浆体管道淤积流速数值计算方法研究

依据浆体流态随流速在管道中的变化规律,从清水与固体颗粒之间的动量传递入手,分析了浆体在管道中流动时清水与固体颗粒之间的相互作用机理,分别得到了搬运流体的速度分布、固体颗粒的速度分布和浆体的速度分布。同时根据固体颗粒的起动条件,研究水平管道淤积流速的确定方法。由于此方法是从理论分析角度出发,应用数学模型,并且通过了试验验证,结果与试验数据吻合良好,因此该计算方法具有通用性。     

浆体管道输送临界流速的研究

全面深入分析了大量物料浆体的试验与运行数据, 从物料特性与浆体紊动强度两个重要因素分析浆体浓度对管道临界流速的影响, 基于能量守恒提出了合理、实用的浆体管道输送临界流速公式。     

浆体管道的不淤流速研究

属于均质与非均质混合流的工业浆体管道，其不淤流速由颗粒保持悬浮要求的紊动强度来决定。基于浆体物理特性及固体颗粒紊动悬浮理论，并应用大量管道试验的观测资料，可推得浆体和道临界不淤流速新公式，全面反映浆体的粘性，颗粒组成浓度以及管道内径等因素的影响，因而使不淤流速确定摆脱了对环管试验的依赖性及局限性，为大口径输煤管道输送流速确定，提供简便且可靠的依据。     

煤浆管道水头损失与煤颗粒ζ电位关系的研究

通过环管实验，测定了不同浓度和不同ζ电位的煤浆在不同管道流速下的水头损失，分析了煤浆本身物理化学因素和流动条件对煤浆管道水头损失的影响。由实验结果可知，煤浆管道的水头损失不仅和管道流速、浆体浓度紧密相关，而且和浆体颗粒的ζ电位相关，在一定条件下煤浆颗粒ζ电位绝对值增大，管道水头损失降低，且ζ电位的降阻作用随管道流速的减小和煤浆浓度的增大而更为显著。     

稳定流状态下似膏体料浆管输临界流速的研究

“似膏体充填”是一种新型充填采矿模式。根据固体物料的沉降理论，结合实验分析，提出了似膏体料浆在管路中的临界流速值；分析了浆体浓度及管道直径对似膏体料浆管输临界流速的影响规律。     

高浓度浆体在管道输送中水流结构及运动机理的研究

本文针对含有一定细颗粒的高浓度浆体管道输送试验资料进行分析研究。提出了高浓度水流具有屈服切应力和刚性系数η、流核区与非流核区的水流运动机理和切应力分布；提出了二维恒定均匀紊流的高浓度水流的流速公布计算公式。通过资料验证，理论计算与实测资料之间关系比较一致，说明模型设想及理论公式是合理的。     

温度对磷石膏充填料浆流变参数影响分析

采用恒温水浴箱与旋转流变仪测试不同温度以及质量浓度下磷石膏充填料浆的流变参数,研究发现,磷石膏充填料浆流变曲线符合Hershel-Bulkley模型特征,低温条件下,屈服应力随着充填料浆质量浓度的增加而增加,但在低浓度区域(固体质量分数55%～58%)增长缓慢。另外,随着温度的升高,充填料浆屈服应力与实测黏度稳定值也随之增长,说明温度的升高使得浆体内部结构得以增强,同时低浓度浆体屈服应力对质量浓度的敏感性也有所提高。温度的变化不但会影响磷石膏充填料浆的流变参数,而且通过计算层流状态下不同温度充填料浆水平直管流动阻力损失值,发现温度升高也会增长浆体阻力损失值,并且随着浆体平均流速的增加,增长值会逐渐增高,但是相对增长率却逐渐下降。     

管送混凝土浆体的研究

本文根据作者所进行的试验研究,论述了混凝土浆体的管流特征与管送混凝土浆体对物料的要求以及物料之间的关系和自流輸送时浆体配合比的确定,提出了用浆体流变参数作为判定管送性的意见。     

水平管道沉降性浆体速度分布与浓度分布关系的研究

本文从流动浆体中的固体粒子与清水之间的动量传递分析入手，提出了水平管道内沉降性浆体流动速度分布与浓度分布之间的理论关系及其速度分布的理论计算方法，并将其理论计算结果与一些已公布的试验结果进行了对比，检验证实了理论分析方法及理论分析结果的正确性及具有的普遍意义。     

矸石似膏体充填料浆临界流速影响因素研究

为探究矸石似膏体料浆在管输过程中的流变参数的影响因素,以公格营子矿矸石似膏体充填料浆为工程背景,使用CRT流变仪测试了不同浓度、矸石颗粒粒径下的矸石似膏体充填料浆的流变参数,运用流体力学和粒状物输送水力学分析了矸石颗粒在似膏体料浆的受力情况,运用Fluent软件对管道输送过程中不同流速、矸石粒径以及料浆浓度下的料浆流动状态以及粒子运动轨迹进行了模拟验证。结果表明,矸石似膏体料浆的矸石颗粒粒径大小和浓度会影响料浆的塑性粘度和初始切应力,进而对管道输送的临界流速产生影响。具体表现为在管输过程中,矸石粒径为15mm、20mm、较5mm和10mm更易下沉,料浆浓度达到76%时,料浆初始切应力增幅会出现急剧增加,随着料浆浓度增大,管输过程中矸石颗粒更不容易沉降。     

金川全尾砂膏体充填料浆流变特性研究

对金川公司全尾砂膏体充填料浆的流变特性进行了研究，并对其参数与各物料用量的定量关系进行分析，得出了充填料浆最佳配合比的工程平均，进而建立了流变模型，推荐了泵送管道沿程摩阻损失的计算公式。为金川膏体充填系统的设计及保证料浆顺利输送提供了技术依据，同时可为同类矿山的设计提供参考。     

浆体管道低速段水力坡度的研究

从清水与浆体颗粒之间的动量传递入手,分析了管道内沉降性浆体流动时清水与固体颗粒之间的相互作用关系,分别得到了搬运流体的速度分布、固体颗粒的速度分布和整个浆体的速度分布。同时,根据固体颗粒的起动条件,研究在不同的水力坡度下,淤积层厚度的变化规律。将所得数学模型用于浆体管道流动参数计算,计算结果与试验实测数据吻合较好。     

基于FLUENT的磷石膏膏体充填料浆管道输送模拟

矿山充填工作中,膏体充填料浆在管道内的流动状态十分复杂,为了降低充填管道的磨损,减少堵管、爆管现象的发生,根据矿山的实际充填管路,利用GAMBIT建模,依据充填料浆的性质以及结构流理论,利用FLUENT对浓度55%、60%、63%和65%的充填料浆进行数值模拟。结果表明,料浆流速越大,充填管道磨损越严重,充填管径发生变化导致充填料浆流速不稳定,输送压力最大的位置出现在管道结合部,模拟结果与实际生产现象相吻合,确定膏体充填料浆管道输送事故多发位置,为矿山充填管道降压减损提供合理的理论依据。     

覆岩隔离注浆充填地面输浆管路堵塞机理研究

为确定覆岩隔离注浆充填工程中地面输浆管路堵塞机理,对输浆管路运行工况进行了监测,基于实测数据将输浆管路堵塞划分为附着型堵塞、沉积型堵塞和综合型堵塞3种类型。通过对粉煤灰浆体的流变特性、粉煤灰水化反应进行理论分析与实验验证,揭示了3种堵塞类型的形成机理,分析了管路粗糙度、化学成分、流速等因素对各类堵塞形成的影响。结果表明:附着型堵塞主要受粉煤灰水化反应胶凝化合物形成速率和浆体流速的双重影响;沉积型堵塞则主要是浆体流速过低导致的。据此提出了防止管路堵塞的建议措施。     

管道内非均质流速度分布与水力坡度的研究

从非均质流中固体粒子与清水之间动量传递这一基本问题的分析入手，提出了水平管道内非均质流中固体粒子处于悬浮流动状态下的速度分布与水力坡度求解的理论分析新方法和模型。利用该模型不但能精确地预计沉降性浆体的速度断面，也能精确地预计沉降性浆体的管道水力坡度。     

浆体管道输送稳定性及其影响因素敏感性分析

本文讨论了浆体管道输送的稳定性判定指标Ｃ／ＣＡ，并对影响浆体稳定性的浓度、粒径、流速和管道内径等因素的敏感性作了分析，其中浓度和粒径对Ｃ／ＣＡ的影响较大。     

泵送膏体触变特性对管道阻力的影响

触变性是膏体复杂的流变特性,直接影响膏体料浆的管道输送阻力,主要与流动速度、流动时间和浆体静置时间相关。为研究某铜矿全尾膏体料浆在长距离泵送过程中的触变特性,本文通过设计开展环管模拟试验、流变理论分析,研究了流动速度、流动时间、停泵时间等触变性影响指标对膏体输送阻力损失的影响规律。结果表明:阻力损失与流动时间成反比并最终趋于稳定,达到稳定状态的时间与浆体流量成反比;在低流速时,阻力损失与流速成正比,并随着流速的增大逐渐趋于线性增长;重启时的出口压力与停泵时间成正比,且停泵时间不宜超过4h,以免造成堵管。研究成果对泵送膏体的工业应用具有一定的指导作用。     

压气引射式浆体磨料射流除锈的试验研究

压气引射式浆体磨料射流系统是一种新的技术方案，利用正交试验的方法，探讨了该系统用于除锈的可能性以及各项性能参数之间的关系，并与磨料射流作了试验对比，试验结果表明，压气引射式浆体磨料射流系统可以在较低的喷射压力下实现除锈。     

高浓度尾矿浆体倾斜管道流动淤积临界速度研究

为了确保倾斜尾矿管道输送安全可靠运行,采用紊流扩散理论,在倾斜管道建立了扩散方程,提出了伴有滑动床的倾斜管道上层的颗粒垂线浓度分布模型。同时结合颗粒和清水质量守恒以及悬浮层浆体流动平衡条件,给出了滑动床厚度和垂线浓度分布的计算方法。在此基础上,通过分析滑动床受力平衡关系,给出了伴有滑动床流动的倾斜管道尾矿浆体淤积临界速度的迭代求解方法。通过水平及倾管道输沙试验,发现淤积临界流速与平均粒径和输送浓度负相关,实测淤积临界流速值与作者模型的计算值最大偏差不过超12%。     

高浓度充填料浆管道输送流态及其判别方法

充填料浆在管道内的流态决定了其管输阻力特性,论文针对这一关键问题开展了高浓度料浆流态及其判别方法研究。通过布设监测系统开展充填流量及管道压力的同步实时监测,在综合分析监测结果与充填料浆流型及流态的基础上,揭示了高浓度充填管输系统阻力损失与料浆流速的典型关系;评估了四种高浓度充填料浆流态判别方法及对应过渡流速计算方法的可靠性。结果表明：采用修正的Swamee方法得到的过渡流速与实测回归所得值相对误差在0.9%-6.4%之间,证明该方法能够满足应用需求。