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.     

超音速吹灰压力与偏转角对锅炉管束磨损的影响

采用CFD数值模拟方法和经典磨损模型对超音速吹灰过程气固两相流分布及其引起的锅炉管束磨损进行模拟分析,研究吹灰器喷口轴线与管排壁面相切时吹灰压力及喷管偏转角度的影响。采用文献试验结果对CFD模型进行验证。结果表明:当压力从0.6 MPa增至1.6 MPa时,射流出口速度、飞灰颗粒与管壁面的平均碰撞速度和频率均有不同程度增大,管壁最大磨损率增大1.88倍。而当吹灰角度从0°增至60°时,射流出口速度、飞灰颗粒与管壁面的平均碰撞速度和频率均有所减小,锅炉管壁面的最大磨损率减小近57倍,磨损范围变大。     

600MW机组锅炉省煤器出口后包覆管磨损分析

采用三维模型对600 MW锅炉内部气固两相流场进行模拟,研究锅炉烟道烟气流场分布、飞灰运动和浓度分布等因素对烟道尾部锅炉管束的磨损的影响.根据模拟分析的结果,提出相应的防磨优化措施.研究结果表明,受附壁效应的影响,后包覆管处靠近后墙和侧墙的烟气中飞灰浓度较大,同时,由于烟道尾部气流通道变窄,气流速度增大,使颗粒在后包覆管上碰撞速度增大,管束上方气流速度最大值达到15 m/s,而颗粒在管束上碰撞最大速度也超过10 m/s,因此,引起后包覆管处磨损速率较大,第1层管束较大面积内磨损速率达到1 mm/a,最大值达到3 mm/a.     

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.     

不同粒径飞灰对顺列管束磨损的非线性特性研究

基于计算流体力学理论对直径为45~100μm飞灰颗粒冲刷顺列管束进行了数值研究。运用了颗粒-壁面反弹模型来准确预测颗粒轨迹,采用磨损模型定量计算了各排管子的磨损量。计算结果表明,管排受到的颗粒撞击率随着粒径的增大而增加,第一排管子的磨损量随粒径增大而增加;但自第二排管起,随着颗粒直径的增大,管子受到的磨损量呈现先增大后减小的趋势,即存在一个特定的飞灰粒径,使得管排的磨损恶化。为锅炉尾部顺列管束防磨提供理论依据。     

反循环钻进中水龙头弯管磨损数值模拟

针对反循环钻进中水龙头弯管磨损失效问题,应用计算流体动力学方法对水龙头弯管内气固两相流场进行数值模拟,研究弯管内岩屑颗粒的运动轨迹及壁面磨损分布,并进一步分析岩屑特性对壁面磨损的影响.研究结果表明:气固两相流经过弯管时,岩屑与壁面在弯管30°,90°和150°转角位置存在碰撞集中区,对应形成3个壁面磨损区,其中30°转角位置磨损最严重,形成刺漏点;此外,岩屑颗粒特性对弯管磨损存在影响,随颗粒速度或质量流量的增大,弯管磨损速率显著增大;随颗粒直径增大,磨损速率先增大后减小;颗粒密度对弯管磨损影响不明显.     

顺列光管式省煤器管束间飞灰颗粒撞击率的模拟研究

以顺列光管式省煤器为研究对象,针对不同横向管距和纵向管距的顺列光管管束以及不同速度、粒径的飞灰颗粒,利用CFD软件平台对省煤器管束烟气流场进行气固两相流数值模拟研究。通过数值计算,得出了烟气颗粒横掠顺列光管管束的运动规律。研究结果可为锅炉尾部顺列布置的卧式省煤器减轻磨损提供参考。     

余热锅炉沉降室内烟道磨损特性研究

沉降室是余热锅炉中关键的除尘部件,在锅炉运行过程中,进入沉降室的换热烟气会夹杂大量烟气颗粒,高速的烟气颗粒撞击烟道壁面,造成了烟道壁面的磨损。本文基于EDEM-Fluent耦合计算的方法研究了余热锅炉沉降室内烟道的磨损特性,设置烟气流含尘浓度为55 g/Nm3,烟气颗粒粒径为1 mm,密度为2500 kg/m3。对比分析了0.8Vt, 1.0Vt和1.2Vt三种不同进气负载下烟道各截面的流场特性与烟道内的颗粒分布,同时引入Archard磨损模型得到烟道各部位的磨损量分布。结果表明,二号灰斗的相对磨损量从28%增加到37%,挡灰板上部的相对磨损量由20%增加到27%,而一号灰斗的相对磨损量从17%下降到9%。磨损量变化的原因可归因于烟气流速和颗粒分布的变化。烟气流从入口处进入沉降室后速度先增加后降低,在二号灰斗以及挡灰板处流速达到最大值,且二号灰斗处形成了纵向的旋流,一部分颗粒随烟气流快速上升与壁面发生碰撞,这使得在各工况下,二号灰斗的处的磨损程度均明显大于其余部位。同时负载的增加还使得颗粒的分布呈现向三号灰斗处积聚的趋势,从一号灰斗处沉降的颗粒减少,磨损量降低。大量积聚的颗粒与三号灰斗壁面的碰撞使得三号灰斗的磨损量增加。     

光管错列省煤器几何参数变化对磨损影响的试验研究

本文在对电站锅炉光管错列布置省煤器受飞灰磨损进行理论分析的基础上，建立了飞灰冲蚀管束磨损特性的数学模型，并通过试验研究求出质量相对磨损量与几何参数之间的函数关系．所得计算式具有实用意义，能对不同几何结构下的光管错列省煤器受磨损程度进行直接比较，可供工程应用时参考．     

90°弯管固液两相流粗颗粒磨损特性的数值模拟

采用计算流体力学(CFD)与离散单元法(DEM)相结合的方法,并将离散随机游走(DRW)模型和颗粒湍流调制模型自定义到相间耦合模型中,研究了模型中各个作用机制对弯管内磨损的影响.结果表明:考虑流体与颗粒的双向耦合作用是模拟粗颗粒两相流动和弯头磨损预测的必要条件;升力对颗粒分布及磨损有较大的影响,而其他次要力影响可忽略不计;重力施加方向不同导致最大磨损率增大20%,但磨损规律相似,最大磨损位置都在约弯头85°处;颗粒在大体积分数工况下,颗粒在弯头的局部聚集使颗粒间碰撞占主导机制,但随着体积分数降低,湍流调制对磨损预测产生一定影响.