管道局部弯曲对气力提升性能的影响

为揭示管道局部弯曲对气力提升性能的影响机理, 研究了不同进气量和浸入率条件下管道局部弯曲对流型、扬水量和提升效率的影响规律。实验结果表明: 局部弯曲对流型影响不大, 对扬水量和提升效率有显著影响。扬水量和提升效率都随进气量增加先增大后减小, 即存在最佳气量值与之对应; 当局部弯管位于气举头之上时, 扬水量及提升效率均大幅下降。     

气力泵疏浚特性研究

采用与实际清淤相似的槽底供沙方式,以普通河沙作为实验颗粒,搭建气力泵疏浚池,研究了山塘水库气力泵疏浚特性。结果表明,随气体表观流速增加,气力提升系统性能呈先增加后减小的趋势; 增加浸入率,系统性能峰值点对应的气体表观流速变小; 同一浸入率下,增大气举头埋入沙层的深度,气力泵提升性能显著增加。研究成果可为山塘水库气力泵疏浚提供理论及实践指导。     

钻孔水力开采用气力提升装置模型的建立及实验研究

气力提升装置由于其效率过低而致使相关优点得不到充分发挥,限制了其应用范围。为进一步提高其对固体颗粒输送的能力,通过改进传统气举的结构,采用喷射器式气举来提高气举的气力提升性能。基于伯努利方程获得了对气力提升装置管内各相运动描述的理论模型。实验结果表明：喷射器式气举与传统气举特性曲线变化规律基本一致,理论模型与实测结果对比,其相对误差在7%以内,理论值与实测值吻合较好,且前者对提升效果的增强作用整体优于后者,尤以在较高气量值下最为显著;在 γ=0.42和Q G =8.8 m 3 /h处,前者最大排沙量为后者的2倍。     

气力提升管三相流中气相状态对固相运动影响

钻孔水力开采中利用气力提升系统对地下矿浆进行提升时,气体状态(气相值的大小及其运动特性)对矿浆中矿石的运动及其提升效率将会产生重要影响。基于三相流理论和气泡动力学理论建立了提升管中固相运动速度模型,以陶瓷球形颗粒模拟矿石,利用自行设计的小型气力提升系统实验研究不同运行参数(气量值、淹没率)对颗粒提升量的影响,采用高速摄像技术获取不同气量值下管内气-液-固三相流运动图像序列,通过图像处理技术分析气相对固相运动的影响机理并与实验结果相佐证。结果表明:不同气量值下,气泡对颗粒的作用程度及作用形式并不相同;当气量值较小时,液体对颗粒运动影响较大,此时颗粒数量少、速度低且多随气-液混合相沿管壁位置提升;随气量值的增加,气泡对颗粒及液体提升作用明显,固-液混合相浓度及提升速度均趋于最大值并整体向管芯运动,相对于管壁,管芯处颗粒提升速度较大,此时管内整体呈不规则螺旋上升;持续增加进气量,气体流速过高,管内紊动加强,颗粒非连续提升且固-液混合相浓度显著降低。与淹没率相比,气量值的变化对管内固相运动的影响更为显著。实验结果与理论分析吻合较好,对钻孔水力开采工程应用具有指导意义。     

基于VB优化设计针型喷嘴结构参数——入口角

高压水射流的参数包括压力和流量、高压胶管的管径与长度、喷嘴的形状和尺寸以及横移速度、靶距和射流冲击角等，合理选择这些参数以及优化它们的组合是提高水射流效率、降低能耗的重要手段之一。而高压水射流成套设备以喷嘴为中心，因为喷嘴是形成水射流工况的直接元件，它所造成的结果直接影响到系统的各个部分。研究出性能良好、材料适宜又与主机匹配的喷嘴，将极大地提高射流效率。     

超高压磨料水射流工艺参数优化实验研究

为了提升磨料射流的切割效率,通过研制的超高压磨料水射流切割系统开展了不同工艺参数对石灰岩的切割效果研究。结果表明：随着水射流压力的增加,切割深度首先表现为线性增大,然后增速逐渐放缓;最佳磨料流量参数为0.6 kg/min;最佳初始射流靶距为5 mm;磨料射流的切割深度随喷嘴横移速度呈下降趋势;随着射流切割角度的增加,切割深度呈现出“M”型变化趋势,在80°时切割深度达到最大值;基于正交试验进行极差分析,明确工艺参数对切割深度的影响权重由大到小依次为水射流压力、喷嘴横移速度、磨料流量、喷嘴切割角度和射流靶距,得出最佳的切割参数组合为水射流压力400 MPa,磨料流量0.8 kg/min,喷嘴横移速度1 mm/s,射流靶距6 mm,射流切割角度80°。     

进气方式对气力提升效率的影响规律研究

为阐明进气方式增强气力提升作用的机理及过程, 以气力提升装置为研究对象, 研究了气孔分布方式对排沙量及提升效率的影响规律。结果表明: 相同浸入率下, 周向均布气孔方式较带中心孔的周向均布气孔方式排沙量和效率均上扬, 且各组对应差值均随气量值增加显著上升; 提升效率随气量值升高其变化关系大致呈M形, 即出现两峰值与之对应, 其中最高峰值所处位置与排沙量峰值对应点几近吻合; 任一进气方式下其无量纲实验散点近乎服从于同一分布函数, 并与理论模型吻合较好。研究成果为更好地理解和优化气力提升参数提供了重要的参考。     

水射流辅助切割用喷嘴性能的完善

目的完善水射流辅助切割用的喷嘴的性能,提高岩石切割效率。方法在不久前的研究中(美国《技术新闻》№227),评价了长壁法采煤机用水射流辅助切割时的性能。水射流喷嘴是用来引导连续水射流冲击截齿端部附近的岩石。输给喷     

浆料气力提升系统性能研究

为进一步研究气力提升装置各项参数对排水量、排沙量的影响规律,以河沙为实验颗粒,研究了气流量、浸入率、供沙量对装置提升性能的影响。结果表明,气流量和浸入率对提升能力有重要影响,气流量存在一个最优值和一个临界值,达到最优值后继续增加气流量提升效果变化不明显;小于临界值时水和河沙都不能被提升。浸入率较高时,排沙量在气流量较小时就可以达到最大值,高浸入率下排水量下降的趋势要比低浸入率时晚。本文研究成果对海底采矿、河道清淤、石油开采等具有一定指导意义和设计建议。     

高频脉冲水射流沿轴向的传播特点

目前水射流切割技术的研究开发方面的最重要课题之一是提高水射流切割效率。日本开发了带有压电式激振装置的喷嘴,试验证实该喷嘴可提高水射流的切割性能。为了弄清脉冲射流可以提高切割效率的原理,进行了必要的基础研究,该项研究主要是水射流出口压力的测定方法。因为要弄清切     

气举工作特性的实验与应用

研究了进气方式对气举提升性能的影响,通过改变气流喷嘴个数、喷射角度以及接气管布置方式来测试提升管出口端排液量、排沙量、沙颗粒浓度和提升效率.实验结果表明,进气方式的变化对气举提升性能有显著影响.当气量较低时,采用非对称布置喷嘴时其提升性能最好;当气流较高时,则需要采用对流体扰动较弱的进气方式以减小阻力损失,避免提升效率过低.实验还发现,气举的排液量、排沙量和举升效率都随着进气量的增加先增大后减小,即存在一个最佳气量值与之对应,但反应气举最佳工作特性的参数值几乎不能重合,因此要完全满足气举最优工况是很难实现的.另外,基于动量方程和能量方程建立了气举提升效率模型.     

水下开采提升气举机电装置的特性及应用

介绍了水下开采提升用气举机电装置的工作原理, 对自激振荡脉冲射流破碎器的性能、气举提升特性和临界水流速度进行了分析, 并介绍了气举的应用情况。滨海砂矿开采和钻孔水力采矿的实际应用表明, 脉冲射流破碎器具有很强的水下破碎和搅拌能力, 大大提高了气举的工作性能, 气举机电装置简单、高效、具有较高的综合技术经济性能。     

作业工况及喷射方式对气举输出的影响

基于流体力学理论,从静力学角度,进行了气举管内压力分析,研究了不同作业工况及喷射方式对气举输出的影响,分析了气举输出特性随吸口下降深度的变化规律。结果表明,气举垂直作业存在固相与液相流量变化趋势相反的平衡段,吸口底部漏斗状坑径变大、局部流体加速、紊流增多,有利于固体颗粒的提升; 对称喷射方式固相空隙率更高,提升固体颗粒性能更好,而非对称喷射方式明显增强了气举吸口附近的局部扰动,更有利于采矿作业过程中液体提升。     

淹没高压水射流清洗地浸生产井过滤器的数值分析

采用数值模拟方法, 利用Fluent软件对300 m水深的淹没高压水射流清洗地浸过滤器的流场特性进行分析, 对比了不同喷嘴直径、喷嘴压降、冲击偏角和冲击靶距对污垢的冲击压力、剪应力、有效去污面积等去污指标的影响。结果显示, 喷嘴直径从1.0 mm增至2.0 mm, 射流最大冲击压力、最大径向速度和有效清洗长度分别增加22.15%、27.59%和905.46%;增大喷嘴压降会增强射流冲击压力, 提高射流去污能力;适当增大冲击偏角可以增强靶面剪应力, 冲击偏角 30°左右时去污效果较好;有效去污面积随冲击靶距增加整体呈先增大后减小的趋势。数值仿真分析结果表明, 采用淹没高压水射流去除地浸生产井过滤器上的堵塞物是可行的。分析数据可为清洗喷嘴的设计及清洗工作参数的选取提供一定参考依据。     

管道气力提升系统运行性能研究

为分析提升系统运行性能的影响因素, 采用高30 m, 管径100 mm的提升管模拟系统进行了试验研究。通过调节浸没率、注气量和浆体输送浓度等参数进行分组测试, 得出了浆体输送流量、结核提升流量、扬矿效率与注气量之间的关系曲线, 总结了各参数变化时系统的运行规律。同时, 用试验结果验证了颗粒起动临界条件计算模型的合理性。     

Optimal particle acceleration in a jet mill nozzle

The optimal profile of the accelerating nozzle of a jet mill is computed to provide a maximum particle velocity at the nozzle outlet. To describe one-dimensional monodispersed flow in the nozzle, the well-known set of differential equations is employed. The influence of both particle size and solids/gas mass flow rate on the optimal nozzle profile is studied. Computations show that an employment of optimized nozzles is beneficial for relatively low solids loading. An increase in particle velocities at the optimized nozzle outlet reaches 25% compared to those in a conical nozzle if the solids/gas mass flow ratio equals unity.