1.21-1.47Pa区域
[0120] 时，Ηω=γ2ΧδΧ2
[0121] 所以计算出同一摩擦力区内的不同摩擦力区段采用的耐磨材料厚度可以不同。
[0122] 经本发明的上述方法进行耐磨处理后的90°矩形耐磨弯管常温下耐磨性(常温下 在金刚砂喷吹15分钟后的冲蚀体积，mm3/min)提高了2.2倍，即本发明的90°矩形耐磨弯头 的耐磨效果显著提高，与此同时，变厚度的方法有效的降低了耐磨材料的使用量及产生的 管道阻力，降低了初投资成本。
【主权项】
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：式中，Hh为高摩擦力区氧化铝陶瓷片的厚度，mmd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; γι为高噪音区厚度常数系数，0.2< γι<3;ΙΝΤ 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：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，为划分高 摩擦力区和中摩擦力区的摩擦力阈值，Pa; Pm-I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; γ 2为中噪音区厚度常数系 数，0.2 < γ 2 < 3; INT是将一个数值向下取整为最接近的整数的函数。6. -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，ζ)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α Ρ (X，y，ζ);式中，Pp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aP(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IVi;将?^?在板面上对应的曲线作为板面的高摩擦力区 包络曲线;将Ph在板面上对应的曲线作为板面的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。7. 如权利要求6所述的90°矩形弯头的耐磨处理方法，其特征在于，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):式中：αρ(χ，y，z)为第二相的组分体积分数;pa为空气密度，m3/kg; Ucxjl为碰撞运动粘性 系数，m2/s; Ukin为动能运动粘性系数，m2/s; Ufr为摩擦运动粘性系数m2/s。8. 如权利要求6所述的90°矩形弯头的耐磨处理方法，其特征在于， 所述步骤4中，利用式3分别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，Pa;同时利用式4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-1，Pa;式中，Pmax-h、Pmin-l分别为板面的最大摩擦力值和最小摩擦力值，Ρ&;α、β为区域划分常 数，0.5<α< 1，1 板面是指下底板4或内弧面7。9. 如权利要求6所述的90°矩形弯头的耐磨处理方法，其特征在于，所述步骤7中，根据 式5确定高摩擦力区粘贴氧化铝陶瓷片厚度：式中，Hh为高摩擦力区氧化铝陶瓷片的厚度，mm; PM-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; Y1为高噪音区厚度常数系数，0.2S γι<3;ΙΝΤ是将一个数值向下取整为 最接近的整数的函数。10. 如权利要求6所述的90°矩形弯头的耐磨处理方法，其特征在于，所述步骤7中，根据 式6确定中摩擦力区粘贴高铬耐磨合金的厚度：式中，化为中摩擦力区高铬耐磨合金的厚度，mm; δ为S型管道弯管壁厚，mm;Ph-mS划分高 摩擦力区和中摩擦力区的摩擦力阈值，Pa; Pm-I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; γ 2为中噪音区厚度常数系 数，0.2 < γ 2 < 3; INT是将一个数值向下取整为最接近的整数的函数。
【专利摘要】本发明公开了一种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。
【IPC分类】F16L57/06, F16L43/00
【公开号】CN105485460
【申请号】CN201511018894
【发明人】李安桂, 苟立, 高小攀, 杨长青, 高然
【申请人】西安建筑科技大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月29日