泥沙管道输送关键流速及其计算方法比较.pdf

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1、第３６卷第９期人民黄河Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．９２０１４年９月ＹＥＬＬＯＷＲＩＶＥＲＳｅｐ．，２０１４【水文泥沙】泥沙管道输送关键流速及其计算方法比较李铭志１，何炎平１，诸葛玮２，黄１超（１．上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海２００２４０；２．中港疏浚有限公司，上海２００１２０）摘要：首先介绍了不同学者对关键流速的定义，分析了其随颗粒粒径、浆体体积浓度等因素的变化规律，然后归纳了当前使用较多和最新提出的关键流速计算方法，最后进行了案例计算并与实测数据进行了比较。结果表明：采用王绍周提出的临界流速概念来定义关键流速是最合理和清晰的；泥沙管道

2、输送关键流速计算推荐使用Ｄｕｒａｎｄ公式；各家公式一般选择中值粒径ｄ５０和平均粒径ｄｍ作为特征粒径，故其公式都不能体现级配对关键流速的影响。关键词：级配；浓度；粒径；关键流速；管道输送；泥沙中图分类号：Ｕ６１６文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１３７９．２０１４．０９．００６ＣｏｍｐａｒａｔｉｖｅＡｎａｌｙｓｉｓｔｈｅＣｒｉｔｉｃａｌＶｅｌｏｃｉｔｙａｎｄＩｔｓＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｓｉｎＳｌｕｒｒｙＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｂｙＰｉｐｅｌｉｎｅ１１２１ＬＩＭｉｎｇｚｈｉ，ＨＥＹａｎｐｉｎｇ，Ｚ

3、ＨＵＧＥＷｅｉ，ＨＵＡＮＧＣｈａｏ（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＯｃｅａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ；２．ＣＨＥＣＤｒｅｄｇｉｎｇＣｏ．Ｌｔｄ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００１２０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｖａｒｉｏｕｓｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｃｈｏｌａｒｓｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｓｄｉａｍｅｔｅｒａｎｄｓ

4、ｌｕｒｒｙｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎｃｒｉｔｉｃａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙｓｅｖｅｒａｌｐｒｅｖａｌｅｎｔｃｒｉｔｉｃａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅｄｅｔａｉｌｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｃａｓｅｗａｓｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｍｅａｓｕｒｅｄｄａｔａｅｘｔｒａｃｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｊｏｕｒｎａｌｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｐｒｏｐｏｓｅｄｂ

5、ｙＳｈａｏｚｈｏｕＷａｎｇｉｓｒｅａｓｏｎａｂｌｅａｎｄｃｌｅａｒ，ａｎｄｒｅｃｏｍｍｅｎｄｓＤｕｒａｎｄｆｏｒｍｕｌａｆｏｒｃｒｉｔｉｃａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｓｌｕｒｒｙｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎｂｙｐｉｐｅｌｉｎｅ，ａｎｄｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｅｄｉｍｅｎｔｓｇｒａｄｕａｔｉｏｎｉｓｎｏｔｅｍｂｏｄｉｅｄｉｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｃｒｉｔｉｃａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｂｅｃａｕｓｅｍｅｄｉａｎｐａｒｔｉｃｌｅｄｉａｍｅｔｅｒｏｒｍｅａｎｇｒａｉｎｓｉｚｅｉｓａｄｏｐｔｅｄａｓｃｒｉｔｉｃａｌｓｉｚｅｉｎｅｖｅｒｙｆ

6、ｏｒｍｕｌａ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｅｄｉｍｅｎｔｓｇｒａｄｕａｔｉｏｎ；ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ；ｐａｒｔｉｃｌｅｄｉａｍｅｔｅｒ；ｃｒｉｔｉｃａｌｖｅｌｏｃｉｔｙ；ｐｉｐｅｌｉｎｅｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ；ｓｅｄｉｍｅｎｔ泥沙管道水力输送以其高效、经济和节能占据了疏浚工程由小变大，直至消除其沉积、滑动、滚动和跳跃状态，使固体颗的大部分市场。一般认为，管道系统工作在关键流速时阻力最粒全部浮起时的最低流速，称作不淤临界流速。②淤积临界流小，如果此时驱动设备也能正好运行在其效率最高点，那么该速ｖｋ２。当固体颗粒从悬浮状态下流速由大变小，直

7、至开始滚工作状态就是系统工作效率最高、经济性最好的状态。可见，动、滑动和沉积形成固定床面时的最大流速，称作淤积临界流关键流速的准确计算直接关系到系统运行的效率和经济性。速。③阻力最低点临界流速ｖｋ３。管路流速—阻力曲线上阻力目前，对泥沙管道输送关键流速的计算甚至定义尚不统最低点对应的流速称作阻力最低点临界流速。对于粒径比较一。本文介绍各学者对关键流速的定义，探讨关键流速随各种均匀的浆体，该流速大致等于淤积临界流速，对于粒径不均匀变量的变化规律，比较各学者提出的关键流速计算方法，并基的浆体，大多在阻力最低点仍有淤积。④不冲临界流速ｖｋ４。于此

8、提出对泥沙管道输送关键流速的认识以及推荐的计算管道稳定工作且摩阻损失不大于不淤临界流速时的摩阻损失，方法。这时的流速称作不冲临界流速。各临界流速在流速—阻力曲线［１］上的位置见图