包鋼礦漿管道三通和變徑管部位數(shù)值模擬及磨損預(yù)測研究.pdf

1、包鋼白云鄂博礦漿管道是目前國內(nèi)壓力最高、管徑最大、輸送能力最強(qiáng)的長距離鐵精礦漿輸送管道，它的投產(chǎn)運(yùn)行給包鋼集團(tuán)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。然而，由于礦漿與管壁產(chǎn)生的磨耗行為以及管道時(shí)常出現(xiàn)惡劣運(yùn)行工況等原因，導(dǎo)致管道局部組件內(nèi)壁嚴(yán)重磨損，引發(fā)惡性事故，給生產(chǎn)運(yùn)行造成危害，對職工的人身安全構(gòu)成威脅。
　　本文針對此種情況，利用 FLUENT軟件對鐵精礦漿管道三通管和變徑管兩種易磨損管件進(jìn)行了液固兩相流模擬仿真，使用UDF將磨損模型寫入FL

2、UENT軟件，得到管壁磨損云圖，結(jié)合管內(nèi)流場云圖找出磨損較為嚴(yán)重的區(qū)域及磨損規(guī)律；通過對兩種管件的磨損量監(jiān)測，驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性。同時(shí)，通過改變礦漿濃度和粒徑大小，對三通和變徑管的磨損情況及變化規(guī)律進(jìn)行分析。研究表明：
　　1）礦漿管道三通管磨損較為嚴(yán)重的區(qū)域主要分布在兩個(gè)出口管道靠近管道底部距中心軸0.2m的位置，且磨損率達(dá)到峰值，并以左右兩個(gè)峰值為中心向外擴(kuò)散，形成兩片磨損較大的區(qū)域，區(qū)域半徑約為0.2m。實(shí)際布控測量這

3、兩個(gè)位置，發(fā)現(xiàn)0.2m處的壁厚在整個(gè)三通管中最薄，說明數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)際磨損情況基本吻合，證明了模型假設(shè)的合理性，驗(yàn)證了數(shù)值模擬磨損預(yù)測的可行性。
　　2）礦漿管道變徑管與三通管相比，整體磨損程度較小，在變徑段與小管徑直管連接處磨損最嚴(yán)重，實(shí)際監(jiān)測得到，在變徑管中此處的內(nèi)壁最薄，與數(shù)值模擬情況基本一致；隨著礦漿進(jìn)入小管徑直管，由于湍流動(dòng)能和壁面切應(yīng)力突然增大，導(dǎo)致礦漿對管壁的磨損增大，從連接處到之后0.1m處的管壁磨損仍然嚴(yán)重。因