高炉渣颗粒绕流异形管磨损过程的数值模拟

发布时间：2025-03-19 04:01

　　 采用离散单元法模拟了颗粒绕流圆形、椭圆形、六边形、菱形和三角形五种换热管的磨损情况,追踪了颗粒在换热管近壁区的运动,计算了换热管的累积能量与磨损量.结果表明:颗粒绕流时在换热管底部均会形成空隙区,其中颗粒与圆形管接触最充分,空隙区面积占总面积的比例最小,为5.8%,三角形管空隙区面积占总面积的比例最大,为57.7%;每种管形的切向累积能量均大于法向累积能量,切向累积能量从小到大依次为:圆管,椭圆管,六边形管,菱形管,三角形管,且三角形管的切向累积能量为圆管的13倍;20 s内圆形管累积磨损量最大,椭圆形管、菱形管、六边形管的累积磨损量依次增大,三角形管累积磨损量最小,每种管形的最大磨损区域位于管侧壁面中心轴附近.

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【部分图文】：

图1 颗粒接触模型

图1为两颗粒接触模型,半径分别为R1、R2的两球形颗粒发生弹性接触,忽略颗粒间的粘结力.法向重叠量α的计算公式为[16]:α=R1+R2-│r1-r2│(3)

图2 换热装置简化模型

本文原始的物理模型为自流床余热锅炉,模拟试验中采用简化后的模型,如图2所示.中心管为研究对象,为消除壁面效应,在壁面设置半管.模拟过程分为加载和卸载两个过程.装载时在中心管上方建立颗粒工厂,随机生成颗粒,在重力作用下充满整个装置,然后将颗粒与中心管的接触模型设置为Hertz-Mi....

图3 转杯法粒化高炉渣颗粒

选取45#钢作为换热管材料.颗粒材料为高炉渣,如图3所示.转杯法离心粒化后得到的高炉渣直径范围为2～5mm,试验取高炉渣颗粒直径为2.5mm,球形度为0.85.模拟中材料的物性参数,颗粒与颗粒、颗粒与几何体相互作用系数通过实验测定,如表1所示.表1模拟参数Table1S....

图4 不同管形的颗粒轨迹

从图4中看出颗粒流过换热管后在管下方形成空隙区,由于管截面不同,流过不同形状的换热管时所形成的空隙区大小不同.通过计算得到五种管形的空隙区域面积所占总表面积的比值,如表2所示.表2中的结果显示颗粒绕流菱形管时所形成的空隙区域面积所占比例最小,三角形管最大.表2五种管形空隙区面积....

本文编号：4036627