扭曲管內(nèi)流態(tài)化粒子對壁面的磨蝕及碰撞動力學研究.pdf

1、應用液固兩相流技術是換熱設備除防垢與強化傳熱的重要手段，應用換熱扭曲管誘導流態(tài)化粒子是液固兩相流技術的重要組成部分，粒子相對壁面污垢的去除與其碰撞磨蝕特性密切相關，粒子對管壁污垢的去除實際上就是粒子對管壁面的碰撞磨蝕作用，分析液固兩相流的換熱扭曲管內(nèi)固相顆粒對壁面的磨蝕問題是有必要的，本文從粒子對壁面碰撞磨蝕的角度做了以下工作：
　　采用 Fluent軟件對扭曲管內(nèi)流態(tài)化粒子于壁面的碰撞磨蝕進行模擬，作五因素（流體流速、扭曲管橢圓

2、度、扭曲管導程、粒子粒徑、粒子濃度）、二水平操作參數(shù)的正交分析，獲得不同操作參數(shù)下扭曲管內(nèi)流態(tài)化粒子對管壁的平均磨蝕率以及對平均磨蝕率大小影響的主次因素。
　　針對扭曲管內(nèi)螺旋流誘導的流態(tài)化粒子對其管壁碰撞磨蝕的面磨蝕不均勻性，對五因素二水平的操作參數(shù)進行優(yōu)化以獲得流態(tài)化粒子對管壁面磨蝕均勻性較好的操作參數(shù)，以避免粒子相除垢盲區(qū)。模擬結果表明：在給定的操作參數(shù)范圍內(nèi)有兩組操作參數(shù)（I、II）使得粒子對壁面的面磨蝕均勻性較好，其平均

3、磨蝕率不低，優(yōu)化的面磨蝕均勻性較好的兩組操作參數(shù)其粒子于扭曲管迎流面、背流面的磨蝕率差值縮小，但不可避免的是粒子對扭曲管入口直管段以及過渡段的碰撞磨蝕率很小。
　　通過EDEM與Fluent耦合方法對扭曲管內(nèi)流態(tài)化粒子的運動進行數(shù)值模擬，獲得與粒子碰撞相關的動力學參數(shù)，從細觀尺度上獲得扭曲管內(nèi)流態(tài)化粒子對壁面的平均磨蝕率以及面磨蝕均勻性的力學解釋，粒子對壁面的碰撞力大從而平均磨蝕率大，粒子對壁面的碰撞概率高從而面磨蝕均勻性好。