基于工业级L管的膏体自流充填倍线研究

矿山膏体充填的临界自流充填倍线是矿山膏体管道输送的重要参数。采用工业级的L管试验装置测定膏体料浆的流变参数,并推算矿山膏体临界自流倍线与流变参数之间的关系式,用工业试验数据证明了该公式的准确性。从充填倍线角度出发,分析膏体料浆流变参数和自流输送的规律,试验结果表明膏体临界自流充填倍线与屈服应力和塑性黏度系数有关,不同管径、不同流速下的膏体临界自流充填倍线可根据其流变参数进行计算。针对贵州某磷矿实际充填情况对膏体临界自流充填倍线进行了验证,结果表明矿山膏体临界自流充填倍线公式适用于矿山充填。     

粗颗粒尾矿浆体管道输送速度分布规律研究

基于垂向剪应力呈线性分布假设,给出了零剪应力点的垂直位置计算方法和对应的最大剪应力计算方法,由此,通过借鉴普朗特半经验公式,给出了滑动床上方速度分布计算公式.通过粒径为1.71 mm的粗尾矿颗粒高浓度尾矿管道流动试验,测定了水平管道和倾斜管道中不同条件下若干组浆体速度分布试验数据.计算值和实测值的对比分析表明作者速度预测模型计算值与实测值较为一致,两者最大偏差不超过12.16％.作者速度分布公式的计算结果表明,随着管道倾角的增大而增大,最大速度点偏离管道中心之上的距离越来越大,同时速度分布变得越来越均匀.     

高浓度充填料浆自流输送浓度与管径匹配研究

以司家营铁矿区大规模充填开采为研究背景,通过物理试验分析全尾砂充填料浆的流变特性,结果得出质量分数大于或等于70%的充填料浆具有初始剪切应力,流变模型为宾汉体,质量分数大于76%的料浆流动性差。基于静力平衡理论分析高浓度充填料浆管道输送阻力损失,基于自流输送机理分析了充填倍线与阻力损失的数值关系,进而构建高浓度充填料浆自流输送本构模型。采用该模型进行理论计算,得到不同管径条件下的最佳自流输送浓度,分析得出最佳输送浓度随管径呈对数增长的变化关系,通过数值拟合提出自流输送浓度与管径的匹配公式。     

高浓度磷精矿浆的流体阻力试验研究

瓮福磷精矿浆在６８％～７２％范围内，分别对其在４０ｍｍ和５０ｍｍ的管道中进行流体阻力试验，得到了流体阻力与平均流速的关系曲线和临界流速。试验结果表明，此矿浆的阻力特性与典型的非均质浆体相似；在较高流速下，随着流速增大，同一管径下不同浓度矿浆的流体阻力逐渐接近；在较低流速下，流体阻力随着矿浆浓度的增高而明显增大；其阻力系数明显低于同一雷诺数下清水的阻力系数     

水煤浆的流变参数及水力坡度研究

以月桂醇聚氧乙烯醚为分散剂,海泡石为稳定剂,进行了水煤浆流变参数和管道输送实验研究。分析了分散剂质量分数、水煤浆质量分数及稳定剂质量分数变化对极限沉降浓度等的影响,并从理论上给出了假塑性及胀塑性流体水力坡度计算方法。颗粒级配实验和流变参数数据分析结果表明:分散剂质量分数为1.000%时,最高制浆质量分数达到72%,小于极限沉降浓度;质量分数66%的水煤浆中,分散剂质量分数为1.000%时,极限沉降浓度和表观黏度分别取得最大值(78.03%)和最小值(442.31×10~(-3) Pa·s);表观黏度随水煤浆质量分数的增加而增加;随着稳定剂质量分数由0%增加到0.7%,质量分数66%浆体的析水率先降低,后维持0.2%不变;稳定剂的加入在很大程度上可增加水煤浆的表观黏度;煤浆管道输送数据的分析及理论计算结果表明,分散剂质量分数越大,则质量分数66%水煤浆的水力坡度值越小;水煤浆质量分数越大,水力坡度值就越大;质量分数66%水煤浆的水力坡度值随稳定剂质量分数的增大而增加,且增量有降低趋势。水煤浆输送水力坡度可用基于流变参数的均质浆体水力坡度公式计算,计算值与实测值偏差不大于18%。     

尾矿设计中水力计算公式的选用(兼谈瓮福磷矿尾矿输送)

介绍工程实践中,选用水力计算公式的体会,对尾矿输送中临界流速(或临界管径)和压力管道摩阻损失的计算以及如何选用公式分别作了举例说明.     

水平90°弯管内盐泥浆输送压力损失研究

为得到盐泥浆在水平弯管内输送过程中的压力分布规律，探究管道直径、输送速度、输送浓度对压力损失的影响，对盐泥浆在水平弯管内的流动状态进行三维数值模拟，采用仿真与实验相结合的方式，分析了管道直径、输送浓度和输送速度对弯管段压降的影响。结果表明：弯管段压力损失随着管道直径的增大而减小，随着浆体流速的增加而增大，随着输送浓度增加而增大。设计正交实验发现各因素对弯管段压力损失影响大小顺序为：管道直径>输送速度>输送浓度。     

非均质固液混合料浆在输送管中的临界速度

1　问题的提出在许多工程设计中经常会出现非均质固液混合料浆用管道输送的问题。为了保证混合料浆中的固体物料不沉降到管壁上造成输送管堵塞 ,影响料浆的正常流动 ,因此在设计时 ,必须使料浆的流动速度超过某一给定的最小值 ,此最小值即为料浆的临界速度。在国内的有关设计手册和设备样本中介绍的料浆临界速度计算公式 ,基本为杜拉德公式和凯夫公式[1] 。通常 ,当管径小于 2 0 0mm时 ,可用杜拉德公式计算料浆的临界速度 ;当管径大于 2 0 0mm时 ,应用凯夫公式计算料浆的临界速度。1、杜拉德公式uL=FL 2 gDρ0 - ρ1ρ1式中 :uL———料浆…     

煤浆管道输送浓度的分析研究

煤浆输送浓度与管道输送系统的经济性及安全性有关,为了选择最佳的输送浓度,就浓度对浆体特性的影响进行了分析,从技术指标和经济指标两个方面,对最佳输送浓度的选择确定进行计算讨论,得出最佳输送浓度需要在最佳节能浓度的基础上依据管道运行流速标准校核调整后确定,从而为煤浆管道工程的优化设计提供参考。     

温度和固相粒径与浓度对水煤浆管内流动壁面滑移的影响

通过改变管径、温度、煤粉粒度和浓度,在中试规模的输送装置上研究水煤浆直管内的滑移流动规律,联合采用Mooney滑移修正方法和Tikhonov正则化方法确定浆体壁面滑移特性。结果表明,随温度和固相粒径的增大,临界剪切应力降低,壁面滑移速度显著增加;浓度越高,临界剪切应力及产生相同滑移速度所需的壁面剪切应力越大,温度升高对临界剪切应力和屈服应力的降低越显著;低壁面剪切应力下的滑移贡献率主要取决于临界剪切应力及屈服应力的相对大小,高壁面应力下主要取决于壁面滑移速度和浆体真实流变特性。     

气力输送中变径管道系统的设计

介绍了气力输送中变径管道的设计方法和主要参数(临界速度、管径、压降、气体流速、变径位置、变径角)的确定.通过分析实验数据,说明采用逐渐增大管径的变径管道可以有效地降低输送管道中的气速、压损和能耗.     

气力输送中变径管道系统设计的研究

介绍了气力输送中变径管道的设计方法和主要参数(临界速度、管径、压降、气体流速、变径位置、变径角)的确定.通过分析实验数据,说明采用逐渐增大管径的变径管道可以有效地降低输送管道中的气速、压损和能耗.     

水平管道水合物浆液流动特性的数值模拟

基于欧拉双流体模型,结合颗粒动力学理论,研究不同水合物颗粒体积分数、不同流速下非均匀颗粒水合物浆液流动过程中水合物颗粒聚集行为、流动压降及浆液速度分布。结果表明:浆液流动压降主要受流速影响,速度越大压降越大。颗粒体积分数在20%—35%,压降变化很小,当颗粒体积分数达到55%时,压降明显变大。水合物颗粒聚集程度随流速增大而降低,低水合物颗粒体积分数下,颗粒聚集呈悬浮状。随颗粒体积分数增大,水合物颗粒呈堆积状聚集,易造成管道堵塞;水合物浆速度梯度随颗粒体积分数增大而增大。随流速增大,速度由非对称变成对称分布,出现较大的速度梯度。保障水合物浆稳定安全流动存在一个临界颗粒体积分数和经济流速。数值模拟为水合物浆液管道输送技术的研究提供理论参考。     

膏体倾斜管道自流输送水力坡度研究

通过倾角为40°、50°和60°的膏体管道输送试验结果,分析了膏体管道输送水力坡度的影响因素,研究了膏体屈服应力和刚度系数与膏体浓度的关系.在水平管道水力坡度计算公式的基础上,通过分析发现,倾斜管道中的水力坡度相对于水平管道水力坡度减少值与福氏数、浆体浓度和管道倾角有关.通过绘图分析以上参数对水力坡度减少值函数的影响规律,给出了水力坡度减小值函数的表达式,进而给出了膏体倾斜管道自流输送水力坡度的计算模型.采用70°倾角膏体输送试验结果对作者所提出的模型进行了检验,发现最大偏差在12％以内.     

大型油罐入口管油品防静电安全流速的确定

油流沿管线前进过程中,与管内壁发生摩擦将产生静电。流速过大,由摩擦产生的流动电流增大,进罐时带入油罐内的静电量将增大,为进站油罐安全储存带来隐患。且管线各油品大都处于紊流状态下进行输送,油品流速大小决定着静电形成量。为确保进站油罐的安全储存,依据理论及经验公式计算分析大型油罐入口管道的直径对安全输送流速的影响,并对两种公式所得计算结果进行比较,确定算例中油品在不同管径下输送时的进罐安全流速,为今后实现油品的安全输送及储存提供理论依据。     

弯管体系内浆液流动分析

针对弯管系统中易在弯头处出现水合物堵塞的现象,以弯管系统中水合物浆液输送过程为研究对象,通过数值模拟对影响弯管系统中水合物颗粒最大体积分数的2个因素(颗粒直径、管径)进行了分析。结果表明:当水合物浆流速较小时,弯管系统中水合物最大体积分数受粒径的影响较大,即随着粒径的增大,水合物的最大体积分数趋近迅速增大的状态,而当浆液流速较快时,水合物最大体积分数受流速影响较大;管径的增大可以减小水合物颗粒直径对弯管系统中水合物最大体积分数的影响,到管道直径达到200 mm时,水合物颗粒直径的变化几乎不会影响水合物最大体积分数。研究结果为水合物浆液混输领域的发展提供理论依据。     

水合物浆体在水平细管中的流动相变换热

实验测量了质量分数为0~19.2%的TBAB水合物浆体在恒热流条件下在小管径内流动时的流动传热特性。利用数值计算获得管内浆体的沿程温度分布,在此基础上得到水合物浆体在小管径内的强制对流传热特性。结果表明加热功率对小管径管道中的浆体传热特性有较大影响;在层流状态下,流速对传热系数的影响相比紊流时要小。在实验数据基础上总结出了TBAB水合物浆体在小管径管内的对流换热经验关联式。     

水合物浆体在水平细管中的流动相变换热

实验测量了质量分数为0~19.2%的TBAB水合物浆体在恒热流条件下在小管径内流动时的流动传热特性。利用数值计算获得管内浆体的沿程温度分布,在此基础上得到水合物浆体在小管径内的强制对流传热特性。结果表明加热功率对小管径管道中的浆体传热特性有较大影响;在层流状态下,流速对传热系数的影响相比紊流时要小。在实验数据基础上总结出了TBAB水合物浆体在小管径管内的对流换热经验关联式。     

旋流分离对天然气水合物除砂提纯的影响

针对固态流化开采方法开采海底天然气水合物含砂量大导致开采效率低的问题,提出原位分离工艺,设计了旋流分离装置,基于该装置利用CFD数值模拟方法研究了固相(砂和水合物颗粒)直径、入口浆体流量及浆体中砂浓度对装置分离性能的影响。结果表明,在研究范围内,砂和水合物分离效率大部分高于60%,最高达98.72%,压降大部分低于0.5 MPa,最低至0.03 MPa。砂粒分离效率随固相粒径增大先增大后趋于平稳,随浆体入口流量增大先增大后减小,随砂浓度增大而降低;水合物分离效率随固相粒径增大先增大后趋于平稳,随浆体入口流量增大先增大后减小,随砂浓度增大而降低。溢流口和底流口压降几乎不随固相粒径变化,随砂浓度和浆体入口流量增大而增大。固相粒径、入口流量、砂浓度对分离性能有较大影响,在砂粒径大于20 ?m、水合物粒径大于40 ?m、浆体入口流量约5 m3/h、入口砂浓度不超过25vol%的条件下分离性能良好。     

低温输运管道预冷过程的气液两相数值分析

低温流体在输运管道中预冷时会出现复杂的气液两相流现象。本研究的数值仿真主要针对液氮在管道内沸腾过程中的传热特性、气泡的生成规律、临界热通量等进行分析。通过改变管道直径、入口液氮流量,讨论了不同时刻计算域内部的温度、热通量以及两相分布规律,最终得到研究范围内的临界热通量（CHF）特性。研究发现,流体温度突变时间随着管径的减小而提前,随着流量的增大而后延;壁面温度变化幅度随着管径的增大而增大;CHF值随着管径的减小而增加,随着入口流量的增加而减小。