油煤浆管道输送特性研究

根据流变学理论、流体和流动类型假定以及实验数据,证实油煤浆的管内流动通常属幂律流体层流。据此提出了可用于油煤浆流变参数测定的管道输送实验方法,以及可用于油煤浆管道设计的管内流速分布、 黏度、雷诺数、沿程阻力系数和直角弯头阻力系数计算公式,并在本研究条件下得到油煤浆的管道输送特性：稠度系数随煤粉浓度显著增大,随温度显著减小;流变指数主要取决于油的性质,与煤粉浓度关系不大,但随温度有所增大;表观黏度和表观沿程阻力系数随煤粉浓度显著增大,随温度显著减小,并与管径与流速有关;直角弯头阻力系数是同条件下表观沿程阻力系数的10－20倍。     

煤颗粒分布对油煤浆流变特性的影响

采用神华煤和煤直接液化循环油配制成油煤浆，考察了煤的颗粒大小、颗粒分布以及浓度对煤浆流变特性的影响.试验结果表明：当浓度较低时，煤浆在比较宽的浓度范围内表现为牛顿流体；浓度较高时，表现为具有剪切稀化行为的假塑性流体.利用双峰级配理论，将粗颗粒煤粉加入细颗粒中可降低煤浆体系的黏度.但继续增大粗颗粒在煤粉中的比例，体系的黏度又会增大，而且煤浆的流变性能也发生改变.在试验条件下，粗细颗粒质量百分比为40∶60时体系具有最低的黏度，煤浆性质由同浓度的细颗粒体系的非牛顿流体转变为牛顿流体.因此，改变煤浆体系中煤的颗粒分布可在保持较高浓度时制备出具有较低黏度的油煤浆.     

煤浆粘度的实验研究

对中浓度的煤浆进行了实验研究，得出了煤浆表观粘度与浆体浓度、剪切速率的关联式，就煤浆中较大直径的固体颗粒对煤浆粘度的影响进行了讨论。     

次烟煤的ζ电位及其对颗粒团聚的影响

本课题研究了保德里弗贝辛煤在水中的ζ电位特性及其对煤粒团聚的影响。动力学测定表明煤的ζ电位与ｐＨ、温度、煤的浓度及煤与水的接触时间有关。也考察了各种添加剂对改变煤的ζ电位的影响。发现煤团聚强度随ζ电位减弱而增强。使ζ电位中性化可增强颗粒团聚。因而要获得最佳煤颗粒团聚，控制ζ电位是重要的。     

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。     

尖山铁矿精矿管道输送系统工艺运行参数调试

介绍了尖山铁矿精矿管道输送系统试车期间对管道粗糙度，浆体物理特性，流变特性，腐蚀特性，固体颗粒分布，水头损失等的测试，确定了管道安全运行的矿浆浓度、流量，为精矿管道的顺利运行提供了准确可靠的数据。     

充填料浆不同倾角弯管输送特性分析

为研究煤矸石充填料浆在不同倾角弯管内自流输送的特性,以某实际充填管路为背景进行建模,使用FLUENT软件模拟料浆在管道内的输送过程,分析不同入口流速条件下不同质量浓度料浆在不同倾角弯管内流动时的速度、压力特性及阻力损失。结果表明:各弯管出口截面处流速梯度随入口流速增大而扩大,入口速度大于1.4 m/s时,梯度差大幅度增加;当料浆质量浓度大于78%时,沿程管道阻力损失与弯管段局部阻力损失增长速率加快;弯管段局部阻力损失随弯管的倾角变小而增加,建议料浆管道输送时弯管段倾角大于60°。     

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。     

高浓度与中浓度煤浆管道输送的比较分析

在中浓度煤浆管道输送中，煤的粒度组成偏细，使制浆及脱水费用较高。室内试验表明，如将煤的粒度组成中的粗煤比例适当加大，使其平均粒径约为已有中浓度煤浆的３倍，则可以在高浓度下实现长距离管道运输。大量试验资料分析表明，管道输煤的浆体浓度可提高到６２％～６４％。预期这种高浓度煤浆管道运输将以其制浆脱水工艺简化、节约输煤用水及运输效率高等特点，进一步发挥长距离管道输煤的优越性。     

改性木质素磺酸盐水煤浆添加剂的性能研究

经化学改性后的木质素磺酸钠作为水煤浆添加剂用于盘江煤制水煤浆，最高制浆浓度达到71％，浆的稳定性有明显改善。实验借助流变仪研究了浆的流变性能，并通过对吸附量和ζ电位的测定，研究了煤水分散体系界面性质对水煤浆成浆性的影响。     

深海采矿系统软管段输送阻力损失研究

基于深海采矿软管输送模拟试验系统, 分析了不同混合物流速、不同颗粒粒径、不同颗粒体积浓度、不同软管形态条件下软管阻力损失变化特征, 为深海采矿系统软管设计提供参考。结果表明, 水力坡度随物料体积浓度增大而增大, 随粗颗粒粒径增加而呈下降趋势, 随软管弯曲度增大而增加。复杂形态软管中粗颗粒输送水力坡度变化与水平管道、垂直管道和倾斜管道具有一定的相似性, 对比分析了倾斜直管和软管的水力坡度, 拟合了复杂形态软管输送的水力坡度计算公式, 误差范围控制在1.6%以内。     

基于小型环管试验的膏体管道输送阻力特性研究

为研究膏体管道输送过程中的阻力特性,自主设计研发了一套小型闭路环管试验装置,开展膏体料浆在不同流速、质量浓度和平均粒径等工况条件下的环管试验,并利用灰色关联法分析各因素对管道输送阻力的影响强弱。结果表明,管道输送阻力对膏体质量浓度的变化最为敏感,管道输送阻力随质量浓度增加呈指数增长;膏体流速对管道输送阻力的影响仅次于质量浓度,管道输送阻力随流速增加呈线性增长;膏体平均粒径对管道输送阻力的影响有双重性,随着平均粒径增大,管道输送阻力呈先减小再增大的变化趋势。研究结果可为膏体充填输送系统的合理设计及优化布置提供理论支撑。     

浓度对大直径管道内料浆输送特性的影响

以大直径管道输送超细全尾砂胶结充填料浆技术为研究对象,构建大直径输送管道三维模型,基于三维单精度解算器Fluent-3D中Reliable k-epsilon模型,研究大直径管道内浓度对超细全尾砂胶结充填料浆输送特性的影响。结果表明,在充填倍线为3的条件下,灰砂比为1〖DK(〗∶〖DK)〗6的超细全尾砂胶结充填料浆在200 mm直径管道中输送时,在弯管下部内侧管壁位置出现空蚀区,随着浓度的增大,空蚀区范围先增大,后趋于稳定;随料浆浓度的增大,浓度小于64%时,管内料浆平均流速线性增长,料浆浓度大于64%时,管内料浆平均流速先增大后减小;随着料浆浓度的增大,浓度小于68%时,料浆在管内流动的压力损失以较大速率增长,浓度大于68%时,料浆流动的压力损失增长缓慢。研究认为,66%浓度为200 mm直径管道输送超细全尾砂胶结充填料浆的最佳输送浓度。     

管道输煤参数优化研究

介绍了长距离管道输煤煤浆制备过程中,通过优化给出的煤浆制备控制标准:煤浆颗粒小于0.044mm所占比例大于20%,最大颗粒小于1.2mm,煤浆流变特性刚度系数η大于25MPa·s,为保证煤浆管道的运输安全提供了科学依据。另外,借用前期固、液两相流研究推导的阻力损失和不淤流速的半理论半经验公式,通过管道输煤资料回归的经验系数,对国内外输煤实验资料,美国Black Measa输煤管线工程资料验证,误差不超过10%,说明推导的公式具有较高精度,可以用于输煤计算。     

全尾砂料浆管道输送阻力损失影响因素敏感性分析

充填料浆管道输送是充填采矿工艺的重要环节,为了研究不同因素对充填料浆管道输送阻力损失的敏感性,以管道阻力损失为指标,采用正交设计方法设计试验,通过Fluent双精度求解器进行模拟计算,探究料浆质量浓度、流速以及管径对阻力损失的影响程度。结果表明:影响管道输送阻力损失的敏感性顺序为:管径质量浓度流速;管径的影响最为显著,因此,矿山在充填系统设计和优化中,应充分考虑输送管径的影响,适当增大管径减少料浆管道输送阻力损失,以保证矿山充填系统安全高效运行。     

三山岛金矿高质量浓度充填料浆流动特性及管道阻力研究

三山岛金矿西岭矿区由于充填倍线高及料浆质量浓度高,导致料浆输送困难,通过开展流变、L管自流及半工业加压环管试验,对该矿高质量浓度充填料浆流动特性及管道输送阻力进行相关研究.研究结果表明:充填料浆在质量浓度为７４％~７６％,灰砂比为１∶４的条件下达到膏体状态;由 L管自流试验可知,随着料浆质量浓度的增加,料浆屈服应力、塑性黏度及流动阻力明显增加,输送倍线减小,而随着灰砂比的降低,料浆屈服应力降低、塑性黏度增加,但流动阻力降低,导致料浆流速增加,输送倍线增加;充填料浆沿管道的输送阻力与充填料浆屈服应力、塑性黏度、输送流速及输送管道直径有关;通过半工业加压环管试验,管道压力损失与灰砂比、质量浓度和泵送流速均呈正相关,在灰砂比为１∶４、料浆质量浓度为７６％且流速最大(１．５ m/s左右)时管道压力损失最大,直管压力损失为４．３２４Pa/m.     

基于L型管道料浆输送性能试验研究

充填倍线是管道自流输送的重要参数。采用简单的L型管道,基于流体力学及浆体管道自流输送理论,研究不同配比、浓度的料浆与充填倍线及输送阻力间的关系。结果表明:相同配比条件下,充填倍线随浓度的增大而减小,输送阻力随浓度的增大而增大;不同配比条件下,当浆体浓度低于70%时,输送阻力随配比增大而减小,而浓度高于70%时,减小配比具有降低浆体输送阻力的效果。最后建立了4种配比情况下充填倍线与输送阻力的回归模型,研究结果可为矿山管道自流输送提供理论依据。     

溶剂和水分对液化油煤浆流变性质的影响

在常压和30～70 ℃的常温条件下研究了制浆溶剂和原料煤水分对煤浆流变特性的影响,发现溶剂的性质是影响油煤浆流变特性的主要内在因素.在研究的温度范围内,2种溶剂本身均为牛顿流体,而用它们配置的煤浆体系在较低浓度（30%）和较高温度（70 ℃）下为牛顿流体,其它条件下则表现为不同类型的非牛顿流体;2种溶剂的煤浆体系偏离牛顿流体的程度均随浓度增大和温度降低而增大,而起始溶剂PHO配制煤浆的黏度、触变性和偏离牛顿流体的程度均高于循环油REC煤浆体系.原料煤含水量对煤浆流变特性有一定的影响,且较低温度下水分的影响比较高温度下更为明显;煤中水分越少,煤浆体系偏离牛顿流体程度越大.     

谦比希铜矿膏体充填环管实验研究

膏体充填的管道输送阻力一般需通过环管实验获得。通过现场环管实验,研究了膏体浓度和水泥掺量对磨阻损失的影响。随着膏体体积浓度及流量的增加,摩阻损失均呈递增变化。随水泥掺量的增加,摩阻损失呈现先降低再增大的变化趋势,当掺量为8%时,摩阻最小,掺量为11%时,摩阻较大。在谦比希铜矿膏体充填环管实验数据测试基础上,分析了不同状态下管径150 mm管道中的流态,结果表明,谦比希膏体料浆在管内呈均质流动,流速不超过5.24 m/s时,膏体在管内呈层流流态。     

考虑壁面滑移效应的充填料浆管道输送阻力研究

为了探究壁面滑移效应影响下的充填料浆管道输送阻力的变化特征，建立了考虑壁面滑移效应的管道输送模型，利用Comsol数值模拟软件分析了料浆浓度、管径及灰砂比对管道阻力损失的影响。研究表明 ：①模型计算结果的相对误差在合理范围内，该模型用来计算考虑壁面滑移效应的充填料浆管道输送阻力是可靠的；②考虑壁面滑移效应的情况下，各因素对管道阻力的影响程度依次为管径>质量浓度>灰砂比，管径 增大，壁面剪切作用力减小，颗粒迁移运动变缓，滑移效应减弱，管道输送阻力降低幅度减小；③在不同浓度范围内料浆滑移层厚度的主控因素不同，导致输送阻力随浓度增大的幅度不同；④灰砂比较低时，管道输 送阻力的增长速率较低，随着灰砂比增大，管道输送阻力快速增大。以冀东地区某矿山为研究背景进行了数值模拟，得到充填料浆管道输送的最佳参数为质量浓度66%、68%，灰砂比1∶8。