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1、漿體管道輸送流態(tài)分析河北銅源礦山工程設計有限責任公司河北保定071051摘要：漿體管道輸送的過程中，很多學者都對其流動狀態(tài)進行了分析,如何更好的減小阻力，提升漿體管道輸送的效率和質量，這是我們所關心的問題。木文針對漿體管道輸送的流動狀態(tài)展開分析，對流動特進行了深入的探討，并研究了當前漿體管道輸送過程中所受到的主要阻力，并針對阻力提出了減小阻力的方法和措施，供同行參考和借鑒。關鍵詞：漿體管道；輸送；流態(tài)；1、漿體管道輸送的流型特性1.1流型種類漿體管道輸送一般是指固體物料的管道水力輸送，在輸送過程中，大多屬于兩相流體系，且一般都在紊流狀態(tài)下輸送
2、。與單相流相比，其流型變化要復雜得多。固液兩相流的流型變化主要取決于流動速度。在漿體管道輸送中，可能出現(xiàn)的流型變化主要有準均質流、非均質懸浮流、滑動床與非均質懸浮以及定床跳躍四種。在這四種流型中，除準均質流因能量消耗高、管道磨損快而很少用于泵揚送的水力輸送系統(tǒng)外，其余三種在工業(yè)管道輸送中均可看到。非均質懸浮體的固體顆粒能全部懸浮，但管道上半部與下半部間存在濃度梯度，上小下大，如遇突然發(fā)生的濃度增大、流量減小或局部阻力增加等情況，就可能變成后兩種流動狀態(tài)。1.2管道中濃度及流速分布與流型的關系濃度分布隨流動狀態(tài)不同有顯著不同。在準均質流中，管內
3、漿體濃度大致呈均勻分布；在非均質懸浮流中，雖然固體顆粒仍處于懸浮狀態(tài)，但管中從上到下己出現(xiàn)濃度梯度，下部濃度明顯高于上部濃度；滑動床與非均質懸浮流中,固體顆粒都集中在管道下部，并以固粒床的形式沿管壁滑動；定床跳躍這一流型中，管道下部已形成一定厚度的顆粒定床，定床上部漿體濃度很低。不同的流動狀態(tài)，管中漿體流速分布具有較大的區(qū)別。在準均質流中，流速分布按拋物線形式分布，管道中心處流速最大，上下管壁處流速為零；在非均質懸浮流和滑動床與非均質懸浮流中，由于存在濃度梯度，管道下部濃度大，這部分漿體的流動阻力加大，因此流速明顯降低，ii流速的最大值出現(xiàn)在
4、管道中心線以上；在定床跳躍中，除具有下部流速減小、最大流速位置上移的特點外，管道底部一定厚度的顆粒床固定不動，定床表曲'的顆粒以跳躍的方式運動。2、影響漿體管道阻力特性的因素影響漿體管道阻力特性的因素很多，其主要因素有:固體物料特性、漿體特性及管道特性等。詳細分析如下：2.1固體物料特性的影響包括固體顆粒的粒徑、密度、形狀和粒度級配等因素。(1＞粒徑:在一定流速條件下，固體顆粒粒徑越小，維持其懸浮所需的能量也就越小，因而漿體管道的阻力損失也就越小。這就是說，固體顆粒越細，越易于水力輸送。(2)密度:與粒徑特征一樣，固體顆粒密度越小，越易于形成
5、均勻懸浮，管道阻力損失也就越小。這一觀點通常是正確的，因為對于絕大部分被輸送的固體物料來說，艽密度是大于清水的，但情況并不完全這樣。當固體顆粒的密度大于水時，隨著固體密度的加大，阻力損失固然越來越大；當固體顆粒密度小于水吋，隨著固體密度的減小，阻力損失也越來越大。(3)形狀前尚無充分證據(jù)可證實固體顆粒形狀的影響，然而有一點是背定的，顆粒形狀對于沉降速度W冇很人影響，而阻力損失與顆粒沉速是冇關的。因此我們奮理由相信，顆粒形狀對于阻力損失有影響。已證實，顆粒沉速越大，所需的輸送流速越大，阻力損失也越大。(4)粒度級配：粒度級配:粒度級配是影響漿體
6、管道阻力損失的一個重要因素。對于大部分被輸送的固體物料來說，其粒度通常是由粗細不均勻的顆粒組成，因此存在一個粒度級配問題。當顆粒級配較細，組成不均勻性稍大且細顆粒含量適當時，阻力損失冇明顯減小的趨勢。2.2漿體特性的影響(1)濃度:漿體濃度C的增大，意味著單位體積內固體含量的增加，這一方面會增加漿體粘度，另一方面使得水流紊動能量中用于支持顆粒懸浮的能耗也增人，從而管道阻力損失也相應增人。現(xiàn)冇的試驗資料似乎都表明管道阻力損失與漿體濃度是成正比例的關系。(2)粘性:漿體的粘性是影響管道阻力損失的重要因素。這不僅體現(xiàn)在固體顆粒的存在使得漿體的粘度增
7、大，從而阻力損失增人；更重要的是在很多情況下改變了漿體的流變特性，使其具有牛頓流體性質。2.3管道特性的影響(1)管徑:在一定的流速條件下，管道阻力損失與管徑成反比,即管徑越大，阻力損失越小。但其減小趨勢卻是與管徑的n次方成正比的。(2)管壁粗糙度:管壁粗糙對流動阻力損失的影響只有在流動處于水力粗糙狀態(tài)吋才會顯現(xiàn)出來，粗糙度越大，阻力損失越大，這一點與清水管流是一致的。3､漿體管道輸送減阻技術3.1適當粒徑級配減阻對于漿體的管道輸送，應盡量使流動處于完全混合狀態(tài)，以避免“滑動床”與管底之間產(chǎn)生較大的機械摩擦力，并防止?jié){體淤積，堵
8、塞管道。根據(jù)上述關于完全混合狀態(tài)下阻力機理的探討，對于中濃度(體積比約為30%—40%)及高濃度漿體(體積比約為50%—60%)輸送問題，適當?shù)牧脚浔瓤筛纳茲{體的
