双相不锈钢在管流系统中的流动腐蚀动力学模型

针对管流体系 ,根据动量、能量和质量守恒原理 ,应用壁函数、k -ε湍流运动模型确立了管流体系中的计算流体力学模型和质量传递模型 ;结合腐蚀实验确定双相不锈钢流动腐蚀过程中的主要控制因素及其影响程度 ,分析了动力学过程 ,建立了双相不锈钢在 3.5 %NaCl溶液中的流动腐蚀动力学模型 .同时 ,采用数值计算方法计算了流动腐蚀速度 ,并与实验结果进行了验证 .揭示出双相不锈钢的流动腐蚀受阳极钝化过程控制 ,离子在电极表面钝化膜中的迁移、扩散过程为速度控制步骤 .腐蚀电化学因素在双相不锈钢流动腐蚀过程中起着主导作用     

液固环流反应器流动状况的数值模拟

利用计算流体力学方法对液固环流反应器内的液固流动行为进行了数值模拟. 由Euler法的双流体模型和颗粒动力学理论建立了数学模型，对液固环流反应器内液固两相流动状况进行模拟，模拟结果很好地解释了液固环流反应器内的流动行为，固体颗粒速度模拟计算值与实验值的吻合说明了模型的可信性.     

流动腐蚀介质中双相不锈钢的电化学阻抗谱

测定了流动氯化物体系中双相不锈钢电极的电化学阻抗谱,发现在单相流中,当流速低于临界值时,阻抗谱为直径较大的容抗弧;一旦流速超过临界值,阻抗谱特征为2个容抗弧.流动介质中加入固体颗粒之后,阻抗谱在低流速下高频区为容抗弧,低频区为直线段,而高流速下低频区则出现实部收缩现象.根据腐蚀电化学理论,提出了流动体系中双相不锈钢电极反应过程动力学模型,较好地解释了流动体系中双相不锈钢电极的电化学阻抗谱,进一步揭示了电化学腐蚀在双相不锈钢流动腐蚀过程中的主导作用机理.     

金属管材在模拟地热水中腐蚀结垢行为及动力学研究

通过液态腐蚀试验,采用扫描电镜(SEM)观察、XRD分析仪及电化学腐蚀实验等分析测试方法研究304不锈钢和1050A铝合金在模拟地热水中的腐蚀结垢行为,并对腐蚀反应进行动力学分析.研究表明:304不锈钢的腐蚀程度随时间增加而增加,腐蚀后期电流密度显示增加了一个数量级;1050A铝合金主要为点腐蚀,表面钝化膜在腐蚀过程中逐渐被溶解破坏,后期由于腐蚀产物附着又会形成致密氧化膜起到保护基体的作用,且XRD显示氧化膜主要成分为Al2O3,所以整体的腐蚀趋势与304不锈钢相异,为先严重后减轻,在浸泡30 d后的容抗弧半径最大,表现出较强的返钝化耐腐蚀性能.腐蚀动力学结果显示,两种管材的腐蚀层厚度与时间均为幂函数关系.     

环管反应器内液固两相流的数值模拟

为了对环管反应器内液固两相的流动形态进行研究,建立了以颗粒动力学为基础的Euler-Euler双流体模型.在浆液流速远大于自由沉降速度的情况下,模拟了不同浆液入口速度时的环管反应器上升段压力降,同时对管道内液固两相流中的一些重要参数进行了数值研究:在入口液固两相体积分布均匀的情况下,环管反应器上升段、弯管段以及下降段液固两相体积分布和液固两相速度均不一样,在弯管段由于离心力存在而引起管道内二次流,使得固相颗粒甩向弯管的外侧壁,引起固相体积分数在弯管外侧壁明显增大,管道内固体颗粒相分布不均.在浆液速度v =3 m·s-1时,液相和固相的速度有一定的速度差,随着入口速度增大,速度差变小;当浆液速度v =7 m·s-1时,固体颗粒相速度分布与液相速度基本相同,两者之间的滑移速度可以忽略.计算结果与传统经验公式的比较表明模型能有效地描述环管反应器内压力降和反应器内浆液流动形态.     

碳钢在固/液两相流条件下流动腐蚀的数值模拟

在单相流数值计算的基础上,引入固相颗粒运动理论,对双相流中的碳钢磨损腐蚀进行了数值模拟.结果表明：在0～18m•s^-1流速范围内,固体颗粒与材料壁面的碰撞角度、碰撞频度和碰撞速度等颗粒相力学参数对表面切应力、传质系数影响强烈,导致碳钢磨损腐蚀加剧,但对碳钢的切削磨耗作用不大.腐蚀速度的模拟计算值与实测值基本一致,验证了碳钢在两相流加剧腐蚀的协同效应中腐蚀电化学作用仍占主导地位.随着流速进一步增大,磨耗量虽小,但会有所增加.     

流化床液固两相传质过程的模拟研究进展

液固两相流化床具有液固相接触效率高、传质和传热性能好、颗粒分布均匀等优点，已被广泛应用于众多工业过程中。然而，流化床中与传质过程耦合的颗粒流化的复杂非线性特征及其湍动特性，使得对传质过程特性的研究十分困难。且仅依靠实验观测和理论预测难以揭示多相流相互作用规律，无法获得全面和详细的速度场和浓度场分布情况。近年来，数值模拟的快速发展为深入探索流化床中液固两相流动行为及其与传质过程耦合问题提供了重要的途径。本文对流化床液固两相流动与传质过程模拟方法进行了综述，并对其未来研究趋势进行了展望。借助于计算传质学理论可以更精确地预测局部浓度的分布情况，进而可以深入分析液固两相流化床中的传质过程规律与传质特性，为液固两相流化床的设计和优化提供理论基础。     

煤粉锅炉炉膛燃烧一维数学模型的研究

为了有效地进行直流煤粉多相流动与燃烧数值模拟,实现煤粉低NOx燃烧,本文在连续介质模型的框架中建立了综合考虑气—固两相流流动、燃烧与传热的直流煤粉燃烧一维数学模型。应用这一模型对一维煤粉炉炉膛内煤粉燃烧和气体燃烧的数值计算表明,该模型可快速有效地用于模拟直流煤粉多相流动与燃烧过程,给出炉内温度、NOx分布等主要参数。     

固体颗粒对三相气升式环流反应器流动特性的影响

将液相视为连续相,气相和固相视为分散相,同时考虑各相之间的相互作用,结合气液固三相流体的动力学理论,建立气液固三相环流反应器三流体湍流流动的Eulerian模型.采用计算模拟软件Fluent对三相环流反应器的流动状况进行模拟,考察表观气速、固含率、颗粒大小对反应器的气含率以及液体流动速度的影响.模拟结果较好地解释了气升式环流反应器内的三相流体行为,模型与实验结果较好地吻合,表明了模型的可行性.     

热处理与加工成型工艺对双相不锈钢流动腐蚀的影响

研究了热处理与加工成型工艺对双相不锈钢在流动 3 .5 %NaCl溶液中流动腐蚀的影响。结果表明 ,随着固溶处理温度Ts 的升高 ,锻压双相不锈钢的耐蚀性降低 ;随着时效强化时间的延长 ,锻压双相不锈钢的硬度增大 ,耐蚀性有所提高 ,但是锻压双相不锈钢的耐流动腐蚀性能与它的硬度并不存在一致对应的关系。铸造双相不锈钢在流动 3 .5 %NaCl溶液中的腐蚀速度随着介质流速的增大而缓慢上升 ,高流速条件下 ,其表面发生了严重的坑、点等局部腐蚀。固体颗粒的加入 ,促使其流动腐蚀加剧 ,且存在一个使腐蚀速度急剧上升的临界流速值 ,其流动腐蚀过程主要受阳极过程控制     

碳钢在管流体系中的流动腐蚀动力学模型

针对管流体系 ,根据动量、能量和质量守恒原理 ,应用壁函数、k -ε湍流运动模型确立了管流体系中的计算流体力学模型和质量传递模型 ;结合必要的实验分析碳钢流动腐蚀过程中的主要控制因素及其影响程度 ,建立了碳钢在流动的 3.5 %NaCl溶液中的流动腐蚀动力学模型 .同时 ,采用数值计算方法计算了流动腐蚀速度 ,并与实验结果进行了验证 .揭示出腐蚀电化学因素在碳钢流动腐蚀过程中起着主导的作用.     

Hydrodynamics of disturbed flow and erosion–corrosion. Part II — Two-phase flow study

Erosion–Corrosion in turbulent, two-phase liquid/particle flow with recirculation, after a sudden pipe expansion is studied by the application of a numerical flow model along with two different erosion models. The flow model, which is based on a two-phase flow version of a standard two-equation model of turbulence and a stochastic simulation of particle-fluid turbulence interactions, is capable of successfully predicting local values of time averaged fluid velocities and turbulent fluctuations, as well as predicting particle dispersion and particle-wall interaction. The erosion models used are that of Finnie (1960) and a modified version suggested by Bergevin (1984). The agreement of the predicted and measured hydrodynamic parameters, for flow through a sudden expansion, was satisfactory. Predictions of erosion rates using Bergevin's modified model were in good agreement with the stainless steel erosion measurements for a 2% water/sand slurry flow. The erosion–corrosion model was successful in predicting the overall pattern and rates of metal loss for carbon steel.     

气液两相流流量变化瞬态特性

在气液混输管线中常发生流量变化引发的瞬态过程,在大型多相流实验环道上进行了流量变化的瞬态实验.气量突增产生压力过增量,它的产生与流型有关：分层流的过增量是由于气体的惯性;在气团流和段塞流下则是由于气体压缩性和液体惯性的联合作用.气量突降时,膨胀波沿程传播.气量变化的瞬态过程可能出现对应准稳态变化没有出现的流型.与气量突变相比,液量突变引起的压力和流型变化较平缓,瞬态效应小.流量变化后产生沿线传播的压力波和空隙波,二者与流型相关,决定瞬态过程的发展.压力变化的传播速度在气量变化时等于声速,在液量变化时等于空隙波波速.     

塑性变形对AISI304不锈钢组织及耐蚀性的影响

AISI304不锈钢分别在加热180 ℃和低温-70 ℃条件下进行拉伸变形。采用透射电镜观测位错分布,利用铁素体测量仪测定马氏体相(铁磁相)含量,并通过电化学滞后技术分别研究它们在50 ℃条件下0.5 mol·L^-1 MgCl₂水溶液中的腐蚀行为.结果表明：加热180 ℃和低温-70 ℃条件下塑性变形均使AISI304不锈钢中位错密度随变形量增大而增加,AISI304不锈钢在-70 ℃条件下塑性变形时部分奥氏体相转变为马氏体相,而在180 ℃条件下塑性变形时不发生马氏体相变;位错密度的增加使AISI304不锈钢钝化膜的击穿电位略微正移,而马氏体相的增加使击穿电位呈负移趋势,材料耐孔蚀性能降低.     

Electrochemistry and surface chemistry of stainless steels in alkaline media simulating concrete pore solutions

Despite the increased use of stainless steel for concrete reinforcement in harsh chloride environments, comparatively little is known about the surface chemistry of these materials in alkaline media simulating concrete pore solutions. This work is concerned with a combined electrochemical and XPS surface analytical investigation on austenitic, ferritic and duplex stainless steels in simple NaOH and more complex alkaline concrete pore solutions. The results show that the passive films on these materials change with immersion time, the ferritic and duplex stainless steels becoming enriched in chromium oxy-hydroxide, the austenitic steel strongly enriched in nickel hydroxide. The composition of the metal layer beneath the surface film is strongly enriched in nickel and depleted in chromium and iron. The results are discussed with respect to the relation between the Fe(II) content in the films and the open circuit potential (OCP) during exposure, the film growth mechanism and localized corrosion resistance.     

Hydrodynamic effects on erosion-enhanced corrosion of stainless steel in aqueous slurries

This paper studies the hydrodynamic effects of erosive slurry on corrosion of passive target (type 304 stainless steel). The transient current response to disruption of passive film is investigated using the single particle impingement technique. The transient current density over the damaged surface is approximately independent of the hydrodynamics of fluid when the flowing velocity is in range of 5-10 m/s. It is characterized by a sharp rise caused by disruption of passive film and a slow decay due to repassivation. Therefore, the difference in transient current response is a result of different damaged surface area produced by solid particle impingement. After the kinetic parameters of repassivation are determined, the hydrodynamic effects on average corrosion rates of the passive target are quantitatively predictable with aid of the physical model developed by Lu and Luo.