低速颗粒绕流圆管磨损的实验研究
冶金、电力、化工、建材等领域不同工序产品或副产品以高温(800～1000℃)颗粒的形式存在，在高温颗粒余热余能的回收利用过程中伴随着颗粒对圆管的磨粒磨损。众所周知:我国每年因磨粒磨损造成钢铁损失量百万吨，经济损失百亿元;因磨损造成的被迫停炉事件严重影响了生产连续性。所以研究高温颗粒对圆管的磨损过程将为我国节能减排工作做出重要贡献。 本文根据实际工艺中颗粒与圆管的运动方式及接触方式自行搭建了颗粒绕流圆管磨损的实验平台，考察颗粒直径、相对速度、颗粒温度对铜、铝材质圆管的磨损规律。通过实验发现: (1)磨粒磨损对不同材质圆管具有不同的影响规律，材料表面氧化膜性能在抗磨损过程中起关键作用;磨损后铜、铝圆管表面出现凹坑以及明显的材料堆积，粗糙度Rα高于磨损实验前圆管表面粗糙度; (2)颗粒直径在0.8-2.25mm范围内，铜、铝圆管的单位磨损量随着颗粒直径的增大而增大，颗粒直径在1.715-2.25mm区间时单位磨损量急剧增大;相对速度在7.3-18cm/s范围内，铜、铝圆管的单位磨损量随着相对速度的增大而增大，基本成线性关系;颗粒温度在293-513K范围内，铜、铝圆管单位磨损量随着温度的升高先减小后增大，出现最小单位磨损量出现在403K附近; (3)磨损后铜管表面粗糙度随着颗粒直径的增大而增大，铜管与0.8mm直径颗粒磨损后表面粗糙度小于磨损前表面粗糙度，与1.215-2.25mm直径颗粒磨损后表面粗糙度均高于磨损前表面粗糙度;磨损后铜管表面粗糙度随着相对速度的增大而增大;铜管表面粗糙度随着颗粒温度的升高而增大，293K-403K条件下表面粗糙度相差不大，但403K以上表面粗糙度增大明显; (4)磨损深度随着颗粒直径的增大而增大，随着相对速度的增大而增大，随着颗粒温度的升高先减小后增大，磨损深度最小值出现温度为348K;513K温度下磨损深度高达24微米，为常温下磨损深度的3-4倍; (5)通过铜管单位磨损量的实验数据拟合得到回归方程，达到1％显著水平，实验值与计算值吻合较好。通过铝管单位磨损量的实验数据验证发现，回归方程能够准确计算不同材质圆管的磨损量。
高温颗粒;余热利用;铜圆管;铝圆管;磨损性能
东北大学
硕士
热能工程
于庆波
2014
中文
TK115
88
2015-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）