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首页煤液化减压阀组冲蚀磨损数值模拟与优化策略
本文主要探讨了煤直接液化过程中减压进料阀组的数值模拟与优化技术。研究针对的是煤液化减压塔进料前的角阀、球阀以及相连的管道系统,这个系统在高压操作环境下容易遭受冲蚀磨损问题。作者采用了雷诺-纳维-斯托克斯(RNG k-ε)湍流模型,结合蒸发-凝结模型和随机轨道模型,构建了一种经过高温冲蚀磨损实验验证的冲蚀磨损模型。通过数值计算,他们分析了角阀在典型开度下的流速、相分率(液体和固体颗粒的比例)和壁面磨损率的分布规律,揭示了空化现象如何影响阀组内部的流体动力学行为。 发现的关键点包括:当阀芯头部流速增加和压力降低时,可能发生汽-液转换,导致局部空化。空化现象会减小阀组的有效传输面积,使得流体介质速度上升,增强了固相颗粒对阀壁的拖曳作用。这种高速的颗粒碰撞是造成球阀端面和出口管道冲蚀磨损的主要原因。通过对比不同入口角度的角阀与球阀位置对磨损速率的影响,研究人员提出了优化方法,旨在改进阀门设计以减少磨损和提高设备的使用寿命。 本研究不仅提供了深入理解减压进料阀组工作原理和失效机制的视角,也为实际工业操作中的故障预防和性能提升提供了科学依据。此外,文章还强调了数值模拟在工程实践中的重要性,它能够帮助工程师在设计阶段预测和控制潜在的磨损问题,从而节省成本并确保系统的稳定运行。整个研究过程遵循了严格的科研方法,从理论模型建立到数值仿真,再到实验证据的验证,展示了严谨的科学研究态度。
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