非均匀颗粒群体沉速试验方法的分析论文

《非均匀颗粒群体沉速试验方法的分析论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、非均匀颗粒群体沉速试验方法的分析论文摘要：非均匀颗粒群体沉降现象在自然界相当普遍，本文分析非均匀颗粒群体沉速的试验方法，比较各种沉降试验和流态化试验，得到认识：深度取样锥体筒流态化法是目前较好的试验方法。关键词：非均匀颗粒群体沉速试验方法沉降试验流态化试验1前言颗粒群体在流体中的运动或流体穿过颗粒群体的流动在自然界相当普遍，如：河流、海岸泥沙在水流中的沉降，尘埃、烟雾及火山灰在大气中的沉浮运动，沉沙池中泥沙的沉淀，重力选矿技术中矿物颗粒在液体中的分选.freel、长约130cm的玻璃筒中形成一定均匀初始浓度的稀悬浮液，液柱高

2、为h，然后在不同沉降历时t由底部抽出少量的悬浮液，并求得其中的颗粒重量，由此计算出筒内剩余的颗粒重量G，然后点绘G～t曲线（Oden曲线），如图1。在Oden曲线上ti对应的点作切线交G轴于Gi，则Gi为颗粒样品中沉速小于h/ti的颗粒百分数。当浓度较大时，h/ti与颗粒群体沉速有关，因此底抽管法被演变用来研究颗粒群体沉速。图1Oden曲线CurveofOden底抽管法的方法本身主要是用来作颗分的，但当用来研究颗粒群体沉速时就显得过于粗糙。2.2重复深度吸管法重复深度吸管法，即McLaughlin法１，是在底抽管法基础上加以

3、改进而成的，取样部位不局限于筒底，而是选在筒中的不同深度，测出该深度的浓度SV。假定初始时浓度沿水深y均匀分布，试验过程中测定各种初始浓度下不同沉降历时沿水深的浓度分布，根据颗粒连续方程对水深y积分得到(1)其中，ω为颗粒群体沉速，用图积分或有限差分法可以求出不同水深yi的沉速随沉降历时变化规律。重复深度吸管法，比底抽管法前进了一大步，可以得到不同水深的沉速随沉降历时变化规律，但不足的是沉速随着时间（不同历时）、空间（不同深度）均在变化，这给沉速的选取带来了困难，不同处理方法的代表沉速差别较大。2.3沉沙池法将非均匀颗粒群体

4、放入紊动水流的沉沙池中，分析颗粒在紊动水流中的运动、下落在沉沙池底部的淤积分布，以此来研究非均匀颗粒群体的沉降规律。文献２通过试验和求解颗粒运动方程，分析颗粒在紊动水流中的运动轨迹、下落机率分布和淤积量分布；文献３运用紊流中颗粒运动的随机理论，建立悬浮颗粒的沉降模式，得到颗粒沉降的分布密度函数，然后根据分布密度函数计算出颗粒沉降后的分布区间、某粒径在分布区间的沉降率以及不同级配组成的泥沙沉降率。沉沙池法，主要分析颗粒在紊动水流中的运动情况，方法的优点是水流为紊动的，这较符合实际中的大多数现象，不足之处同重复深度吸管法，沉速随

5、着时间、空间均在变化而难以选取。3流态化试验流态化试验是让流体在一个垂直柱体容器中自下而上流动，冲起一定量的固体颗粒并使之具有某种浓度而悬浮在流体中，流体速度越大，颗粒层被冲得越高，浓度就越小，根据相对运动原理，此时流体的断面平均流速即为相应浓度的颗粒群体沉速。比较颗粒群体沉速和颗粒浓度的测量精度，流态化法要优越于沉降法，因为流态化法试验筒中的颗粒群体沉速和颗粒浓度在时均意义上是恒定的。但是，这种柱体容器流态化法对于均匀颗粒较适用，当颗粒不均匀时，颗粒会发生一定程度的分选，即较为粗而重的颗粒在下部，较为细而轻的颗粒在上部（甚

6、至被冲走），并且浓度是下部大上部小，此时，用唯一的断面平均速度来代表这样一个粒径和浓度均用唯一的颗粒群体的沉速，较粗糙。对于非均匀颗粒群体的流态化法试验，有简单锥体筒流态化法和深度取样锥体筒流态化法两种。图2简单锥体筒流态化法示意图Sketchoffluidizationexperimentinsimplecone-shapedtube3.1简单锥体筒流态化法简单锥体筒流态化法，是文献４针对一般的垂直柱体容器流态化导致的颗粒分层现象进行改进，设计成为图2所示的试验方法，在试验中，让流量为Q的流体自下而上在一个锥体筒中流动，冲

7、起一定量的稍微有非均匀性的固体颗粒群体，非均匀性系数ξ（级配曲线上级配百分数75和25各对应粒径之比：d75/d25）约为1.2，并使之成为某一浓度SV而平衡悬浮在流体中，测定高度H1与H2，计算非均匀颗粒浓度SV：SV＝cLaughlin,R.T.Jr.,TheSettlingPropertiesofSuspensions,J.Hyd.Div.,Proc.,Amer.Soc.CivilEngrs.,Vol.85,No.HY12,..毕业1959,P9-41.2范家骅，吴德一，陈明。紊动水流中的泥沙沉淀。中国水利水电科学研究

8、院，1964.10,P1-37.3郑邦民，方红卫。沉沙池中泥沙的随机运动。泥沙研究，1992，(4)，P35-41.4常诚。群体颗粒干扰沉降的试验研究。东北工学院，1986年。5郜国明。非均匀沙在紊流中沉降的试验研究。清华大学硕士学位论文，1997.3，P21-30.6韩文亮，郜国明，惠遇