600MW机组锅炉管排偏斜引起的磨损模拟分析

以商用软件Fluent为平台,运用用户自定义函数(UDF)模拟分析600 MW机组锅炉低温再热器管排发生偏斜对气固两相流场分布、飞灰运动轨迹、碰撞速度等的影响,进一步研究飞灰碰撞造成的管束磨损分布.研究结果表明:当管排偏斜角从1.6°增加到6.5°,管排通道内最大气流速度由16 m/s增至20 m/s,最大飞灰质量浓度由5.8 g/m3增至6.8 g/m3.同时颗粒平均碰撞速度增大,较多颗粒平均碰撞角集中于最大磨损发生角附近,造成偏斜管束年磨损量有较大增加.     

韧性金属材料冲蚀磨损机理的研究

在不同的冲击速度和冲角下对一种韧性金属材料(45钢)进行了冲蚀磨损实验,用金相方法和扫描电镜考察了试样上单个冲蚀坑和稳态冲蚀表面的形貌。根据实验结果并结合前人的工作,分析了韧性金属材料的冲蚀机理,提出了一个相应的冲蚀磨损理论模型。     

超音速火焰喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层的冲蚀磨损特性

实验研究了燃气流量、氧气流量和喷涂距离对超音速火焰 (HVOF)喷涂Cr3C2 NiCr涂层冲蚀磨损性能的影响 ,在对不同角度冲蚀后涂层表面和横截面结构分析的基础上 ,探讨了其冲蚀磨损失效机制 .结果表明 :Cr3C2 NiCr涂层的冲蚀磨损呈现脆性材料的冲蚀磨损特征 ,在 90°冲蚀率最大 ;磨料冲击引起的裂纹沿涂层内粒子界面萌生、扩展并最终导致粒子剥落 ,是涂层主要的冲蚀磨损机制 .     

盐碱溶液对混凝土碳化性能的影响

基于盐碱寒冷地区的工程环境与混凝土的配制特点，模拟配制了盐碱（SA）溶液，对水灰比、含气量和粉煤灰掺量三个因素对混凝土碳化性能的影响进行了正交试验研究．结果表明：水灰比、含气量和粉煤灰掺量三个因素对混凝土碳化性能影响的顺序是水灰比最大，含气量次之，粉煤灰掺量最小；盐碱溶液侵蚀产生膨胀性裂缝和溶解碱组分的双重作用，改变了水灰比、含气量和粉煤灰掺量影响混凝土碳化性能的顺序，即水灰比最大，粉煤灰掺量次之，含气量最小；无论经过盐碱溶液的侵蚀与否，各因素影响混凝土碳化性能的规律是一致的，即随着水灰比、含气量、粉煤灰掺量的增加，碳化深度增大．     

1Cr9Mo钢高速气-固两相流冲蚀磨损

采用自制的激波驱动气-固两相流冲蚀磨损试验装置,选取SiO2、Al2O3和SiC颗粒,对煤化工常用材料1Cr9Mo钢进行高速气-固两相流冲蚀磨损试验研究.结合试件表面冲蚀磨损形貌,分析冲击速度、冲击角度、颗粒硬度、颗粒粒径、试件温度等因素对材料的冲蚀磨损率的影响.结果表明:在20 ℃和400℃下,1Cr9Mo钢的最大冲蚀磨损率均出现在15°～25°的冲蚀角之间,体现出典型塑性材料的冲蚀磨损特征;低角度冲蚀时磨损机理以颗粒的切削作用为主,高角度冲蚀时颗粒垂直撞击材料表面产生凹坑并致使凹坑周围的片状物碎屑从材料表面剥离;试件冲击速度指数在2.3 ～3.2范围内,磨损率受颗粒硬度影响较大;在相同冲蚀条件下,硬度较高的Al2O3和SiC颗粒对试件的磨损率比SiO2颗粒高一个数量级;磨损率随颗粒粒径的增大呈现先递增后下降的趋势;在400℃时SiO2颗粒对试件的冲蚀磨损率明显提高,磨损率最大值约为20℃时的3倍.     

渐缩型气动喷砂喷嘴冲蚀模拟分析

为研究气动喷砂枪喷嘴喷射颗粒对自身造成的冲蚀磨损情况,通过选取渐缩型气动喷砂喷嘴为研究对象,运用CFD软件对其内部流场及颗粒运动特性进行模拟分析;通过改变收缩角度、颗粒粒径及颗粒质量流率进一步分析影响喷嘴冲蚀速率变化的规律。结果表明:喷嘴的冲蚀区域主要集中在收缩段及收缩段与出口段交界面处;以收缩角度为30°、45°、60°的喷嘴为例,随收缩角度的增加,冲蚀区域出现"逆向发展";随颗粒粒径的增加,喷嘴最大冲蚀速率呈现先下降后上升的"U"形变化趋势,且其最低点所对应的粒径与收缩角度成反比;随颗粒质量流率的增加,喷嘴最大冲蚀速率呈上升趋势,但并未呈现线性关系。     

临界CO2 传输中水合物对弯管冲蚀规律分析

管道输送超临界CO2过程中,受含汽量条件影响而形成的CO2固体水合物颗粒会对管壁造成冲蚀.研究水合物颗粒在不同条件下对弯管管壁的冲蚀规律对CO2的安全输送有重要意义.利用COMSOL Multiphysics软件分析超临界CO2输送管道的弯管段的固液两相流的流场规律,研究不同流速、不同粒径、不同弯曲角度下固体水合物对管壁的冲蚀规律.结果 表明,流动速度和粒子粒径的增加会使固体水合物对管壁的冲蚀更严重,使冲蚀区域的分布位置往弯管外侧管壁集中;弯管角度发生变化时,碰撞时粒子的入射方向与壁面的夹角发生改变,造成了冲蚀区域和程度的不同,直角弯管更易受到水合物粒子的冲蚀破坏.     

MgSO4环境对混凝土强度影响的试验研究

以掺有粉煤灰和不掺粉煤灰的两组混凝土试块作为研究对象,通过室内模拟试验研究了不同浓度硫酸镁溶液侵蚀环境下,混凝土试块抗压强度及峰值应变随龄期的变化规律。由试验可知,混凝土强度的增长随着时间的增长呈现先增大后缓慢增长的趋势。相同龄期下,随着硫酸镁溶液浓度的增加,试块峰值应变先增大后减小,并且得到粉煤灰的掺入对试块力学性能有一定程度提高。     

硒元素在低热值电厂燃烧残余物中的分布与环境贡献

对煤泥、煤矸石低热值电厂的不同燃料、除尘器飞灰及渣中痕量元素硒进行研究。化学分析表明,硒在颗粒较粗的除尘器飞灰中亏损,而在细颗粒飞灰中显著富集.粗、细飞灰含硒量的差异与飞灰的颗粒大小和形态有关,细小飞灰中存在较大比例的蜂窝状结构,增加了比表面积,吸附能力显著提高.由于锅炉构造和燃烧特征不同,与煤粉炉相比,循环流化床锅炉底渣中硒的亏损更加强烈.通过物质平衡计算,燃烧后的硒近80%～90%存在于除尘器飞灰当中;6.60%～15.23%的硒随气流和烟气细飞灰直接排放入大气;渣中硒含量较低,对于环境的影响很小.脱硫剂石灰粉的使用,在燃烧过程中产生的CaO不仅吸收了SO2还可与高温产生的SeO2气体进行反应,将大部分硒捕获在除尘器飞灰中,降低了硒的挥发性.然而排放入大气的硒活性最高,随着电厂的运行,排放量亦将非常显著,应进一步加以控制.     

含砖粒再生混凝土悬臂梁阻尼性能试验与分析

采用悬臂梁自由振动衰减法研究含砖粒再生粗骨料取代率、水胶比、粉煤灰掺量和试件尺寸对含砖粒再生混凝土弹性阶段阻尼性能的影响规律.结果表明:含砖粒再生混凝土阻尼比随含砖粒再生粗骨料取代率的增加而增加,当含砖粒再生粗骨料取代率为100％时,阻尼比随水胶比和粉煤灰掺量的增加而增加;含砖粒再生混凝土较普通混凝土对振动加速度响应衰减更为敏感;试件尺寸对含砖粒再生混凝土阻尼比的影响较小.建立了含砖粒再生混凝土阻尼比与抗压强度的关系计算式.随着取代率的增加,试件超声波波速逐渐降低,且超声波波速与阻尼比相关性较好.最后,给出了考虑含砖粒再生粗骨料取代率的再生混凝土阻尼比与超声波波速的回归方程.     

采用内嵌边界方法模拟错列管束的磨损

采用内嵌边界方法,模拟研究了不同Stokes数St的煤灰颗粒穿过槽道中10×11错列不锈钢管束时的运动情况及其对管束的磨损规律.其中,流场与管束之间的耦合采用内嵌边界技术描述,颗粒的运动采用拉格朗日轨道模型求解.结果表明,不同St的颗粒有不同的运动特点,对管束造成的磨损也不同.第1排管束的平均磨损量在St=0.01,0.1时都较小,此后磨损量随着St的增大而增大.St=0.1时,第1排圆管的磨损量最小.靠近槽道壁面两列管束的平均磨损量大于中间管束,需加强防磨措施.     

燃煤飞灰单极荷电对纤维滤料过滤性能的强化

细颗粒物的单极荷电能够改善细颗粒物被纤维滤料过滤的性能.本文设计搭建了由线板式预荷电器和纤维滤料集尘装置组成的复合静电增强过滤实验平台,分别研究了在不同荷电类型、不同荷电电压以及不同过滤风速三种工况下,单极荷电的燃煤飞灰颗粒被聚苯硫醚(PPS)纤维滤料捕集时捕集效率及阻力特性的变化规律.结果表明,随着荷电电压的升高,过滤风速的下降,纤维滤料对荷电燃煤飞灰颗粒物捕集效率提高的同时压差增量减小,且压差增长速率明显降低.粒径越小,过滤效果增加越明显,且负荷电提高效果优于正荷电.     

P110油管用钢液固两相流体冲蚀实验研究

在油气井压裂改造过程中,高速含砂流体引起的冲蚀是油管失效的重要原因之一。利用自制的喷射式冲蚀实验装置,以3.5wt%NaCl含砂流体为介质,研究了油井管常用的P110油管用钢冲蚀速率随冲蚀时间、介质流速和含砂量的影响。研究结果表明,在冲蚀时间60~90 min时,P110钢材的冲蚀速率趋于稳定;在传统的纯冲刷磨损公式E=KVn基础上,增加了腐蚀因子M对公式进行修正,与实验数据尤其是低流速时的实验数据拟合误差减小;砂含量在25 kg/m3时,冲蚀速率达到最大;继续增加含砂量时,颗粒之间碰撞消耗的动能使得冲蚀速率先减小,然后缓慢增加。实验结果为P110油管在新型储层改造中的应用提供了一定参考。     

冲蚀角度对Fe-2.5B耐锌液腐蚀性能的影响

将试样装夹在自制的预设一定冲蚀角度的转盘上进行锌液冲蚀试验,实现流动锌液对试样冲蚀表面0°、30°、60°和90°冲蚀角下的冲刷腐蚀。结果表明:在圆盘转速为70r/min,冲蚀时间为24h的条件下,Fe-2.5B合金(质量分数,%)的冲蚀率随冲蚀角度的增加而逐渐降低,并在高角度下呈现急剧降低的趋势;而316L不锈钢的冲蚀率在冲蚀角为30°时最大,冲蚀角为90°时最小,表现出典型韧性材料的冲蚀率特性。Fe-2.5B合金在流动锌液中的冲蚀率仅为316L不锈钢的33%~38%,其优异耐锌液冲蚀性能依赖于Fe-B合金中网状Fe2B相对流动锌液的阻挡效应。同时,一定韧性相基体的存在对Fe2B在冲蚀过程中起到支撑作用,进而表现出该合金中两相结构在锌液冲蚀中的"腐蚀协同效应"。此外,冲蚀角度的增加造成锌液流速在试样表面的切向冲刷分量弱化而法向冲击分量强化,这使得冲刷对最外层疏松ζ-FeZn13相的移除作用减弱。强的传质过程随冲蚀角度的增加不断弱化,从而使网络状组织结构的Fe-B合金在锌液中的冲蚀率明显降低。     

粉煤灰对水泥稳定碎石抗冲刷性能的改善

针对水泥稳定碎石基层在使用过程容易发生冲刷破坏问题,通过冲刷试验研究了不同粉煤灰掺量对水泥粉煤灰稳定碎石混合料抗冲刷性能的影响规律,分析粉煤灰对水泥稳定碎石抗冲刷性能的改善。结果表明:掺加一定量的粉煤灰可以明显改善水泥稳定碎石混合料的抗冲刷性能,最佳掺量为10%;在最佳掺量时,水泥水化形成的Ca(OH)2与掺加的粉煤灰可以充分反应,生成的大量凝胶可以使结构整体变得更加致密,增强水泥稳定碎石颗粒与颗粒之间的粘聚力,使水泥稳定碎石整体强度增大,进而提高混合料的抗冲刷能力。     

不同攻角状态下TC4合金的固体粒子冲蚀行为研究

通过固体粒子冲蚀试验,对比研究了不同攻角下TC4合金的冲蚀行为。试验结果表明,TC4合金在小攻角(30°)冲蚀状态下的冲蚀率要明显高于其大攻角(90°)状态下的冲蚀率。在小攻角冲蚀状态下,TC4合金的冲蚀机制主要以切削冲蚀和犁沟冲蚀为主,而其在大攻角下的冲蚀机制则以多冲型疲劳破坏为主。     

大掺量粉煤灰混凝土的试验研究

采用普通原材料,通过正交试验,研究了粉煤灰掺量对混凝土强度的影响,并给出了大掺量粉煤灰混凝土优选配合比。试验结果表明:粉煤灰掺量不是影响混凝土强度的主要因素;采用32.5R普通硅酸盐水泥、粉煤灰和常规减水剂可以配制强度为60 M Pa混凝土,其粉煤灰掺量可达50%。     

纳米蒙脱土对环氧树脂胶黏涂层性能的影响

研究了MMT-0、MMT、粉煤灰、B4C作为填料在环氧树脂胶黏涂层中的作用。在WE／30液压万能试验机上测试其剪切强度，得出最佳配比是：MMT为5％，MMT-0为50％，粉煤灰为l50％，B4C为125％，在罐式浆体冲蚀磨损试验杌上测试了最佳配比时涂层的冲蚀磨损率。结果表明：MMT作填料时剪切强度高，冲蚀磨损率低。     

多孔氧化铝陶瓷内高温流体的流动及传热特性

通过仿真模拟的方法研究了模拟烟气、水蒸气及含尘烟气三类高温流体在多孔氧化铝陶瓷材料内的流动及传热特性。结果表明:随孔隙率增大,流体平均流速加快,流体进出口温降逐渐减小。三类流体中,水蒸气流速最大,在最大孔隙率下其流速达到66.64 m/s;烟气温降最显著,当孔隙率为0.3时,其进出口温差达到最大值85.6 K。随压差的增大,流体流速加快,其中受粉煤灰颗粒影响的含尘烟气流速增幅较小,流速仅从0.23 m/s增至0.93 m/s;另一方面,压差增大导致流体与壁面的热传导减少,模型内流体温降减小。含尘烟气流体扰动较大,当增大孔隙率和压差时,流速呈线性增长;尽管粉煤灰颗粒的存在强化了传热,但流体分子间的相互作用使得含尘烟气温度变化显著。     

粉煤灰对混凝土热膨胀系数的影响

为了探讨了粉煤灰对混凝土热膨胀系数的影响,采用颗粒表面密封法和压汞法研究了不同品种的固相颗粒、孔隙率和龄期对水泥石热膨胀系数的影响,并采用扫描电镜和能谱分析验证了表面密封法的可靠性.实验结果表明:不同品种的固相颗粒对水泥石热膨胀系数的影响大小依次为Ca(OH)2、粉煤灰、水泥熟料、CSH凝胶;水泥石的总孔隙率随龄期的增长而减小;混凝土热膨胀系数随水化龄期的增长而升高,随粉煤灰掺量的增加先升高后降低;粉煤灰对混凝土的热膨胀系数有明显影响.