一种90°矩形耐磨弯头及弯头的耐磨处理方法技术

本发明专利技术公开了一种90°矩形耐磨弯头及弯头的耐磨处理方法，包括上顶板、下底板、外弧面和内弧面；上顶板、下底板、外弧面和内弧面作为四个面合围得到一个1/4圆的弧形管；上顶板与下底板相同；所述下底板和内弧面都被划分为高摩擦力区、中摩擦力区和低摩擦力区；在高摩擦力区和中摩擦力区的位于弯头内的表面上分别使用不同耐磨厚度的耐磨材料。本发明专利技术在不同摩擦剪切力的部位采用不同的耐磨材料，有效地抵抗气力输送过程中物料对管道的磨削，使得管道不同部位根据磨削的程度进行耐磨强化，同时节省昂贵材料，降低弯头的造价。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工业通风领域，具体涉及一种矩形弯头及弯头处理方法，特别是一种90°矩形耐磨弯头及弯头的耐磨处理方法。
技术介绍
在气力、泵送浆体等磨蚀性物料输送过程中，由于输送介质普遍具有硬度高，流速快，流量大等特点，并在输送过程中长期持续对管壁产生冲击、磨损、腐蚀等作用，使管道产生疲劳致使渐渐被磨穿。特别是当耐磨管道内输送磨削性大的物料时(如灰渣、煤粉、矿精粉、尾矿、水泥等)，都存在一个耐磨管道磨损快的问题，特别是管道的弯头这样的局部阻力构件处，物料与周围管壁的碰撞更加剧烈，是输配系统中受磨削最严重的部位。弯头是工业通风输配系统中不可缺少的组成部分。为了防止管道磨损过快，最常用的方式是浇铸、粘贴、点焊等方式在管道内壁贴附上耐磨材料。但并非所有部位都会受到很大的摩擦力，只有管道中速度梯度较大处才会受到严重的摩擦，而传统的贴附管道内壁的方法不仅导致管道内阻力变得很大，耗能增大，且需要较大型号送风风机设备。同时，现有的具有集中通风空调的建筑内风管面积都很大，如果使用传统的耐磨处理方法则需要使用大量的耐磨损材料，费用不菲。
技术实现思路
针对现有弯头的缺陷，本专利技术的目的在于，提供一种90°矩形耐磨弯头。该弯头在不同摩擦剪切力的部位采用不同的耐磨材料，有效地抵抗气力输送过程中物料对管道的磨削，使得管道不同部位根据磨削的程度进行耐磨强化，同时节省昂贵材料，降低弯头的造价。为实现上述技术任务，本专利技术采用下述技术方案予以实现：一种耐磨工业通风弯管，包括上顶板、下底板、外弧面和内弧面；上顶板、下底板、外弧面和内弧面作为四个面合围得到一个1/4圆的弧形管；上顶板与下底板相同；在所述下底板和内弧面都被划分为高摩擦力区、中摩擦力区和低摩擦力区；在高摩擦力区和中摩擦力区的位于弯头内的表面上分别使用不同耐磨厚度的耐磨材料。进一步的，在高摩擦力区的位于弯头内的表面上采用的耐磨材料为氧化铝陶瓷片。进一步的，利用下式计算氧化铝陶瓷片的厚度：Hh=γ1×δ×INT[PPh-m×Pmax-hPh-m]]]>式中，Hh为高摩擦力区氧化铝陶瓷片的厚度，mm；δ为90°矩形弯管壁厚，mm；Pmax-h为板面的最大摩擦力值，Pa；Ph-m为划分高摩擦力区和中摩擦力区的摩擦力阈值，Pa；P为高摩擦力区或中摩擦力区中任意点处的摩擦力，Pa；γ1为高噪音区厚度常数系数，0.2≤γ1≤3；INT是将一个数值向下取整为最接近的整数的函数。进一步的，在中摩擦力区的位于弯头内的表面上采用的耐磨材料为高铬耐磨合金。进一步的，利用下式计算高铬耐磨合金的厚度：Hm=γ2×δ×INT[PPm-l×Ph-mPm-l]]]>式中，Hm为中摩擦力区高铬耐磨合金的厚度，mm；δ为90°矩形弯管壁厚，mm；Ph-m为划分高摩擦力区和中摩擦力区的摩擦力阈值，Pa；Pm-l为划分中摩擦力区和低摩擦力区的摩擦力阈值，Pa；P为高摩擦力区或中摩擦力区中任意点处的摩擦力，Pa；γ2为中噪音区厚度常数系数，0.2≤γ2≤3；INT是将一个数值向下取整为最接近的整数的函数。本专利技术的另一个目的在于，提供一种90°矩形弯头的耐磨处理方法，包括以下步骤：步骤1：对于90°矩形弯头，求解空气和尘粒混合流动的两相流的连续性方程和N-S动量方程偏微分方程组，确定90°矩形弯头稳态湍流速度场U(x,y,z)和速度梯度Gard[U(x,y,z)]；步骤2：根据步骤1得到的90°矩形弯头稳态湍流速度场U(x,y,z),代入式1所示的尘粒的组分体积分数方程，对式1进行一阶迎风格式离散化，并利用高斯-赛德尔迭代对式1进行求解，得到第二相即尘粒的体积浓度αp(x,y,z)；∂∂t(αpρp)+▿·(αpρpU)=-▿·(αpρpvdr,p)+Σq=1n(mqp-mpq)]]>(式1)式中，ρp为尘粒密度，m3/kg；t为时间，s；vdr,p为滑移速度，m/s；m为质量流量，kg/s；步骤3：根据步骤1求解得到的速度梯度Gard[U(x,y,z)]和步骤2求解得到的尘粒的体积浓度αp(x,y,z)，利用式2分别计算内弧面和下底板的摩擦力P(Pa),得到内弧面和下底板各自的摩擦力范围；P＝[αpρp+(1-αp)ρa](υcol+υkin+υfr)Grad(U)(式2)式中：αp(x,y,z)为第二相的组分体积分数；ρa为空气密度，m3/kg；υcol为碰撞运动粘性系数，m2/s；υkin为动能运动粘性系数，m2/s；υfr为摩擦运动粘性系数m2/s。步骤4：根据步骤3得到的内弧面和下底板的摩擦力范围，分别计算得到各个板面的划分高摩擦力区和中摩擦力区的摩擦力阈值Ph-m；同时计算得到内弧面和下底板的划分中摩擦力区和低摩擦力区的摩擦力阈值Pm-l；将Ph-m在板面上对应的曲线作为高摩擦力区包络曲线；将Pm-l在板面上对应的曲线作为中摩擦力区包络曲线；步骤5：将步骤4得到的每个板面上中低摩擦力区包络曲线、高中摩擦力区包络曲线上取多个离散点，并获取这些离散点的坐标值；对中低摩擦力区包络曲线、高中摩擦力区包络曲线上的离散点的坐标值进行拟合，得到原始拟合曲线方程，然后用通用全局优化法对原始拟合曲线方程进行处理，得到中低摩擦力区包络曲线、高中摩擦力区包络曲线对应的拟合曲线方程；步骤6：将步骤5得到每个板面的每条拟合曲线方程作为板面上各摩擦力区的分界线，得到各板面的高摩擦力区、中摩擦力区和低摩擦力区；步骤7:在步骤6得到的每个板面的高摩擦力区采用氧化铝陶瓷片，在中摩擦力区采用高铬耐磨合金；根据计算得到的各板面的各摩擦力区内需要粘贴耐磨材料的厚度，在高摩擦力区的位于弯头内的表面上粘贴氧化铝陶瓷片，在中摩擦力区域的位于弯头内的表面上粘贴高铬耐磨合金。进一步的，所述步骤3中，利用式2分别计算内弧面和下底板的摩擦力P(Pa)：P＝[αpρp+(1-αp)ρa](υcol+υkin+υfr)Grad(U)(式2)式中：αp(x,y,z)为第二相的组分体积分数；ρa为空气密度，m3/kg；υcol为碰撞运动粘性系数，m2/s；υkin为动能运动粘性系数，m2/s；υfr为摩擦运动粘性系数m2/s。进一步的，所述步骤4中，利用式3分别得到各个板面的划分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种90°矩形耐磨弯头，包括上顶板、下底板、外弧面和内弧面；上顶板、下底板、外弧面和内弧面作为四个面合围得到一个1/4圆的弧形管；上顶板与下底板相同；其特征在于，所述下底板和内弧面都被划分为高摩擦力区、中摩擦力区和低摩擦力区；在高摩擦力区和中摩擦力区的位于弯头内的表面上分别使用不同耐磨厚度的耐磨材料。

【技术特征摘要】
1.一种90°矩形耐磨弯头，包括上顶板、下底板、外弧面和内弧面；上顶板、下
底板、外弧面和内弧面作为四个面合围得到一个1/4圆的弧形管；上顶板与下底板相同；
其特征在于，所述下底板和内弧面都被划分为高摩擦力区、中摩擦力区和低摩擦力区；
在高摩擦力区和中摩擦力区的位于弯头内的表面上分别使用不同耐磨厚度的耐磨材料。
2.如权利要求1所述的90°矩形耐磨弯头，其特征在于，在高摩擦力区的位于弯
头内的表面上采用的耐磨材料为氧化铝陶瓷片。
3.如权利要求1或2所述的90°矩形耐磨弯头，其特征在于，利用下式计算氧化
铝陶瓷片的厚度：
Hh=γ1×δ×INT[PPh-m×Pmax-hPh-m]]]>式中，Hh为高摩擦力区氧化铝陶瓷片的厚度，mm；δ为90°矩形弯管壁厚，mm；Pmax-h为板面的最大摩擦力值，Pa；Ph-m为划分高摩擦力区和中摩擦力区的摩擦力阈值，Pa；P
为高摩擦力区或中摩擦力区中任意点处的摩擦力，Pa；γ1为高噪音区厚度常数系数，
0.2≤γ1≤3；INT是将一个数值向下取整为最接近的整数的函数。
4.如权利要求1所述的90°矩形耐磨弯头，其特征在于，在中摩擦力区的位于弯
头内的表面上采用的耐磨材料为高铬耐磨合金。
5.如权利要求1所述的90°矩形耐磨弯头，其特征在于，利用下式计算高铬耐磨
合金的厚度：
Hm=γ2×δ×INT[PPm-l×Ph-mPm-l]]]>式中，Hm为中摩擦力区高铬耐磨合金的厚度，mm；δ为90°矩形弯管壁厚，mm；Ph-m为划分高摩擦力区和中摩擦力区的摩擦力阈值，Pa；Pm-l为划分中摩擦力区和低摩擦力
区的摩擦力阈值，Pa；P为高摩擦力区或中摩擦力区中任意点处的摩擦力，Pa；γ2为中
噪音区厚度常数系数，0.2≤γ2≤3；INT是将一个数值向下取整为最接近的整数的函数。
6.一种90°矩形弯头的耐磨处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：对于90°矩形弯头，求解空气和尘粒混合流动的两相流的连续性方程和N-S
动量方程偏微分方程组，确定90°矩形弯头稳态湍流速度场U(x,y,z)和速度梯度
Gard[U(x,y,z)]；
步骤2：根据步骤1得到的90°矩形弯头稳态湍流速度场U(x,y,z),代入式1所示
的尘粒的组分体积分数方程，对式1进行一阶迎风格式离散化，并利用高斯-赛德尔迭代
对式1进行求解，得到第二相即尘粒的体积浓度αp(x,y,z)；
∂∂t(αpρp)+▿·(αpρpU)=-▿·(αpρpvdr,p)+Σq=1n(mqp-mpq)]]>(式1)
式中，ρp为尘粒密度，m3/kg；t为时间，s；vdr,p为滑移速度，m/s；m为质量流量，
kg/s；
步骤3：根据步骤1求解得到的速度梯度Gard[U(x,y,z)]和步骤2求解得到的尘粒
的体积浓度αp(x,y,z)，分别计算内弧面和下底板的摩擦力P(Pa),得到内弧面和下底板
各自的摩擦力范围；
步骤4：根据步骤3得到的内弧面和下底板的摩擦力范围，分别计算得到各个板面
的划分高摩擦力区和中摩擦力区的摩擦力阈值Ph-m；同时计算得到内弧面和下底板的划
分中摩擦力区和低摩擦力区的摩擦力阈值Pm-l；将Ph-m在板面上对应的曲线作为板面的
高摩擦力区包络曲线；将Pm-l在板面上对应的曲线作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李安桂，苟立，高小攀，杨长青，高然，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61