垂直提升管道中粗颗粒滑移速度试验研究.pdf

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1、第36卷第4期矿冶工程V〇1.36^42016年08月MININGANDMETALLURGICALENGINEERINGAugust2016垂直提升管道中粗颗粒滑移速度试验研究$宋跃文、朱小军、唐达生2(1.中南大学能源科学与工程学院，湖南长沙410083;2.长沙矿冶研究院有限责任公司深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室，湖南长沙410012)摘要：为了研究粗颗粒在深海采矿管道系统中的滑移速度，采用粒子图像测速法对粒径为10mm,30mm,50mm的锰结核、富钴结壳、多金属硫化物和模拟结核颗粒在垂直提升管道中的滑移速度进行了研究。试验结果表明，粗颗粒矿石在提升管道中的

2、滑移速度随颗粒形状系数、颗粒粒径和颗粒密度增加而增加，随水流速度增加而减小。得到了粗颗粒矿石滑移速度计算公式，计算结果与试验实测数据吻合较好，对提升管道水力输送系统机理研究有一定参考价值。关键词：垂直提升；管道输送；粗颗粒；滑移速度；深海采矿中图分类号：TD857文献标识码：Adoi:10.3969/j.issn.0253-6099.2016.04.002文章编号：0253-6099(2016)04-0005-03ExperimentalStudyonSlipVelocityofCoarseParticlesinVerticalLiftingPipeSONGYue-wen

3、1，ZHUXiao-jun1，TANGDa-sheng2(1.SchoolofEnergyScienceandEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410083，Hunan，China;2.StateKeyLaboratoryofExploitationandUtilizationofDeep-seaMineralResources，ChangshaResearchInstituteofMiningandMetallurgyCoLtd，Changsha410012，Hunan，China)Abstract：Inorderto

4、investigateslipvelocityolcoarseparticlesintheliftingsystemfordeep-seamining，particleimagevelocimetry(PIV)wasadoptedinthestudytoobtaintheslipvelocityolartificialmanganesenodules，cobalt-richcrust，polymetallicsulfideandsimulatednoduleswithmeandiametersof10mm，30mmand50mminaverticalliftingpipe

5、.Theresultsshowthattheslipvelocityofcoarseparticlesincreaseswiththeincreasingofparticleshapefactor，particlesizeandparticledensity，butdecreaseswithanincreaseinfluidvelocity.Aformulaforcalculatingslipvelocityolcoarseparticleswasproposed，withwhichthecalculatedvalueshowedgoodconsistencywithth

6、eexperimentalmeasurement.Itisconcludedthatthisexperimentalstudyisofreferencevaluefortheresearchonhydraulictransportationmechanismofliftingpipelinesystem.Keywords：verticallifting；pipelinetransportation；coarseparticle;slipvelocity;deep-seamining在深海采矿扬矿系统中，粗颗粒矿石通过垂直管水力输送系统机理研究有一定参考价值。道输送到水面采

7、矿船上。当提升管中颗粒输送速度小1试验装置与试验方法于水流速度时将会产生滑移现象[

8、-5]。滑移速度的存在可能会导致管道内的颗粒当地浓度增加，甚至造成1.1试验装置管道堵塞。深海采矿扬矿系统中颗粒大小不一、形状粗颗粒滑移速度试验装置如图1所示试验装各异，输送条件也较复杂，有必要对管道中颗粒的滑移置串联在高度30m垂直管道水力提升试验系统中，采速度进行更详细的试验研究。用直径200mm、高度4000mm的有机玻璃管作为试本文采用高速摄影技术和粒子图像测速法，对提验段，下端安装5mmX5mm金属丝格筛。有机玻璃升管道中颗粒粒径为1