水电解制氢设备出口冲蚀磨损现象的数值模拟研究.doc
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1、水电解制氢设备出口冲蚀磨损现象的数值模拟研究摘要:水电解制氢设备是一种广泛应用在各个领域的制氢设备。在设备实际运行中,水电解制氢设备的气液出口存在严重的冲蚀磨损现象,且随着设备产气量的增大,磨蚀现象变得更严重,这限制了水电解制氢设备向大产气量的方向发展。主要探讨了气液出口结构对冲蚀磨损的影响,模拟计算了电解槽气液出口通道内的流动状况,并对电解槽出口结构进行了改进。计算结果表明,将电解槽气液出口形状改成锥形后,转弯处的转角变大,减少了流体转弯的角度,减少了内外两侧流体的路程差,进而降低了内外两侧流体的速度之差,改善了转弯处流体对设备的冲蚀。1研究背景水电解制氢是一种安全、环保的制氢方法,目前广泛
2、应用在各个领域。但在设备实际运行中,水电解制氢设备的气液出口存在严重的冲蚀磨损现象,且随着设备产气量的增大,磨蚀现象变得更严重,这限制了水电解制氢设备向大产气量的方向发展。茅俊杰1对流体中含离散气泡对壁面的冲刷腐蚀影响和流动加速腐蚀的机理进行了研究。胡跃华2对弯管、异径管、三通管、孔板等典型管件冲刷腐蚀进行了详细的数值模拟,得到了几何参数、入口速度、颗粒性质、放置方向等对冲蚀的影响规律,提出了典型管件预防冲蚀的有效措施。邵东3研究了分离器底部出口管路中弯管部位受液-固两相流的冲蚀磨损情况,针对煤液化管道弯管部位的冲蚀磨损问题,分析其冲蚀磨损的主要因素和冲蚀机理,建立煤液化管道冲蚀磨损预测方法,
3、再通过该方法研究管道结构参数和工况参数对冲蚀磨损率及冲蚀磨损位置的影响。申鹏飞4采用数值模拟方法利用CFD软件,对水煤浆管输过程中的90弯管、变径管和三通管进行冲蚀磨损的三维数值模拟研究,详细地分析了水煤浆管道的冲蚀磨损规律,得出了在不同冲蚀影响因素下的管道最大冲蚀磨损率的变化关系。任琪琛5建立了一种新的基于微切削和变形疲劳磨损的可用于高温环境的叶材冲蚀率模型,研究了烟气轮机叶材在实际工况下的冲蚀特性及冲蚀率。本文分别模拟了常规电解槽氢气气液通道结构和通道结构改进后两种情况下的气液流动状态,探讨了气液出口结构对冲蚀磨损的影响。2几何建模及网格划分本文的研究对象是10m3水电解制氢设备,计算主体
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