主动旋流管道除垢系统的三维数值模拟-论文.pdf

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1、2014焦管披_术5设各2014第1期PipelineTechniqueandEquipmentNo．1主动旋流管道除垢系统的三维数值模拟关晓。夏文庆(南京航空航天大学航空宇航学院，江苏南京210016)摘要：为分析主动旋流管道除垢系统的清洗效果，建立了以高压高速空气为介质的内置螺旋凹槽管的环形流动模型，利用fluent软件对光滑管和内置螺旋凹槽管进行数值模拟，并利用网格无关性验证模型网格。模拟结果表明：内置螺旋凹槽管的环形流动呈复杂的三维螺旋流动，而光滑管则呈普通的直线流动。在相同的条件下，内置螺旋凹槽管的切向

2、速度比较剧烈，而光滑管的切向速度几乎为零，内置螺旋凹槽管的径向速度也比光滑管的大。内置螺旋凹槽管的切向和轴向速度的增大，使边界层减弱，有利于增大管壁的冲刷力，从而增强清洗管道的效果。关键词：凹槽管；数值模拟；螺旋流动；边界层清洗中图分类号：TE8文献标识码：A文章编号：1004—9614(2014)01—0045—04ActiveVortexPipelineDescalingSystemoftheThree．DimensionalNumericalSimulationGUANXiao，XIAWen—qing(Co

3、llegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjin~210016，China)Abstract：Fortheanalysisofthecleaningeffectofanactivevortexpipelinedescalingsystem，thispaperhassetupabuilt—incircularflowmodelwithhigh—pressureandhigh—speedairasamedi

4、umofthespiralgroovetube，andusedfluentsoftwaretocarryonthenumefealsimulationsofsmooththetubeandthebuilt—inspiralgroovetubewiththehelpofthedindependencetestmodelgird．Thesimulationresultsshowthattheannularflowinsidethebuilt—inspiralgroovetubeisacomplex3Dspiralfl

5、ow，andinsidethesmoothtubeisanordinarylinearflow．Underthesarnecondition，thetangentialvelocityoftheinnerspiralgroovetubeissevere，thatinsidethesmoothtubebeingalmostzero．Inaddition，theradialvelocityinthebuilt-inspiralgroovetubeislargethaninthesmoothtube．Thetangen

6、tialandaxialveloctiesofthebuilt—inspiralgroovetubeincreaseandthebounda-rylayerisabate，thereforebeneficialtoincreasingtubewallerosionforce，achiveingabettereffectofcleaningpipelines．Keywords：groovetube；numericalsimulation；spiralflow；boundarylayer；cleaning0引言不均匀

7、等后果。管道结垢的危害很大。管道结垢使管径变小，流小直径管道在生产中使用广泛，如在城市供水管动截面积变小，造成压力损失、排量减小及管道堵塞，道中，管径≤250mm的管道占管网总长度的明显降低输送的流量和效率，造成能源浪费；结垢还55．08％；石化、电力、有色金属等行业大量使用的换热会诱发管道局部腐蚀，且因腐蚀导致管道漏失频繁，器、蒸发器、冷凝器、反应釜等管式生产设备，管道通甚至可使管道穿孔，造成破坏性事故。同时，也会严径一般为12～60mm．管道直径越小，结垢、甚至完全重降低传热管传热效率，使其效率下降。因此，对

8、管堵塞的情况就越严重，结垢给其正常运行带来的影响道除垢势在必行。也就越大，所以小直径管道的清洗频率远远高于直径管道除垢技术主要分为物理清洗方法、化学清洗较大的管道，如石化行业对换热设备一般每3个月就方法、微生物清洗方法。这三类方法有了很大的发要彻底清洗一次。主动旋流除垢系统属于管道清洗的节能增效技展，但实际工程操作里，采用以上工艺除垢清洗都会遇到难以克服的难题(管道转弯、