梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴的損壞機(jī)理研究.pdf

1、噴嘴是水煤漿燃燒器中的關(guān)鍵部件之一。本文通過(guò)對(duì)梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴內(nèi)部流場(chǎng)的壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)、濃度場(chǎng)以及噴嘴的溫度場(chǎng)、熱應(yīng)力場(chǎng)和磨損表面的研究，探討了梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴的損壞機(jī)理。
　　采用多相流和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)理論，對(duì)陶瓷水煤漿噴嘴內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明：噴嘴內(nèi)部流場(chǎng)的壓力由入口到出口沿軸線逐漸變小，其中噴嘴入口拐角處的壓力最大。水煤漿和硬質(zhì)粒子在流場(chǎng)內(nèi)作加速運(yùn)動(dòng)，兩者在噴嘴出口端面的徑向速度呈拋物線分布，其中孔中

2、心速度最大。硬質(zhì)粒子在噴嘴入口處的濃度最高，其中直角噴嘴的最高濃度要高于圓角噴嘴。
　　采用有限元法對(duì)梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴進(jìn)行了熱分析。結(jié)果表明：噴嘴出口端面徑向溫度呈拋物線狀分布，其中內(nèi)孔溫度較低，外圓溫度較高；出口端面的徑向熱應(yīng)力由內(nèi)孔到外圓，先由大變小，后又逐漸增大。噴嘴最大的溫度梯度和熱應(yīng)力出現(xiàn)在噴嘴出口處，而梯度陶瓷噴嘴的最大熱應(yīng)力較均質(zhì)陶瓷噴嘴要小。
　　對(duì)梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴進(jìn)行了磨損實(shí)驗(yàn)，采用掃描電鏡觀察

3、噴嘴磨損后的表面形貌，探討了梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴的損壞機(jī)理。結(jié)果表明：硬質(zhì)粒子的沖蝕是造成噴嘴入口部位損壞的主要原因，而出口部位較大的溫度梯度和熱應(yīng)力則是引起該部位發(fā)生熱沖擊損傷的主要原因。噴嘴不同部位呈現(xiàn)出不同的表面特征，表現(xiàn)出不同的損壞機(jī)理；其中入口部位存在許多蝕坑，損壞機(jī)理主要表現(xiàn)為脆性斷裂；中間部位表面光滑，損壞機(jī)理表現(xiàn)為研磨損傷；出口部位出現(xiàn)明顯的裂紋和晶粒脫落，損壞機(jī)理表現(xiàn)為熱裂、熱崩等熱沖擊損傷。梯度功能陶瓷水煤漿噴嘴制