椭圆歧型三通冲蚀磨损数值模拟

作者：莫丽; 冯满; 陈行; 郭振兴

来源：表面技术, 2022, 51(09): 151-159.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.09.015

• 高压管汇
• 冲蚀磨损
• 椭圆截面
• 歧型三通管
• 数值模拟

目的 解决石油化工行业中高压三通管汇因冲蚀磨损导致失效率高的问题，降低石油化工生产中的不可控成本，提高歧型三通管的使用寿命和管汇区的安全系数。方法 采用RNG k-ε模型，基于固–液两相流冲蚀理论建立椭圆截面歧型三通管冲蚀磨损数值模拟模型，预测椭圆截面歧型三通管在工作时发生冲蚀磨损的几何位置。研究椭圆截面歧型三通管的椭圆形状和方位夹角对管道最大冲蚀率的影响，对比i=0.85时的椭圆截面和i=1时的普通圆截面2种歧型三通管在不同质量流率、颗粒直径、液体流量、流体黏度下对管道最大冲蚀率的影响。结果 夹角为60°时，管道最大冲蚀率最大，夹角为50°和70°时，管道最大冲蚀率比较接近，夹角为40°时，管道最大冲蚀率最小。不同夹角时均满足：当i由0.76增大至1过程中，管道最大冲蚀率先缓慢减小，后迅速增大，在i=0.85附近有最小值，最大值比最小值增大3.66倍；i=1减小至i=0.76过程中，相贯线处冲蚀率逐渐减小，主管中部的冲蚀率逐渐增加，且冲蚀区域逐渐由主管中部转移到主管上部，冲蚀最严重的区域由相贯线处转变为相贯线附近的回旋涡流区（低流速区）。i=1时，在不同固相颗粒质量流率和主管流量下，最大冲蚀率均明显大于i=0.85时的，增大倍数分别为1.9倍和1.93倍；在不同固相颗粒直径和流体黏度下，最大冲蚀率均明显大于i=0.85时的，增大倍数分别为2.74倍和2.36倍。结论 椭圆截面歧型三通管i值由0.76增大到1过程中，最大冲蚀率先减小后增大，且在i=0.85附近有最小值；i=0.85时，最大冲蚀率在不同工况下的变化趋势与i=1时基本一致，但冲蚀率的降低效果十分显著。

• 单位
  石油大学机电工程学院