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管道内气固两相流磨损与腐蚀特性研究
| 论文题名： | 管道内气固两相流磨损与腐蚀特性研究 |
| 关键词： | 中低温烟气;气固两相流;低温腐蚀;冲刷磨损;数值模拟;有色冶金 |
| 摘要： | 在利用有色冶金中低温烟气余热时，管道的低温电化学腐蚀和气固两相流动冲刷磨损时常发生，该过程机理复杂且耦合作用强烈，因此，对其开展深入研究具有重要理论意义和实际应用价值。论文围绕管道的低温腐蚀和冲刷磨损问题展开研究，旨在进一步有效回收有色冶金中低温烟气余热。 对于冲刷磨损，运用FLUENT6.3进行数值模拟研究，建立了适合计算工况的气固两相流数学模型，模拟了冲刷磨损量、切应力及其沿管道的分布情况，并对不同气相速度、固相速度、两相速度、颗粒直径、颗粒含量等流体力学因素条件下的模拟结果进行了比较分析。对于低温腐蚀，基于电化学腐蚀线性极化技术，测量了45＃碳钢、A6NO1S-T5铝合金和310不锈钢的极化曲线、腐蚀电位和腐蚀电流，对不同酸溶液浓度、反应温度等条件下的实验结果进行了比较分析。 本论文得到的主要结论有： 1)气相速度增大使得磨损量与切应力都有所增大，集中磨损区域面积减小；固相速度增加至25～30m/s时最大磨损量急剧增大，切应力也有所增大；两相速度增大使得材料的磨损量与切应力都增大，且集中磨损区域面积减小，位置前移。 2)在一定范围内，固体颗粒直径增大使得磨损量减小，集中磨损区域面积减小，位置不变，而切应力基本保持不变；固体颗粒含量增加使得磨损量增大，集中磨损区域面积增大，位置后移，而切应力基本保持不变。 3)在中低浓度酸液和较高温度时，铝合金的腐蚀速率较小，而在高浓度酸液中，不锈钢的腐蚀速率很小。 4)H2SO4溶液浓度的增大对腐蚀速率的影响整体表现为先促进后抑制，当浓度较低时，浓度的增大促进阴极反应中H2的析出，加快电化学腐蚀过程，腐蚀速率增大；随着浓度的增大，H2SO4的氧化性增强，导致材料表面氧化，此保护膜阻碍腐蚀进行。 5)温度的升高对腐蚀速率的影响表现为促进，温度升高使得溶液中离子的活度增加，扩散速度加快，促进了阴极的析氢反应。 |
| 作者： | 张义 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 周子民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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