基于Fluent的气力输送弯管磨损分析
基于FLUENT的输油管道弯头冲蚀模拟分析与防控措施研究

-8.84θ3 Af
+7.33θ4
-1.5θ5)·u2p.6
(2)
式中,Rero为管道内侧的冲蚀率,kg/(m2·s);N为 收稿日期:20201118;修回日期:20210304。 碰撞颗粒的数量;mp 为颗粒的质量流量,kg/s;θ 作者简介:滕向松(1992—),男,硕士,毕业于东北石油大学
图 2 输油管道弯头冲蚀率分布云图
3.2 集输压力对弯头冲蚀的影响 在颗粒直径为 50μm,流速分别为 2,4,6和 8
m/s的条件下,对管径为 60mm的弯头进行冲蚀 模拟,考察集输压力对管道弯头冲蚀的影响,模拟 结果见图 3。由图 3可见,随着管道集输压力的 增 大,弯 头 处 的 冲 蚀 率 总 体 呈 现 出 下 降 的 趋 势。 在流速为 2m/s时,弯头内壁的冲蚀率随着集输 压力的升高而下降缓慢;在流速为 8m/s时,弯头 内壁的冲蚀率随着集输压力的增大而急剧下降。 分析认为:在颗粒流速一定时,高压条件下流体携 带颗粒的能力较强,颗粒所受黏性力远大于自身 的惯性力,流体携带的大部分颗粒在与弯头内壁 碰撞后产生滑移,只有小部分的颗粒在与弯头内
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为使模拟结果更加接近实际情况,应尽可能 确保模型设置的参数与输油管道在作业时的工作 参数保持一 致[7]。数 值 模 拟 时 重 点 考 察 了 集 输 压力、流速和颗粒直径等变量对冲蚀的影响。
3 模拟结果分析 3.1 冲蚀磨损分析
通过数值模拟得到管道弯头的冲蚀率分布云 图,如图 2所示。从图 2可以看出,入口处冲蚀磨 损轻微,出口处冲蚀磨损较重,弯头处冲蚀磨损严 重,尤其是其外侧比内侧冲蚀磨损更为严重,其原 因在于:入口处的流体流动方向与管道的轴线平 行,几乎未对管壁产生冲击,在靠近弯头处,由于 管道几何结构与流体流速及压力的突变,固体颗 粒受离心力作用撞击管壁,流体对弯头的冲击作 用加强,弯头处的冲蚀磨损加重,其外侧比内侧更 为严重;另外,固体颗粒与弯头内壁碰撞后由于惯 性继续对管壁进行撞击,在管道出口处形成一段 较为明显的冲蚀集中区域。
浓相气力输送技术中关于堵塞和磨损的处理

浓相气力输送技术中关于堵塞和磨损的处理【摘要】浓相气力被广泛应用在实际输送上,而在输送技术中堵塞和磨损是常见性故障,本文针对问题出现的原因在设计阶段采取必要的预防措施进行分析。
【关键词】浓相气力;输送技术;堵塞;磨损;技术处理气力输送是一种先进输送技术,被广泛应用在实际生活中,得到了良好的技术发展,并逐渐走向成熟阶段。
但是浓相气力输送技术中经常发生堵塞与磨损问题,影响气力输送的正常运行。
对此,根据浓相气力输送技术特点与原理,在设计阶段对堵塞与磨损问题进行技术设计,保证正常运输。
1、浓相气力输送技术气力输送技术包括空气性输送斜槽、压送式、吸送式、浓相气力形式,这几种输送技术气量少、输送量较大、灰气比较高、传输距离长,并且成本低廉等优点集一体的为浓相气力输送技术,其是目前使用范围最广、使用量最大、最普遍的一种气力输灰形式。
2、浓相气力输送技术中的堵塞与磨损成因及处理办法在浓相气力输送技术中,堵塞与磨损问题经常出现,并且属于最不容易处理的技术故障,大约占总气力输灰技术故障3/5以上,在输送过程中,输灰管道高架空,并且管线长,很难对其检查和修复。
因此,需要分析浓相气力输送技术中堵塞与磨损形成原因,进而分析技术处理方式。
2.1浓相气力输送技术中的堵塞问题2.1.1堵塞形成原因在正常浓相气力输灰状态下,浓相气力会产生压缩空气,将管道中悬浮灰携带走。
但是灰本身存在自重,会出现沉降现象。
也就是说接近输送管的管底部分,灰浓度越来越高,由于空气阻力会迫使灰流动速度减慢。
流动速度被迫降低,灰自然沉降到输送管道的底部。
沉降在管道中的干灰数量累积到正常输送周期范围内,不会发生堵塞,可以正常维持输送。
但是输送周期完成后,需要利用吹灰程序吹净管道中的干灰。
如果不按照这种程序进行,而是沉降干灰累积到一定数量,形成管道堵塞,就会阻碍正常气力输送,从而影响整个输送系统的运转。
因此,浓相气力输送技术中产生堵塞的直接原因来自于干灰自身重力作用,长时间过量沉降产生的结果。
气动输送管道磨损状态监测与故障诊断

气动输送管道磨损状态监测与故障诊断在粉煤灰、水泥等物料输送中,采用气动输送管道已经成为一种常见的方式。
然而,管道在长期使用过程中,由于粉尘和物料的摩擦,磨损会随之产生,从而影响管道的使用寿命和运行效率。
如何对气动输送管道进行磨损状态监测和故障诊断,成为了当前研究的热点之一。
一、气动输送管道磨损状态监测方法气动输送管道的磨损状态是通过检测管道内壁的磨损情况来判断的。
目前常用的气动输送管道磨损状态监测方法有以下几种:1、目视检测法目视检测法是指对管道内壁排放物料后,通过人工对管道内部进行目视检测,观察管道内壁的磨损情况。
该方法操作简便、成本低,但存在人为判断不准确、监测效率低等缺点。
2、超声波检测法超声波检测法是通过在管道内壁安装超声波传感器,对管壁进行检测,从而确定管道内壁的磨损情况。
该方法具有非接触、高效率、准确性高等优点,但设备成本高。
3、阻力检测法阻力检测法是通过测量物料流经管道时的阻力大小,从而推断出管道内壁的磨损情况。
该方法操作简单、成本低,但检测结果存在一定误差。
二、气动输送管道故障诊断方法在气动输送管道的使用过程中,由于管道内壁的磨损、管道堵塞、气体压力不稳定等原因,都会导致管道的故障。
如何有效地诊断管道故障,对于管道的安全运行和保持高效率具有重要意义。
1、差压法通过测量管道两端压差大小,可以判断管道内是否存在堵塞。
如果压差过大,则说明管道内存在严重的堵塞现象。
该方法简单易行,但需要安装差压传感器。
2、张力波法张力波法是通过对管道内传播的压力波进行监测,推断出管道内存在的故障情况。
该方法准确性高,但对设备、传感器要求较高,成本较高。
3、噪声分析法噪声分析法是通过对气动输送管道内的声音进行分析,来诊断管道的故障状况。
该方法不需要安装专门的传感器,但对专业人员的技术水平要求较高。
三、气动输送管道磨损状态监测和故障诊断技术的发展趋势随着科技的不断发展,气动输送管道磨损状态监测和故障诊断技术也在不断提高和完善。
基于CFD的排屑管路弯头局部冲蚀磨损研究

Ab s t r a c t :Th e e l b o w a b r a s i o n f a i l u r e o f c u t t i n g — c o n v e y i n g p i p e l i ne i s a c o mmo n p r o b l e m i n g a s d r i l l i ng,wh i c h
石 油
机
械
C H I A P E T R O L E U M M A C H I N E R Y ●钻 井技 术 与 装备
2 0 1 4年
第4 2卷
第 2期
基于 C F D的排屑 管 路 弯 头局 部 冲 蚀磨 损研 究
黄 勇 王雪东 王 京印 张 锐
( 1 .中国石油大学 ( 华 东)石 油工程 学院 2 .辽宁工程技术大学矿业学院)
冲蚀磨 损 ,磨损 区域位 于弯 头 3 0 。 ~ 6 0 。 转角位 置 ,弯 管磨 损速 率 的最 大值 远 高 于其 平 均值 ,说 明
弯管局部 刺漏 要远 早于 弯管 的整体 磨损 失效 。根 据 弯头 磨 损分 布 特 点 ,对 排 屑 管路 弯 头 进行 结 构 改进 ,在 壁 面主要 磨损位 置设 置挡 板 。现场试 验结 果表 明,连 续 钻进 8 0 m,弯 管 没有刺 漏 ,钻 进
s h o w t h a t , wh e n h i g h — v e l o c i t y a i r c u r r e n t c a r r i e s c u t t i n g s t o p a s s t h r o u g h e l b o w,c u t t i n g p a r t i c l e s g a t h e r o n o n e s i d e o f t h e e x t e r n a l wa l l d u e t o t h e e f f e e t o f i n e r t i a l f o r c e.r e s u l t i n g i n t h e e r o s i o n a n d a b r a s i o n o f p i p e l i n e w a l 1 . T h e a b — r a s i o n z o n e i s l o c a t e d i n t h e 3 0 。一6 0 。c o r n e r p o s i t i o n o f e l b o w . T h e ma x i mu m v a l u e o f e l b o w a b r a s i o n r a t e i s f a r l a r — g e t t h a n i t s a v e r a g e v a l u e . T h i s i n d i c a t e s t h a t e l b o w’ S l o c a l p i e r c i n g ・ c a u s e d l e a k a g e i s mu c h e a r l i e r t h a n i t s g l o b a l
浓相气力输送技术中关于堵塞和磨损的处理

由式τwd=I th2ρ/K T lS=9℃3.4.2触头温升的计算:触头表面状态银—氧化镉按未氧化计算。
由公式R j=K j/(9.8F)a式中F———触头接触压力(N);R j———接触电阻(Ω);a———触头接触系数;面面接触触头取a=1;K j———触头材料、表面状态系数;银———氧化镉(未氧化)接触触头取K j=170,触头材料银—氧化镉的软化压降U jr=0.09V,触头接触压降U jy=(1/3~1/2)U jr=0.03V 接触电阻:R j=U jy/Ie=0.03/100=0.0003Ω由F=9.8(K j/R j)=5.6N(此处R j的单位是μΩ)满足接触器触头减少机械磨损和电磨损的原则,在F/Ie=0.04—0.15N/A。
触头温升τjd=τwd[(1+350U jy)/τwd姨]=9·[1+(350·0.03)/3]=40.5℃3.4.3计算接触板端部温升取铜导体的热导率λ=3.9W/(cm·℃),接触板的电阻率ρ=1. 75·10-6Ω·cm。
τjm=τjd+(U jy2/8λρ)=40.5+16.5=57℃小于接线端允许温升65℃,因此接线端温升合格!3.5触头的电动稳定性的校验触头闭合时,电流线在实际接触点附近产生强烈收缩,由于电流从动触头流到静触头时,有些电流线几乎是相互平行的,而且电流方向相反,从而产生触头间相互排斥之力,即收缩电动力,力的大小与电流平方成反比,常用下列公式计算:F d=10-7I2lnS/S0式中F d———收缩电动力(N);S———触头的视在接触面积(cm2),S=0.2·10-2cm2;S0———触头的实际接触面积(cm2);I———10倍额定电流(A)。
当收缩电动力超过触头压力时,触头会分开并产生电弧,然而电弧电阻使电流减小,收缩电动力随之减小,触头又闭合,然后又被电动力斥开,从而导致触头损坏或熔焊。
输气行业管道系统的腐蚀与磨损分析

输气行业管道系统的腐蚀与磨损分析输气行业是目前国内能源领域的重要组成部分,而管道系统作为输气行业的重要设施之一,承担着输送天然气的重要任务。
然而,由于天然气中含有多种酸性物质,以及管道中所受到的压力和温度等因素的影响,管道系统很容易出现腐蚀和磨损等问题。
本文将对输气行业管道系统的腐蚀与磨损进行分析,并探讨相应的防护措施。
在输气行业的管道系统中,腐蚀是一个普遍存在的问题。
由于管道内气体中的含硫物质和氯化物等酸性物质,与管道材料之间发生化学反应,导致管道内壁产生腐蚀。
腐蚀会导致管道内壁的损坏或薄化,从而降低管道的承载能力,甚至引发泄漏或爆炸等严重事故。
为了解决这一问题,输气行业通常采用不同的防腐蚀措施。
一种常用的防腐蚀方法是在管道内壁涂覆防腐蚀层。
防腐蚀层一般由有机涂料、无机涂料或聚合物涂层等材料构成,能有效隔离酸性物质与管道材料的直接接触,从而防止腐蚀。
此外,在现代输气行业中,还采用了一种新型的防腐蚀技术——电化学防腐蚀技术。
该技术通过在管道表面形成一层保护膜,能有效降低管道的腐蚀速率。
除了腐蚀问题,输气行业的管道系统还常常面临磨损的挑战。
管道系统在长期运行过程中,会受到气体流动的冲击和摩擦力的作用,导致管道内壁受到磨损。
磨损问题不仅会影响管道的运输能力,还可能导致管道形状变形、管壁裂缝,甚至发生管道断裂等严重事故。
为了解决磨损问题,输气行业通常采取不同的措施,如选择耐磨材料制作管道、增加管道内壁的光滑度等。
此外,对于输气行业中的高速气体流动情况,还可以采用降低流速、增加流道截面积等方法来减少管道系统的磨损。
综上所述,输气行业管道系统的腐蚀与磨损问题对于输气行业的安全运行和长期发展具有重要意义。
为了解决这一问题,我们可以在管道系统建设时选择耐腐蚀和耐磨损的材料,如高强度低合金钢、不锈钢等,从而提高管道的抗腐蚀和抗磨损能力。
此外,在运行过程中还应定期进行管道的检测和维修,及时发现和解决潜在的腐蚀和磨损问题,确保管道系统的安全稳定运行。
基于气固耦合散粮旋流输送弯管流场特性研究

包 装 工 程第45卷 第5期 ·180·PACKAGING ENGINEERING 2024年3月收稿日期:2023-11-02基于气固耦合散粮旋流输送弯管流场特性研究尚坤,李永祥*,宋海豪,徐雪萌,贾长学(河南工业大学 机电工程学院,郑州 450001)摘要:目的 降低粮食颗粒输送中对弯管的磨损程度。
方法 引入旋流输送,设计一种侧向补气起旋装置。
侧向起旋装置中心轴线与主管道中心轴线的夹角分别为45°、55°、65°,主管道多相流速度固定为20 m/s ,侧向起旋装置气流速度分别为20、30、40 m/s 。
基于散粮气力输送试验平台结合Fluent 软件进行分析,采用CFD-DEM 对粮食颗粒在弯管内输送情况进行仿真,并对比压降、颗粒分布、螺旋迹线等指标。
结果 发现侧起旋装置与主管道夹角为55°,侧起旋装置气流速度为30 m/s 时,颗粒螺旋前进,明显减小与管壁的磨损,输送效果最优,经试验验证,与仿真结果一致。
结论 文中设计的装置明显降低了粮食颗粒输送中对弯管的磨损,运输效果良好。
关键词:粮食颗粒;弯管磨损;起旋装置;CFD-DEM中图分类号:TB48;TH22 文献标志码:A 文章编号:1001-3563(2024)05-0180-08 DOI :10.19554/ki.1001-3563.2024.05.022Field Flow Characteristics of Grain Particle Swirl Conveying Bend Based onGas-solid CouplingSHANG Kun , LI Yongxiang *, SONG Haihao , XU Xuemeng , JIA Changxue(School of Mechanical and Electrical Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China) ABSTRACT: The work aims to reduce the bend wear in the transportation of grain particles. Swirling conveying was introduced and a lateral air supplement rotation device was designed. The angle between the central axis of the lateral rotation device and the central axis of the main pipeline was 45°, 55°, and 65°, respectively. The multiphase flow velocity of the main pipeline was fixed at 20 m/s, and the airflow velocity of the lateral rotation device was 20, 30 and 40 m/s. CFD-DEM was used to simulate the transportation of grain particles in a bend, and indicators such as pressure drop, particle distribution, and spiral traces were compared. When the angle between the side rotation device and the main pipeline was 55°, and the airflow speed of the lateral rotation device was 30 m/s, the particles showed spiral forward, significantly reducing the wear on the pipe wall, and the transportation effect is the best. After experimental verification, it was consistent with the simulation results. The device designed in this paper can obviously reduce the wear on the bend during grain conveying, and has good transportation effect.KEY WORDS: grain particle; bend wear; rotation device; CFD-DEM根据2022年中国国家统计局统计,国内粮食生产总量为68 653万t ,相比2021年粮食生产总量增长368万t ,涨幅为0.5%[1]。
气力输送系统流动特性CFD模拟分析

气力输送系统流动特性CFD模拟分析摘要管道气力输送是方兴未艾的新学科和边缘学科,它是利用有压气体作为载体在密闭的管道中达到运送散料或成型物品。
粉体的气力输送是利用气体为载体, 在管道或容器中输送粉体物料的一种方法, 在气力输送中, 混合介质是气体和粉粒体, 一般使用的气体是空气, 当要求输送的物料不能被氧化时, 使用氮气或惰性气体, 因而属于气固两相流。
本课题采用以实验为主,以理论分析和数值模拟为辅的方法,系统研究T 型分支管道气固两相流输送系统中,整体升扬管道高度对管道内流体变化的流动特性的影响。
后来为了模型更接近实际,本文绘制的T管道模型接近实验管道,主要是模拟分支管道内部流体情况,模拟输送过程中的一种情况并与实验结果对比。
本文主要对气固两相流管网输送的产生历史、国内外发展状况、基本原理和应用等内容进行了较详细的介绍,同时对本课题的研究意义及前景进行详细论述。
在水平T型分支管道中,用压缩空气作为输送介质,在保持气体流量分别为60 m3/h和0.22 Mpa,分别改变发送压力和流量,对流体流动特性的变化情况进行分析和研究。
关键词:气固两相流;管网分流;压降;流体流动特性AbstractPneumatic conveying pipe is a new discipline's burgeoning and the edge discipline, it is used as a carrier gas pressure in the closed pipeline to transport bulk or molding items. Powder pneumatic conveying is the use of gas as the carrier, in a pipe or container conveying of powder material is a kind of method, in the pneumatic conveying, mixed medium is gas and powder granule, the general use of the gas is air, when the materials request can't be oxidation, using nitrogen gas or inert gas, which belongs to the gas-solid two phase flow.This topic based on the experiment is given priority to, with theoretical analysis and numerical simulation is complementary method, system research T branch pipe gas-solid two phase flow conveying system, the overall rally in pipe height changes the flow characteristic of fluid inside the pipeline. In this paper, the main of gas-solid two phase flow pipeline transportation history, development situation at home and abroad, the basic principle and application, etc was introduced in detail, at the same time, research significance and the prospect of this project are discussed in details. In the level of T branch pipe, using compressed air as medium, in keeping the gas flow is 60 m3 / h and 0.22 Mpa, respectively, respectively send pressure and flow change, the changes in the characteristics of the fluid flow analysis and research.Keywords:Gas-solid two-phase flows;Pipe network system;pressure drop;Resistance characteristic1绪论管道气力输送是方兴未艾的新学科和边缘学科,它是利用有压缩气体作为载体在密闭的管道中达到运送散料或成型物品。
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基于Fluent的气力输送弯管磨损分析
Erosion analysis in elbows of pneumatic conveying based on fluent
徐寒冬’,田世伟 ,杨道龙’,李林宁
XU Han.dong ,TIAN Shi-wei ,YANG Dao-long 。Ll Lin.ning
(1.中国矿业大学机电工程学院,徐州221116;2.中国矿业大学孙越崎学院,徐州221116)
摘 要:利用Fluent软件对气力输送中弯管磨损情况进行数值模拟,分析了物料颗粒粒度、气流速度以
及弯管弯曲半径与管道内径比值(弯径比)三方面因素对弯管磨损的影响。结果表明,弯管
最大磨损率位置位于入口端直管纵向对称面与弯管的交线附近,最大磨损率随颗粒粒度和弯
径比的增大而减小,随气流速度的增大而增大,并以此为依据提出了应对弯管磨损问题的方
案。对气力输送技术的发展具有一定的参考意义。
关键词:气力输送;弯管磨损;数值模拟
中圈分类号:TD523 文献标识码:A 文章编号;1009-01 34(2015)08(上)-0099-04
Doi:1 0.3969/J.issn.1 009-01 34.2015.08(上).29
0引言
气力输送是利用压缩空气在管道中进行长距离输送
物料的一种技术,其与一般输送方式相比具有环境适应
性强、设备布置灵活、维修保养方便以及易于实现自动
化等优点,在化工、能源、农业、矿业等方面得到广泛
的应用,并越来越受到人们的关注 0】。将气力输送系统
用于煤矿井下采空区矸石充填,不仅能减少矸石的运输
及处理费用,同时也能有效避免采空区塌陷、矸石山污
染环境等问题,符合煤矿绿色开采要求I 。然而将气力
输送用于煤矿井下矸石充填面临着能耗高和管道磨损严
重的问题,该问题在管道转弯处表现尤为严重【4.5】,因此
本文将针对矸石在气力输送过程中对弯管的磨损情况进
行分析。
气力输送过程中,影响管道磨损情况的因素很多,王
公忠等人嘲论述了物料性质、管路铺设以及管道直径等因
素对磨损情况的影响,孙运森 论述了充填物料、充填倍
线以及管压等因素对磨损情况的影响,本文将从物料颗粒
粒度、气流速度以及弯管弯曲半径与管道内径比值(弯径
LL)三方面进行研究,分析其对弯管磨损的影响。
1仿真模拟
本文采用颗粒轨道模型,其适用于稀相气力输送
求解,考虑颗粒与管壁的碰撞,可以研究颗粒对管道的
磨损。该模型将流体相作为连续介质,将颗粒相看成离
散相,流体相和颗粒相之间可以交换质量、动量和能量
等。对于本文研究的矸石颗粒气力输送,空气作为流体
相,而矸石颗粒作为颗粒相。
1.1数学模型
1)连续性方程
O
_E+…a--
(pb)= (1)
(gt眦
S=一∑,l ( =1,2…3.) (2)
式中,p为气相密度,kg/m ;xjf;Jj ̄j"向坐标;v;
为气相沿xj坐标方向速度分量,m/s:s为气固两相混合
物中单位体积颗粒相的体积分数:nk为第k种颗粒相的
数密度;mk为第k种颗粒相的单颗粒质量。
2)动量守恒方程
p
毒c 一善+苦 玺+盟axj 一
+∑ ( 一 )/ +
=
卺(1+ (4)
Re I 一vF /v (5)
=
等 Iv一 一Ql
式中,p为空气动力粘度,Pa.S;P 为气固两相混
合物中第k种颗粒相的密度,kg/m ;Vpki为第k种颗粒相
沿x 坐标方向速度分量,m/s; 为第k种颗粒相扩散弛
豫时间,S:dk为第k种颗粒相的粒度,m;Re 为第k种
颗粒相相对运动雷诺数;V为气相运动粘度,m2/s;F
为颗粒受到的Magnus力,N;P为气相时均密度,kg/
m3
;(1)。k为第k种颗粒相颗粒旋转角速度,rad/s;Q为气
收稿日麓:2015-03-17
基盒项目:国家高技术研究发展计划(863计划)(2012AA062102);江苏省研究生创新培养工程(KYLX_1379);
江苏省大学生实践创新训练计划项目(2014.50)
作者冀介:徐寒冬(1991一),男,江苏连云港人,硕士研究生,研究方向为风力运输与设备。
第37卷第8期2015-08(上) 【g9】