为研究煤液化单元中典型装置——高压差调节阀的冲刷腐蚀现象,采用CFD模拟技术,基于离散相模型(DPM)、RNG k-ε湍流模型和磨损模型,对调节阀展开流场特性和磨蚀计算。讨论了阀门开度、结构、介质特性、工况条件对调节阀磨损的影响,结果表明磨损主要发生于阀芯与阀座之间的区域,该处的固相浓度高,流速大是造成磨损主要原因。计算结果与生产现场现象一致,说明模拟分析具有可行性与准确性。 结果与分析4.1速度分布图3是调节阀在85%开度下的速度分布云图，最高速度在阀座阀芯之间包括喉管的位置，最高达到121m/s，高流速的流体介质包含高硬度的固体颗粒在该处势必造成巨大冲击，是磨损产生的主要原因。图3调节阀在85%开度下的速度云图4.2湍流强度与壁面剪切力图4为调节阀中间截面上湍流强度云图，在阀芯与阀座间区域处存在最高湍流强度，对比壁面剪切应力云图（图5），同一区域也出现最高壁面剪切应力，这是由于该处流通截面突然变小，调节阀冲刷腐蚀规律-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港液压滚圆机滚弧机折弯机流速急剧升高，湍流强度随之增大，流动介质更加频繁剧烈冲击壁面，造成较高的壁面剪切应力，壁面材料会更容易被剥蚀，产生严重磨损。图4调节阀中间截面上湍流强度云图图5调节阀壁面剪切应力云图4.3磨损速率分析图6是阀芯之间截面上的磨损速率云图，在35%的小开度下，阀芯靠近阀入口的位置为迎流面，受到高速入流含固流体直接冲刷，显示出高磨损速率，本文有 公司网站张家港倒角机采集转载中国知网网络整理  http://www.daojiaojixie.org 得到而对侧的磨损速率相对小很多。图6阀芯磨损速率分布图7是阀座壁面上的磨损速率云图，在85%的大开度下，阀座磨损最大值在阀入口的远端，而近端相对较小，经过对固粒的轨迹进行分析（图8），相对阀入口远端的阀座壁面处固体颗粒浓度较高，相对的一端浓度较小，颗粒轨迹出现“真空区”，表明该处固粒的浓度较小，出现频率低，也就造成对壁面的冲击、切削作用较小，从而导致较小的磨损速率。结合现场实际阀座磨损情况（图9），磨蚀严重区域与模拟结果一致，实际工况下该调节阀阀内件寿命仅为数百小时，根据模拟计算得到的平均磨损速率达0.01mm/h左右，与实际磨损速率基本一致，验证了数值模拟的准确性和可行流体机械29图8颗粒轨迹图9阀座的磨蚀5调节阀磨蚀规律研究5.1阀门开度阀门开度会影响阀芯阀座空隙处的流速，开度越小，流速相对越大，固体颗粒的速度随之增大，因而颗粒的动能越大，并且空隙处的颗粒浓度也会随着开度的减小而提高，更多的颗粒会以更高的能量冲击阀内件，造成更高的磨损速率，图10是15%，35%，65%，85%开度下的最高磨损速率图，15%开度时的最高磨损速率比35%时的最高磨损速率高一个数量级。图10不同开度下的最高磨损速率5.2入口流速入口流速会直接影响颗粒的运动速度，与阀门开度的影响类似，图11为入口流速为3，5，7，10m/s时的最高磨损速率，入流速度大于5m/s时，最高磨损速率急剧上升。图11不同入流速度下的最高磨损速率5.3颗粒形状系数固体颗粒形状的改变将影响其运动规律、与连续相流场的相互作用以及与壁面碰撞过程中对靶材的切削作用，在其他属性一样的情况下，外形尖锐的颗粒较外形圆润的颗粒造成更严重的磨损，图12为4种固体颗粒形状系数的最高磨损速率，“1”表示颗粒为标准球体。图12不同颗粒形状系数下的最高磨损速率5.4阀芯角度阀芯与阀座的结构改变会造成阀内流体介质流动特性的改变，进而导致颗粒运动轨迹的改变，本文研究的高压差调节阀原始的阀芯角度为90°（见图13）。图14种开度下的最高磨损速率图，从图中可见，随着阀芯角度θ的增大，最高磨损速率逐渐升高，图中A处即阀座内壁转角的角度逐渐减小，该处流道的过调节阀冲刷腐蚀规律-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港液压滚圆机滚弧机折弯机本文有 公司网站张家港倒角机采集转载中国知网网络整理  http://www.daojiaojixie.org