分形成垢 下腐 蚀 、 坑蚀 , 最终导致管束
1 设 备参 数及 腐蚀 机理 1 . 1 设 备参数
结构 复杂 , 存在腐蚀问题 , 并且难于控制 , 其内部
高压空冷器 的设备参数明细见表 1 。
表 1 空冷器参数明细
T a b l e 1 O p e r a t i n g p a r a me t e r s o f a i r c o o l e r
加氢裂化装置高压空冷器的防腐计算与分析
齐鲁石油化工,2020,48(4):299-303QILU PETROCHEMICAL TECHNOLOGY 设备与防腐加氢裂化装置高压空冷器的防腐计算与分析郭林超(中国石油乌鲁木齐石化分公司,新疆乌鲁木齐830019)摘要:加氢裂化装置作为石化生产中的重要装置,安全生产十分重要。
装置防腐体系中高压空冷系统的腐蚀问题较为典型,失效案例屡见不鲜。
本文通过对加氢裂化装置的防腐进行计算,重点分析了高压空冷系统防腐效果,为装置的长周期运行提供了技术保证。
关键词:加氢裂化;高压空冷器;防腐计算中图分类号:TE986文献标识码:B文章编号:1009-9859(2020)04-0299-05中国石油乌鲁木齐石化公司加氢裂化装置(简称加氢裂化装置)于2007年9月30日建成。
采用“双剂串联尾油全循环”的加氢裂化工艺,由反应、分憎吸收稳定两部分组成。
主要原料为炼油厂常减压装置的减压蜡油(VGO),主要产品为轻石脑油、重石脑油、航煤、柴油,副产品为干气、低分气,设计能力为1-00Mt/a(尾油全循环方案),年开工时间为8400h。
加氢裂化装置具有高温、高压、易燃易爆等特点,主要功能是对加氢精制和加氢裂化,在此过程中会产生大量的HS、HC1、NH3等物质,这些物质遇水会生成NH4Ck NH4HS等盐类物质,其中HS'CT'NH:等具有较强的腐蚀性,这也是造成设备腐蚀的重要原因之一。
高压空冷系统在加氢裂化装置占有重要地位,且造价昂贵,一旦发生泄漏,装置将全面停工。
因此,对加氢裂化装置的防腐计算尤为重要。
1腐蚀机理及影响因素1.1腐蚀机理加氢裂化装置通过加氢反应除去S、N和C1等杂质,生成大量的HS,HC1,NH3等物质⑴,继而生成NH4C1和nh4hs等物质。
装置中生成的a盐结晶沉积在设备表面,进而引起腐蚀。
1.2影响腐蚀的因素NH'HS和HC1等含量越高,腐蚀越严重;腐蚀还受介质的流速影响,流速越高,腐蚀越严重,但流速过低,会使a盐沉积,导致管束的局部腐蚀。
基于CFD数值模拟的排污阀冲蚀磨损影响规律
第39卷 第2期Vol.39 No.2钟林基于CFD数值模拟的排污阀冲蚀磨损影响规律钟林1,2,冯桂弘1,张计春1,魏刚1(1.西南石油大学机电工程学院,西南石油大学能源装备研究院,四川成都610500;2.南方海洋科学与工程广东省实验室湛江分室,广东湛江524000)收稿日期:2020-02-07;修回日期:2020-03-26;网络出版时间:2021-02-02网络出版地址:https://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1814.TH.20210201.1826.002.html基金项目:国家重点研发计划项目(2019YFC0312305);南方海洋科学与工程广东省实验室(湛江)科研项目(ZJW-2019-03);国家重点研发计划项目(2018YFC0310201);国家自然基金面上项目(51775463)第一作者简介:钟林(1985—),男,河南南阳人,实验师,博士(通信作者,zhonglin858296@163.com),主要从事摩擦学理论及应用、钻头与井下工具、石油天然气装备现代设计理论及方法研究.第二作者简介:冯桂弘(1994—),男,四川南充人,硕士研究生(gui94828@163.com),主要从事油气装备类冲蚀磨损及防护研究.摘要:针对排污阀因长期排污工作导致的冲蚀失效问题,采用CFD仿真模拟的方法开展关于流体流速、颗粒粒径、含砂体积比与阀门开度等因素对阀套式排污阀冲蚀磨损性能影响的评价分析.结果表明:阀芯、阀座密封接触壁面间的冲蚀破坏是造成整个排污阀失效的主要原因.在流速1~9m/s、颗粒粒径0.1~0.5mm、含砂体积比2%~10%、阀门开度15%~90%时,冲蚀磨损率与流体流速呈指数型正相关,冲蚀磨损区域随流速增加明显扩大.砂浓度增多加大了颗粒碰撞阀腔壁面的频率,其冲蚀率近似呈线性增长.颗粒粒径变化对排污阀平均冲蚀磨损率影响较小,小颗粒冲蚀行为下产生的冲蚀破坏相比大颗粒更为均匀一些.排污阀开度在15%~30%过程中,阀冲蚀磨损程度变化剧烈,从60%开度开始,阀的受损情况趋于平稳.同时,在阀门开度增大的过程中,阀芯最大冲蚀磨损区域从圆周壁面逐步移动到阀芯下端面.研究结果对排污阀的整体耐冲蚀性能评价具有指导意义.关键词:排污阀;冲蚀磨损;数值模拟;排污阀工况;固液两相流中图分类号:TH117 文献标志码:A 文章编号:1674-8530(2021)02-0151-07Doi:10.3969/j.issn.1674-8530.20.0048 钟林,冯桂弘,张计春,等.基于CFD数值模拟的排污阀冲蚀磨损影响规律[J].排灌机械工程学报,2021,39(2):151-157. ZHONGLin,FENGGuihong,ZHANGJichun,etal.InfluencelawoferosionwearofblowdownvalvebasedonCFDnumericalsimu lation[J].Journalofdrainageandirrigationmachineryengineering(JDIME),2021,39(2):151-157.(inChinese)InfluencelawoferosionwearofblowdownvalvebasedonCFDnumericalsimulationZHONGLin1,2,FENGGuihong1,ZHANGJichun1,WEIGang1(1.CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,SouthwestPetroleumUniversity,EnergyEquipmentResearchInstitute,SouthwestPetroleumUniversity,Chengdu,Sichuan610500,China;2.ZhanjiangBranchofSouthMarineScienceandEngineeringLaboratoryofGuangdongProvince,Zhanjiang,Guangdong524000,China)Abstract:Aimedattheerosionfailureofthesewagevalveduetolong termsewagework.TheCFDsimulationmethodwasusedtoevaluatetheerosionwearperformanceofthesleeve typeblowdownvalvebyfactorssuchasfluidflowrate,particlesize,sand containingvolumeratio,andvalveopening.Theresultsshowthattheerosiondamagebetweenthevalvecoreandtheseatsealingcontactwallsurfaceisthemainreasonforthefailureoftheentiredrainvalve.Whentheflowrateis1-9m/s,theparticlesizeis0.1-0.5mm,thesand containingvolumeratiois2%-10%,andthevalveopeningrangeis15%-90%,theerosionwearrateispositivelycorrelatedwiththefluidflowrate.Theerosionwearareasignificantlyincreaseswithflowvelocityincreasing.Increasedsandconcentrationincreasesthefrequen cyofparticleshittingthevalvecavitywallsurface,andtheerosionrateincreasesapproximatelylinear ly.Thechangeofparticlesizehaslittleeffectontheaverageerosionwearrateofthesewagevalve.Theerosiondamagecausedbytheerosionbehaviorofsmallparticlesismoreuniformthanthatoflargepar ticles.Duringtheopeningoftheblowdownvalveintherangeof15%to30%,thedegreeoferosionwearofthevalvechangesdrastically.From60%oftheopening,thedamageofthevalvetendstobestable.Atthesametime,intheprocessofincreasingthevalveopening,themaximumerosionwearareaofthevalvecoregraduallymovesfromthecircumferentialwallsurfacetothelowerendsurfaceofthevalvecore.Thisstudyprovidessomeguidancesfortheoverallerosionresistanceevaluationofblow downvalves.Keywords:blowdownvalve;erosionwear;numericalsimulation;blowdownvalvecondition;solid-liquidtwo phaseflow 排污阀是进行排污作业的主要设备之一,其广泛应用于石油化工领域。
基于ANSYS Workbench的聚合物熔体孔芯式冷却结构数值模拟及优化
基于ANSYS Workbench的聚合物熔体孔芯式冷却结构数值模拟及优化李晓丹;汪澎;王泽鸣;信春玲;何亚东【摘要】提出了一种结构强度大、冷流体流道独立密封的孔芯式冷却结构,采用数值模拟计算分析孔芯直径和孔芯数量两个主要结构参数对熔体冷却均化性能的影响规律,并利用综合评价指标计算得到了一定工艺条件下的最优结构参数值.研究结果表明:与孔芯数量相比孔芯直径对结构冷却均化性能的影响更加显著;适当减小孔芯直径、增大孔芯数量有助于减小孔芯结构的压力损失,提高孔芯结构的冷却均化性能;在固定外形尺寸且10 kg/h产量的工艺条件下,最优化结构参数值为孔芯直径6 mm,孔芯数量12.【期刊名称】《北京化工大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2018(045)006【总页数】7页(P66-72)【关键词】挤出发泡;冷却传热;混合性能;数值模拟;综合评价指标【作者】李晓丹;汪澎;王泽鸣;信春玲;何亚东【作者单位】北京化工大学机电工程学院,北京100029;泰信塑料有限公司,泰安271000;北京化工大学机电工程学院,北京100029;北京化工大学机电工程学院,北京100029;北京化工大学机电工程学院,北京100029【正文语种】中文【中图分类】TP391.7引言聚合物发泡材料重量轻、强度高、隔热隔音、价格低廉,并且具有能量吸收性能,广泛应用于建筑建材、生物医学、工业包装、汽车轻量化及风力发电等领域[1-2]。
在发泡材料制品挤出成型过程中,聚合物熔体经过挤出机、冷却均化设备和成型机头,最终制成相应的塑料发泡制品[3-4]。
聚合物熔体加工过程中的温度、压力及配料间的混合程度都会不同程度地影响制品的质量[5],因此对聚合物熔体发泡过程中换热设备的结构与性能进行研究改进具有重要意义。
目前已开发出的熔体冷却结构主要有类似于SMX静态混合器的混合冷却结构[6]、用于聚合物熔体拉伸流动的静态冷却结构[7],以及苏尔寿公司的SMXLTM换热冷却结构、Primix公司的Primix高黏度流体冷却结构、SAMHWA公司的CSM冷却结构等。
TOPAZⅡ反应堆本体流固共轭传热数值模拟
Vol. 40 No. 6Dec. 2020第40卷第6期2020年]2月核科学与工程Nuclear Science and Engineering TOPAZ H 反应堆本体流固共辄传热数值模拟邹佳讯,郭春秋,孙征(中国原子能科学研究院反应堆工程技术研究部,北京102413)摘要:TOPAZ II 是用于为空间探索提供动力的一种反应堆,TOPAZ II 堆本体内涉及液态钠钾合金流 动,流体和冷却剂套管之间的换热、堆本体零部件的固体导热,反射层外壁面与外界的辐射换热等问题,本文利用计算流体力学程序CFX 对TOPAZ II 反应堆堆本体流固共辄传热进行数值模拟,数值 模拟计算得到了全堆芯的流量分配数据,数据表明各通道流量分配因子偏差非常小;得到了活性区环 形通道的壁面摩擦系数,摩擦系数反映了压降与流量的关系,与经验关系式计算得到的摩擦系数进行了对比,额定流量下的数值结果与经验关系式的偏差不到5%;数值模拟得到的努赛尔数与已发表的 经验关系式进行了比较,最大偏差小于1%,验证了液态钠钾合金环管内的流动与换热数值模拟的可靠性与准确性。
计算得到了详细的活性区慢化剂、端部皱反射层、侧皱反射层等的温度分布,所获得的计算结果可以为力学分析提供设计依据。
关键词:数值模拟;流固共辄换热;CFX ; TOPAZ n 中图分类号:TL33文章标志码:A 文章编号:0258-0918 (2020) 06-1104-09Numerical Simulation ofConjugate Heat Transfer in TOPAZ- H Reactor ComplexZOU Jiaxun> GUO Chunqiu, Sun Zheng(Reactor Engineering Technology Research Division, China Institute of Atomic Energy, Beijing 102413, China)Abstract : TOPAZ U , cooled by liquid metal , moderated by ZrH8» reflected by Be,is a reactor used for deep space exploring ・ In TOPAZ U reactor complex, there existsliquid metal flowing and heat transfer in annular channels » thermal conduction in thesolid components, and thermal radiation between the outside wall of the reflector and the surrounding environment. The mature fluid computational dynamics software CFX was used to perform the numerical simulation of conjugate heat transfer in TOPAZ- Hreactor complex. And the calculated mass flow factors of all the coolant channels haveshown a great uniform distribution tendency. The friction factor, reflecting the relation ship bet w een the pressure drop and the mass flow rate, was obtained through CFD-收稿日期:2020-09-11作者简介:邹佳讯(1983—),男,安徽人,副研究员,硕士研究生,现主要核能科学与工程方面研究1104POST,which have been validated against that calculated with empirical correlations.The comparison has shown that numerically calculated friction factors under nominal flow condition were less then5%deviation from empirical ones・The Nusselt numbers,reflecting the heat transfer performance,were also acquired through CFD-POST,and compared with that calculated empirically by correlations reported in the reference papers・And the results have shown a great agreement with less then1%deviation from each other・Thus the flow and heat transfer numerical simulation were reliable and accurate.The numerical simulation gave detailed three dimensional temperature field in related solids,which provided input for the mechanical analysis and lay foundation for thermal hydraulic optimization of this type of reactor・Key words:Numerical Simulation;Conjugate Heat Transfer;CFX;TOPAZ-IITOPAZ-n是由俄罗斯开发的热离子型空间核动力反应堆的堆型m幻,TOPAZ-II反应堆不同于常规的陆上反应堆,其堆型要求相对紧凑、小型或微型化。
BEPCⅡ超导插入四极磁体冷却流程的数值分析---精品资料
第41卷第1期原子能科学技术Vo l.41,N o.1 2007年1月Atomic Ener gy Science and T echno logy Jan.2007 BEPCⅡ超导插入四极磁体冷却流程的数值分析王莉,杜宏鹏,杨光达,刘孝坤,邢志辉,贾林祥(哈尔滨工业大学低温与超导技术研究所,黑龙江哈尔滨150001)摘要:按北京正负电子对撞机重大改造工程(BEP CⅡ)计划,为压缩束团尺寸、提高探测器的分辨率以及粒子识别能力,在南对撞区分别安装1对强聚焦超导插入四极磁体(SCQ)和1台超导螺线管探测器磁体(SSM)。
本文针对1对超导插入四极磁体的冷却,采用数值模拟的方法给出了SCQ磁体分别采用超临界氦流和过冷氦流两种冷却方式下冷却流程的热力参数,通过对模拟结果的分析,给出了适合该超导插入四极磁体的冷却方式和正常运行的热力参数。
还给出了该低温系统关键设备之一的过冷器的设计方法以及设计参数。
关键词:低温系统;超导插入四极磁体;过冷器;冷却流程中图分类号:T L503.91文献标识码:A文章编号:1000-6931(2007)01-0089-05Numerical Analyses on Cooling Processof Supercondu cting Insertion Q uadrupole Magnets for BEPCⅡWANG Li,DU H ong-peng,YANG Guang-da,LIU Xiao-kun,XING Zh-i hui,JIA Lin-xiang(I ns titute of Cr y ogenics and S up er cond uctivity T echnology,H ar bin I nstitute of T echnology,H ar bin150001,China)Abstract:A pair of superconducting insertion quadrupole magnets(SCQ),and a super-conducting soleno id m agnets(SSM)w er e used in the Beijing Electro n-Positron Co llider Upgrade(BEPCⅡ)in order to reduce the leng th o f the beam,and to increase distinguish and iden.TIF;%95%95ication ability o f the particle.A cry ogenic plant of500W at4.5 K w as to be built for the operation of the superconducting magnets.The paper described the cooling pro cess for the SCQ and SSM m ag nets.Tw o kinds of co oling schem es fo r SCQ magnets,supercritical helium co oling and subcoo led liquid helium coo ling,w ere com pared by numerical metho d.T herm al param eters o f tw o kinds o f cooling pr ocess w ere pro vided.Finally,the design of the subcooler,one of key com ponents was presen-ted.Key words:cryog enic sy stem;superconducting insertion quadrupole m ag net;sub-coo ler;cooling pro cess收稿日期:2006-01-14;修回日期:2006-03-25基金项目:BE PCⅡ低温系统工程设计资助项目(EDQQ25500317)作者简介:王莉(1971)),女,河南开封人,教授,博士,低温工程专业北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPC Ⅱ)计划在第1对撞区安装1对超导插入四极聚焦磁体(SCQ)以及1台高性能的超导螺线管探测器磁体(SSM ),以通过降低对撞点处B 函数的振幅来增加正负电子碰撞亮度、碰撞几率和提高探测性能。
Kalina循环的热力学第一定律分析_张颖
第27卷第2期 2007年4月动 力 工 程Journal of P ower EngineeringV ol.27N o.2 Apr.2007 文章编号:100026761(2007)022218205K alina 循环的热力学第一定律分析张 颖, 何茂刚, 贾 真, 刘 逊(西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,西安710049)摘 要:从热力学第一定律的角度出发,选取P 2R 方程作为氨2水混合物性质的基本计算公式,对一级蒸馏K alina 循环进行了热力学分析。
编制了氨2水混合工质热力性质及K alina 循环热力性能计算程序,对K alina 循环热功转换的主要热力性能进行了理论计算,分析了透平进口压力、透平进口温度、透平背压、工作溶液浓度、基本溶液浓度、循环倍增率等关键参数对循环性能的影响。
图8表2参16关键词:工程热物理;K alina 循环;氨2水混合工质;P 2R 方程;热力性能中图分类号:TK 123 文献标识码:AAn Analysis of K alina Cycle Ba sed on the 1stLaw of ThermodynamicsZH ANG Ying , HE Mao 2gang , JIA Zhen , LIU Xun(National K ey Lab of Multi 2phase Flow in P ower Engineering ,X i ’an Jiaotong University ,X i ’an 710049,China )Abstract :Starting from the 1stlaw of therm odynamics ,and making use of Peng 2R obins on equations to serve as the basic equations for representing the properties of amm onia 2water mixtures ,a therm odynamic analysis of a stair distillation K alina cycle is being presented.A program for calculating the therm odynamic properties of amm onia 2water mixtures ,and another for calculating the performance of K alina cycles ,have been com posed ,with which the heat 2w ork conversion particulars of K alina cycles have been theoretically calculated ,and the influence on cycle property of critical parameters ,like the pressure and tem perature at turbine ’s entrance ,the turbine ’s back pressure ,the concentration of the w orking s olution and that of the basic s olution as well as the cycle ’s mass ratio ,analyzed.Figs8,tables 2and refs 16.K ey words :engineering therm ophysics ;K alina cycle ;amm onia 2water mixture ;P 2R 2equation ;therm odynamic property收稿日期:2006204210 修订日期:2006206211基金项目:国家自然科学基金资助项目(50376049,50323001)作者简介:张 颖(19802),男,汉族,河北唐山人,博士研究生,主要从事热力系统分析和工质热物性的研究。
高温高压气体状态方程研究及钱学森方程改进_赵波
途 径 则是 用微 观 分析 方法 , 从 分子 尺度 上 通 过统计 热力 学给 出理论 的状 态 方程 对 于高温 高 压气 体成
功 的理 论方法 有 论 以及 后 来 的 城 理论 〔 一
果是 叭 飞 等
一
理
的热 力 学性 质 ” 的论文 态方 程应 具有 的形 式为
一 尸 无 一
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该 论文 从 物质 的分 子 动
解 , 在 此 基 础 上 修 订 了钱 学 森 状 态 方 程 改 进 后 的钱 学 森 状 态 方 程 在 高 密 度 范 围 内 与 结果平均绝对偏 差
率小于 关键 词 高温 高压气体 , 钱学森状态方程 , 分子动力学 , 一 势
中图分类号
文献标识码
文章编号
一
一
一
引
言
年 钱 学森 发表 了一篇题 为 “ 高温 高 压气 体
为 了系统 达 到
目标 温度 , 需要 将 系统 与 一个 巨大 的热源 进行 热 接 〕提 出 的正则 系 综方 法都 能 够很 好地 实 现 是 已经达 到 目标状 态 的平衡 系统 温度 波 动
相互 作用 , 以至产 生
的误 差
当系 统处 于非 平
衡 态 或者 是 非均 质体 系 时 , 计算 应 力方 法 可 以准确 地 得 到体 系边 界 和 内部 的压 力 分布 , 而 维 里方 法此 时不 能使 用 优 在两 者 的精 确性 方 面 , 由于计 算 应 力
的合 理理 论方 法之 一
液体 与 高温 高压 气体 热力 学性 质 的研 究 中分 子
该 算法 位置估 计有 一 么产 的误 差 , 速度估 计有 一 ■ 护 的误 差 , 研 究表 明此 算 法 在实 际应 用 中不 仅 是最 简 单 的而 且通 常 是最好 的 ,在本文 模拟 中 , 该 算 法 完全 满足 系统研 究 需要 系统 的状 态方程 可表 示 为
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核 动 力 工 程Nuclear Power Engineering第28卷 第4期 2 0 0 7 年8月Vol. 28. No.4 Aug. 2 0 0 7文章编号:0258-0926(2007)04-0104-05高压空气冷却器管束冲蚀破坏的数值模拟及其结构优化代 真,沈士明(南京工业大学机械与动力工程学院,210009)摘要:针对高压空气冷却器管束易发生由腐蚀引起的泄漏事故,本文以某公司高压空气冷却器为例,应用计算流体力学(CFD)商用软件Fluent 对空气冷却器管束内的流动进行了模拟。
计算过程采用标准k -ε湍流模型及SIMPLEC 算法。
分析了流体力学冲刷对腐蚀过程的作用,并找出管道冲蚀破坏严重的位置。
计算模拟结果与实际管道的检测结果吻合较好。
同时,本文研究了不同过渡结构的管束内流体的流动特性,为空气冷却器管束的结构优化提供了一定的依据。
关键词:空气冷却器;管束;冲刷腐蚀;CFD 模拟;结构优化 中图分类号:TL353+. 13 O346. 2+ 2 文献标识码:A1 引 言高压空气冷却器在核能利用、石油化工等领域广泛应用,占据着重要地位。
近年来,空气冷却器及相联管道的腐蚀失效已成为制约装置安全、稳定运行的突出问题。
国内外已开展了大量相关研究,但大部分仅考虑其受到的腐蚀损伤[1],而没有充分考虑管内流体的流动情况对腐蚀的加剧作用。
据美国对空气冷却器管束泄漏事故源的统计表明,流体冲蚀引起的局部腐蚀泄漏是关键因素;国内的有关情况也与此相一致[2]。
本文以空气冷却器管束的流动仿真为例,探讨了管道冲蚀破坏的流体动力学因素,并提出改进措施,以提高空气冷却器管束的抗冲蚀破坏能力。
2 空气冷却器结构高压空气冷却器为3进1出的结构形式,即3排管子进,然后在管箱折向,从第4排管子再流出。
管板材料为H Ⅱ(相当我国20# 钢);管子的材料为RSt35.8Ⅲ(介于我国10#和20#钢强度等级之间)[3],规格为φ25.4mm ×3mm ×12500mm ;管子的进口端增设200mm 长的蒙乃尔合金内衬管,其壁厚为0.5mm ,基本结构如图1所示。
管内流动介质为加氢反应器流出物,介质参数如表1所示。
入口温度为149℃,出口温度为49℃。
图1 空气冷却器结构示意图 Fig. 1 Structure of Air Cooler表1 流动介质物性参数Table 1 Parameters of Liquid Media 流动介质 油 气 水流量/m 3·h -1184 2242 5.5 密度/kg ·m -3806 22 1000 粘度 1.6 0.01 0.51 流速/m ·s -10.66 8.1 0.02 相分率—0.67 0.01为了了解空气冷却器管子的腐蚀损伤情况,对空气冷却器进行了全面清洗、检验,并从上面第一排管束中选取两根腐蚀严重的管子,截取进行解剖,检查管子内表面腐蚀情况。
结果发现进口端距衬管尾部大约120 mm 范围内管段内壁腐蚀较严重,如图2所示。
收稿日期:2006-07-07;修回日期:2006-09-15代真等:高压空气冷却器管束冲蚀破坏的数值模拟及其结构优化 105图2 管子内表面Fig. 2 Inner Wall of Tube3 CFD数值模拟运用计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics),对流态进行数值仿真模拟计算。
尽管这种新的数值计算方法不能完全取代传统的实验测试,但是可以减少实验和设计工作的盲目性和工作量,降低消耗并增加可靠度,是使传统的实验方法逐步退化为验证计算流体力学程序准确性与可靠性的一种手段[4]。
3.1 数值模拟方法整个模拟对象采用六面体网格,约149470个,如图3所示。
流体介质相间的湍流计算采用Standard k-ε湍流模型[5],多相流模型采用mixture 模型,压力-速度的耦合采用SIMPLE方法[6],考虑重力影响。
介质的进口为恒定速度边界条件,初始值按实际工况直接给定;出口为压力出口边界条件,壁面为无滑移壁面。
图3 流道网格Fig. 3 Mesh of Flow Channel3.2 数值模拟的结果与分析由于计算机容量有限,在不影响数值精度的前提下,对以上方程均采用了一阶上风格式。
经过500次迭代计算后,收敛效果非常好,残差变化曲线如图4所示。
流动对腐蚀的各影响因素的作用差别很大。
管道内静压差近乎为零,可以不考虑压力影响;剪切应力不仅产生流体力学冲刷,并且不断撕裂、剥落腐蚀产生的保护膜,产生裂痕(或冲蚀坑),若未能及时修复,将露出新鲜的活性金属表面,图4 残差变化曲线Fig. 4 Residual Curve使痕内外构成腐蚀原电池而进一步加速腐蚀[7,8]。
同时,湍流使金属与流体介质的接触更加频繁,不仅加速了腐蚀剂的供应和腐蚀产物的转移,而且增加了流体与金属之间的剪切应力[9,10]。
另外速度突变也会加剧局部水体的搅动,加速氧化剂的供应,从而促进冲蚀过程。
由于衬管尾部出现截面突变,整个流道的流场受到干扰,流型开始紊乱,同时湍流强度加剧,流速变化也会加快,直接导致了液体对壁面冲刷和撕裂作用的加强。
在流型重新恢复稳定之前,如果管束内某一局部位置壁面剪切应力、湍流强度和速度梯度达到最大,此处的冲蚀破坏将最严重。
因此,管道冲蚀主要受壁面剪切应力、流型和速度梯度等因素影响。
在管束进口端衬管尾部附近流速比较平稳,但大约在6.3倍管内径(衬管尾部约122 mm)位置出现速度突变,随后趋于平稳(图5)。
最大壁面剪切应力出现在衬管尾部大约6.1倍管内径(衬管尾部约118 mm)处的一段区域,随后沿流动方向趋于一个稳定值(图6所)。
湍流强度大约在6倍管内径(衬管尾部约116 mm)范围出现极大值,以后沿流动方向逐渐稳定,如图7所示。
图5 速度云图Fig. 5 Contour of Velocity Magnitude核动力工程V ol. 28. No. 4. 2007106图6 剪切应力云图Fig. 6 Contour of Shear Stress图7 湍流强度云图Fig. 7 Contour of Turbulence IntensityCFD模拟结果显示,最大剪切应力的位置在衬管后118 mm处,并且此处速度梯度与湍流强度也比较大;可以认为该处的冲蚀最为严重。
实际的解剖结果也证实了局部冲蚀较严重的位置在衬管后约120 mm左右。
4 结构优化设计上述结构模型,衬管尾部与后续管道的连接是90°角,所以在衬管尾部存在一个突扩结构,使其流动变化不够平缓,对流场的扰动较大。
因此,对衬管尾部结构进行优化设计,选择45°倒角、1∶10锥度和1/4圆弧等3种连接结构分别进行流动仿真模拟,模型如图8所示。
4.1 4种结构下最大壁面剪切应力不同过渡结构的管道内,最大剪切应力比较如图9所示,可见直角衬管结构的值最大,其余3种结构的最大剪切应力相对比较接近。
其中1∶10锥度过渡结构值较小。
4.2 4种结构下速度梯度4 种过渡结构的管道内速度梯度如图10所示。
直角衬管结构的值最大,其余3种结构的速度梯度较为接近,其中1∶10锥度过渡结构值最小。
图8 45°倒角、1: 10锥度和1/4圆弧过渡结构Fig. 8 Transition Structure of 45°Chamfer Angle,1: 10 Taper and 1/4 Circular图9 不同过渡结构下的最大剪切应力Fig. 9 Maximal Shear Stress for FourTransition Structures图10 不同过渡结构下的速度梯度Fig. 10 Velocity Gradient for FourTransition Structure4.3 4种结构下湍流强度各种过渡结构的管道内湍流强度如图11所示,直角衬管结构的值最大,其余3种结构相对接近,以1∶10锥度结构的值最小。
以上结果表明,衬管直角过渡的管道内最大剪切应力、速度梯度以及湍流强度的值最大,所以冲蚀破坏最为严重。
其他3种结构由于衬管到管道的过渡比较平滑,流体的扰动平缓,抗冲蚀破坏的能力较强。
虽然1∶10锥度过渡结构的最大剪切应力、速度梯度以及湍流强度的值较小,抗冲蚀破坏的能力较高,但是由于衬管厚度只有0.5mm,加工成本比较大。
而45°倒角结构加工方便,成本较低,且耐冲蚀性能良好,较为可行。
代真等:高压空气冷却器管束冲蚀破坏的数值模拟及其结构优化 107图11 不同过渡结构下的湍流强度Fig. 11 Turbulence Intensity for FourTransition Structures5 结论(1)进口端带有内衬管的空气冷却器管束,其冲蚀破坏最严重的地方发生在衬管后面的一个局部区域,其原因是此处壁面剪切应力与速度梯度达到最大并且湍流强度也达到极大值,从而加速了腐蚀剂的供应和腐蚀产物的转移,发生较明显的电化学与流体力学的交互作用,导致了冲刷腐蚀破坏。
(2)对于带有内衬管的管道,应采用平缓的过渡结构。
从而减小最大剪切应力和速度梯度;并且减小湍流的影响,以获得比较稳定的流型,提高管道的抗冲蚀破坏能力。
其中45°倒角的过渡结构,加工方便,具有较好的耐冲蚀性能。
(3)管束的解剖分析结果表明,CFD仿真模拟对空气冷却器管束冲蚀预测是有效和准确的,为空气冷却器管束冲刷腐蚀的进一步研究提供可靠的工具。
参考文献:[1]郑玉贵,姚治铭,柯伟. 流体力学因素对冲刷腐蚀的影响机制[J]. 腐蚀科学与防护技术,2000,12(1): 36~40.[2]庞剑锋,王乐勤,杨健等. 石油管道插入构件流场的CFD模拟及冲蚀预测[J]. 能源工程,2005,1: 16~10.[3]于显龙. 锅炉压力容器材料手册. 劳动部锅炉压力容器检测研究中心. 1992.[4]刘辉. 化工过程研究与设计的新手段[J]. 天津化工,1997,1: 7~11.[5] 曹树良,许国,吴玉林等. 水轮机活动导叶内部三维固液两相紊流计算及磨损预估[J]. 工程热物理学报,1999,20(5): 584~588.[6] Bozzini B, Marco E. Evaluation of Erosion Corrosion inMultiphase Flow Via CFD and Experimental Analysis[J].Wear,2003,255: 237.[7]吴成红,甘复兴. 金属在两相流动水体中的冲刷腐蚀[J]. 材料保护,2000,33 (4): 33~35.[8]郑玉贵,姚治铭,龙康等. 液/固双相流冲刷腐蚀实验装置的研制及动态电化学测试[J].腐蚀科学与防护技术,1993,5(4): 286~290.[9] Rogers P, Hutchings M, Little J. Coatings and SurfaceTreatments for Protection Against Low-Velocity Ero- sion-Corrosion in Fluidized Beds[J]. Wear,1995,186:238.[10]曾孟秋. 常顶空气冷却器失效原因探讨[J].石油化工腐蚀与防护,2003, 20(1): 30~32.Numerical Simulation for Erosion-Corrosion Damage andStructure Optimization of High Pressure Air Cooler TubesDAI Zhen,SHEN Shi-ming(College of Mechanical and Power Engineering,Nanjing University of Technology,210009,China)Abstract:For the leakage of high pressure air cooler tubes caused by corrosion, the effect of hydrody-namic erosion on process of corrosion is analyzed by CFD simulation that is used to simulate actual flow in high pressure air cooler tubes of one corporation. For finding the exact position that was badly damaged by erosion-corrosion, standard k-ε turbulence model and SIMPLEC method are adopted. The numerical results are in good agreement with the inspection of tube. Furthermore, the flow characteristics in tubes of different transition structures is studied, which would provide helpful reference for the improvement of air cooler tubes.Key words:Air cooler,Tubes,Erosion-corrosion,CFD simulation,Structure optimization(下转第127页)何军山等:高速摄像仪在落棒试验中的应用及展望 127技术已较为成熟,新的高速摄像仪可以开发图像信息自动化处理技术,自动读取速度,自动测量机电延迟时间、落棒时间。