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我国能源格局的特点是“富煤、缺油”,发展以煤炭为原料的煤直接液化工程是优化能源结构,保障能源安全的重要措施。煤液化工艺全过程涉及煤粉、矿物质等固相的多相流输送,特别是液-固两相流体系颗粒相的沉积、聚集行为,极易造成管道的冲蚀减薄穿孔,失效机理极为复杂。因此,揭示液-固两相流体系管道的冲蚀磨损机理,建立定量的磨损预测评价方法,是进行管道风险评定,提升管道运行安全的重要途径之一。本文以某煤液化工艺MOGAS球阀小直径(DN 20)冲洗油管道的冲蚀磨损失效为研究对象,结合液-固两相流典型管材A182F347的冲蚀磨损性能试验测试,建立冲洗油管道的冲蚀磨损数理模型,并仿真获得了冲洗油管道内速度、磨损率及颗粒运动等流体动力学分布规律,提出了科学的液固两相流体系冲蚀磨损预测方法。本文的主要内容及结论如下:(1)建立了两种液固两相流体系冲蚀磨损实验装置的物理模型,采用流体动力学方法对比分析了冲蚀磨损试验装置内部的流动特性,获得了流场内部相分率、速度、流动方向等参数的分布规律,确定了适用于本文研究的冲蚀磨损实验方案。(2)采用旋转式液-固冲蚀磨损装置测试获得了浆体浓度、旋转速度及浆体冲击角度对冲蚀磨损率的影响规律,揭示了材料的冲蚀磨损机理。实验结果表明:冲蚀磨损率随浆体浓度(4%~10%)增加而增加;磨损率随浆体冲击角度的关系曲线存在两个峰值;与冲击速度存在指数为2的指数函数关系,为修正冲蚀磨损数理模型提出了基础依据。(3)结合液-固两相流冲蚀磨损试验结果,建立了冲洗油管道冲蚀磨损的修正模型,运用颗粒轨道模型对冲洗油管道内部的流动特性进行数值预测,预测结果:流体进入弯头后受弯头曲率半径影响形成二次流;弯头外侧壁面的磨损率大于弯头内侧壁面的磨损率;弯头曲率半径越小,弯头壁面上最大磨损率越大。数值预测与案例解剖结果吻合。本文创新性在于:使用数值模拟的方法对试验装置进行优化,运用试验揭示了液固两相流体系材料的冲蚀磨损机理;建立修正后的冲洗油管道冲蚀磨损数理模型,实现了冲蚀磨损的定量预测评定;数值预测结果与失效解剖分析结果一致,提出了磨损实验、数值模拟和失效案例解剖分析相结合的冲蚀磨损预测方法。