氟塑钢复合管颗粒冲蚀磨损性能的实验研究

摘要

采用氟塑钢复合管换热器可有效减缓金属管换热器使用过程中出现的腐蚀、积灰等问题，实现电厂低温余热深度回收，而复合管的磨损情况直接关系到该种换热器的工作效率和使用寿命。本文通过实验对两种新型氟塑钢复合管的颗粒冲蚀磨损性能进行了研究，可以为氟塑钢复合管换热器的实际应用提供一定数据参考。 对颗粒粒径分布、成分以及微观形貌进行了测量与观察，对复合管表面氟塑料的拉伸性能、热膨胀性能、硬度以及耐高低温交变性能进行了测试。然后，搭建了一种风洞式冲蚀磨损实验装置。在该装置上进行实验，主要考察了两种氟塑钢复合管分别在煤灰和参考颗粒两种不同颗粒冲蚀下，气流速度、温度与颗粒质量浓度等对复合管冲蚀磨损速率的影响。通过扫描电子显微镜对冲蚀磨损后的表面微观形貌进行观察，初步探讨了复合管的冲蚀磨损机制。最后，进行了3×3管束冲蚀磨损实验。 结果表明，在中低速气流速度下，两种复合管的冲蚀磨损速率随气流速度的变化均呈幂函数关系；在煤灰和参考颗粒两种不同颗粒的冲蚀下，两种复合管的冲蚀磨损速率随颗粒质量浓度的变化均近似呈线性关系；两种复合管的冲蚀磨损速率随气流温度的升高均有所降低；微观形貌分析显示，复合管表面受到颗粒反复垂直冲击时主要发生塑性变形，局部出现显微裂纹，而在受到颗粒的反复斜向冲击时主要发生切削和犁耕。

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摘要

Abstract

主要符号表

1 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 冲蚀磨损概述

1.2.2 冲蚀磨损模型

1.2.3 高分子材料冲蚀磨损

1.2.4 高分子材料冲蚀磨损影响因素

1.2.5 电厂受热面磨损

1.3 本文主要研究内容

2 颗粒及氟塑料基本性能

2.1 颗粒基本性能

2.1.1 颗粒粒径

2.1.2 颗粒成分

2.1.3 颗粒微观形貌

2.2 氟塑料基本性能

2.2.1 氟塑料拉伸性能

2.2.2 氟塑料热膨胀性能

2.2.3 氟塑料硬度

2.2.4 耐高低温交变性能

2.3 本章小结

3 冲蚀磨损实验

3.1 实验装置

3.2 实验主要参数的测量与调节

3.2.1 气流速度

3.2.2 气流温度

3.2.3 颗粒浓度

3.3 风机选型计算

3.4 加热功率计算

3.5 实验仪器汇总

3.6 实验条件与方法

3.7 实验误差分析

3.7.1 直接测量误差分析

3.7.2 间接测量误差分析

3.7.3 回归方程的方差分析及显著性检验

3.8 本章小结

4 实验结果与分析

4.1 PFA复合管实验结果

4.1.1 磨损区域

4.1.2 气流速度对冲蚀磨损速率的影响

4.1.3 颗粒浓度对冲蚀磨损速率的影响

4.1.4 气流温度对冲蚀磨损速率的影响

4.1.5 PFA复合管冲蚀磨损表面微观形貌分析

4.2 PTFE复合管实验结果

4.2.1 磨损区域

4.2.2 气流速度对冲蚀磨损速率的影响

4.2.3 颗粒浓度对冲蚀磨损速率的影响

4.2.4 气流温度对冲蚀磨损速率的影响

4.2.5 PTFE复合管冲蚀磨损表面微观形貌分析

4.3 PFA复合管和PTFE复合管冲蚀磨损性能比较

4.4 管束实验

4.5 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士期间取得的科研成果

攻读硕士期间参与的科研项目