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超临界机组FAC流体动力学过程研究
| 论文题名： | 超临界机组FAC流体动力学过程研究 |
| 关键词： | 流动加速腐蚀;传质过程;含汽率;数值模拟 |
| 摘要： | 当今电厂热力系统机组参数的不断提高，使电厂管道和各种重要管件处，存在由流动加速腐蚀(FlowAcceleratedCorrosion,FAC)而引起的管道壁面减薄现象，严重威胁着电厂安全。因电厂热力循环系统的特殊性，发生流动加速腐蚀位置的工况多为高温、高压环境，导致对实验设备的要求极为严格，开展流动加速腐蚀实验和检测都是比较困难的。所以采用数值模拟进行FAC预测和机理分析，经过专家学者的不断验证是非常有效可行的手段。本文在COMSOL软件中建立数值模拟模型，选择流动加速腐蚀发生剧烈的孔板和弯管为研究对象，介质为单相流和含汽率不同的两相流，选择euler-euler模型，采用壁面函数法，得到壁面处剪切力的大小和分布情况，进一步计算壁面处传质系数和铁离子在不同温度和pH值条件下的溶解度，通过FAC腐蚀模型，得到孔板和弯管处流动加速腐蚀的分布情况。 通过对孔板模型模拟得到的结果进行计算分析发现，通入单相流介质，孔径比不变考虑重力作用时，孔板下游流动加速腐蚀速率沿孔板下游距离，整体表现为先增大后减小，同时孔板下壁面腐蚀最严重。管道内介质为两相流时，孔板下游流动加速腐蚀分布规律与单相流类似，因水蒸气的存在，导致孔板下游流动加速腐蚀速率有不同程度的增大，在上部壁面流动加速腐蚀速率增幅最大。改变温度发现，温度在100~150℃范围内通入单相流和含汽率在0.3~0.5%之间的两相流，水蒸气相比较于温度对介质粘度的改变相反，水蒸气使介质粘度升高，温度使粘度下降，温度升高同时会增大介质中铁离子的溶解度。故当介质为温度150℃，含汽率0.5%的两相流时，FAC速率最大。 通过计算90°弯管模型发现介质中含有水蒸气时，弯管内部粘度大小的分布与水蒸气含量分布相似，弯管内粘度大小明显受水蒸气含量的影响。在弯管内弯处由迪恩涡导致内壁面剪切力会产生两个极值点，第二个极值点较大。当介质为两相流时，因滑动比的改变和水蒸气对壁面粘度的影响，两相流在弯管内弯处的剪切力整体都大于单相流，且在第一个极值点增幅较明显。介质铁离子溶解度一定时，改变两相流水蒸气含量发现，随着两相流含汽率的增大，两相流FAC速率增幅越来越明显，在含汽率为0.5%时达到最大。之后含汽率继续增大，增幅作用开始减小，含汽率增加到1%时，两相流FAC速率减缓至与单相流相似。 |
| 作者： | 王啸鹏 |
| 专业： | 供热、供燃气、通风及空调工程 |
| 导师： | 肖卓楠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 内蒙古科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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