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由于入射角會影響氣固兩相流的沖蝕磨損情況，利用仿真模擬氣固兩相流當中的固體顆粒軌跡，對不同的入射角進行沖蝕磨損分析。對試驗管段的無縫化彎頭進行單獨的仿真模擬，并進行不同入射角度的沖蝕情況的仿真分析。碳鋼彎頭對不同角度的沖蝕磨損情況，同固體顆粒運動軌跡的對比。固體顆粒的運動軌跡，同沖蝕磨損的最大位置相一致。碳鋼無縫彎頭當入射角度偏向正方向時，固體顆粒先碰撞彎頭內圓弧壁面，然后反射到外壁面上，彎頭的最大沖蝕部位出現在內壁面上。
將不同入射角度的最大沖蝕率、平均沖蝕率進行擬合如圖7所示，入射角度對氣固兩相流的沖蝕磨損影響比較明顯。當角度向負方向偏移時，沖蝕率成向上突起的拋物線；當角度向正方向偏移時，沖蝕率隨著角度逐漸增大，固體顆粒對材料的沖蝕隨著入射角度的增大而增大。在一15“附近時達到峰值，到+5“附近時達到最低，大于+5“沖蝕率隨角度的增加而增大，這與文獻中實驗結果的擬合曲線吻合很好。因此，可以通過改變沖蝕的入射角度來減少彎頭的沖蝕磨損，這點對于工程應用有較大的指導意義。
國標中彎頭的曲率半徑一般為R=1.5D，R=2D，R-3D，在同樣條件的模型下研究曲率半徑對沖蝕磨損的影響分析。不同曲率半徑的沖蝕磨損同固體顆粒的運動軌跡。隨著彎頭曲率半徑的增加，碳鋼無縫化彎頭的沖蝕位置有所變化，顆粒在彎頭管壁的二次碰撞情況也隨之增加。
將不同曲率半徑時彎頭的沖蝕磨損率擬合。彎頭的最大沖蝕率在曲率半徑為2D時較小，當曲率半徑大于3D時隨著曲率半徑的增大，彎頭的最大沖蝕率隨之減少。因此，根據彎頭的最大沖蝕部位來設計彎頭的曲率半徑，可以減小彎頭的沖蝕磨損。由于彎頭的曲率半徑增大，彎頭管壁的面積增大，因此彎頭的平均沖蝕率隨著彎頭的曲率半徑的增加而減少。
彎頭在煤粉濃淡燃燒技術排放過程中良好的性能
煤粉濃淡燃燒技術在低負荷穩燃、降低燃燒過程中氮氧化物的排放方面具有良好的性能，已成功應用于大中型電廠鍋爐上。國產四角切圓燃燒鍋爐一次風管一般采用水平布置，一次風流經爐前彎頭后進入燃燒器。如采用左右濃淡燃燒技術，有兩個角的彎頭可實現煤粉濃淡的自然分離，但另兩個角無縫化碳鋼彎頭分離的濃淡方向與左右濃淡燃燒技術的要求，即濃煤粉氣流位于向火側，淡煤粉氣流位于背火側的原則相悖。這兩個角就需要采用濃淡分離器將碳鋼彎頭外側的濃煤粉流導向到彎頭內側。同時由于濃淡分離器有一定的阻力，為考慮各輸粉管道阻力均衡，以及煤粉濃度的可調節，往往也要求在具有自然分離能力的彎頭后也裝設濃淡分離器。
幾種濃淡分離器分離效果的試驗和數值結果，但這些結果都是在分離器入口氣流和煤粉濃度分布均勻的情況下獲得的，只能反映布置在彎頭后較長直管段后的濃淡分離器的工作特性，但由于現場空間的限制，濃淡分離器進口與彎頭出口之間的距離較短，碳鋼無縫彎頭出口存在煤粉空氣混合物速度和煤粉濃度分布的不均勻，這必然會對濃淡分離器的工作特性造成一定影響。
浙江大學開發的撞擊式可調濃度煤粉濃淡燃燒技術，具有結構簡單、低阻力、濃淡分離比高等優點，并應用于多臺電廠鍋爐的低負荷穩燃、防結渣和降低NO、的改造工作，取得良好效果。本文采用試驗和數值模擬方法，對一次風管彎頭結構和布置形式對煤粉濃淡分離器的分離效果、濃淡側速度分布不均的影響進行分析，同時提出了具有前置彎頭的濃淡分離器獲得高分離效果及濃淡側速度均衡的途徑，為濃淡分離器的設計和運行提供參考。
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不同入射角對無縫化彎頭的沖蝕情況及沖蝕磨損影響