浆体管道输送流态分析

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1、浆体管道输送流态分析河北铜源矿山工程设计有限责任公司河北保定071051摘要：浆体管道输送的过程中，很多学者都对其流动状态进行了分析,如何更好的减小阻力，提升浆体管道输送的效率和质量，这是我们所关心的问题。木文针对浆体管道输送的流动状态展开分析，对流动特进行了深入的探讨，并研究了当前浆体管道输送过程中所受到的主要阻力，并针对阻力提出了减小阻力的方法和措施，供同行参考和借鉴。关键词：浆体管道；输送；流态；1、浆体管道输送的流型特性1.1流型种类浆体管道输送一般是指固体物料的管道水力输送，在输送过程中，大多属于两相流体系，且一般都在紊流状态下输送

2、。与单相流相比，其流型变化要复杂得多。固液两相流的流型变化主要取决于流动速度。在浆体管道输送中，可能出现的流型变化主要有准均质流、非均质悬浮流、滑动床与非均质悬浮以及定床跳跃四种。在这四种流型中，除准均质流因能量消耗高、管道磨损快而很少用于泵扬送的水力输送系统外，其余三种在工业管道输送中均可看到。非均质悬浮体的固体颗粒能全部悬浮，但管道上半部与下半部间存在浓度梯度，上小下大，如遇突然发生的浓度增大、流量减小或局部阻力增加等情况，就可能变成后两种流动状态。1.2管道中浓度及流速分布与流型的关系浓度分布随流动状态不同有显著不同。在准均质流中，管内

3、浆体浓度大致呈均匀分布；在非均质悬浮流中，虽然固体颗粒仍处于悬浮状态，但管中从上到下己出现浓度梯度，下部浓度明显高于上部浓度；滑动床与非均质悬浮流中,固体颗粒都集中在管道下部，并以固粒床的形式沿管壁滑动；定床跳跃这一流型中，管道下部已形成一定厚度的颗粒定床，定床上部浆体浓度很低。不同的流动状态，管中浆体流速分布具有较大的区别。在准均质流中，流速分布按抛物线形式分布，管道中心处流速最大，上下管壁处流速为零；在非均质悬浮流和滑动床与非均质悬浮流中，由于存在浓度梯度，管道下部浓度大，这部分浆体的流动阻力加大，因此流速明显降低，ii流速的最大值出现在

4、管道中心线以上；在定床跳跃中，除具有下部流速减小、最大流速位置上移的特点外，管道底部一定厚度的颗粒床固定不动，定床表曲'的颗粒以跳跃的方式运动。2、影响浆体管道阻力特性的因素影响浆体管道阻力特性的因素很多，其主要因素有:固体物料特性、浆体特性及管道特性等。详细分析如下：2.1固体物料特性的影响包括固体颗粒的粒径、密度、形状和粒度级配等因素。(1＞粒径:在一定流速条件下，固体颗粒粒径越小，维持其悬浮所需的能量也就越小，因而浆体管道的阻力损失也就越小。这就是说，固体颗粒越细，越易于水力输送。(2)密度:与粒径特征一样，固体颗粒密度越小，越易于形成

5、均匀悬浮，管道阻力损失也就越小。这一观点通常是正确的，因为对于绝大部分被输送的固体物料来说，艽密度是大于清水的，但情况并不完全这样。当固体颗粒的密度大于水时，随着固体密度的加大，阻力损失固然越来越大；当固体颗粒密度小于水吋，随着固体密度的减小，阻力损失也越来越大。(3)形状前尚无充分证据可证实固体颗粒形状的影响，然而有一点是背定的，颗粒形状对于沉降速度W冇很人影响，而阻力损失与颗粒沉速是冇关的。因此我们奋理由相信，颗粒形状对于阻力损失有影响。已证实，颗粒沉速越大，所需的输送流速越大，阻力损失也越大。(4)粒度级配：粒度级配:粒度级配是影响浆体

6、管道阻力损失的一个重要因素。对于大部分被输送的固体物料来说，其粒度通常是由粗细不均匀的颗粒组成，因此存在一个粒度级配问题。当颗粒级配较细，组成不均匀性稍大且细颗粒含量适当时，阻力损失冇明显减小的趋势。2.2浆体特性的影响(1)浓度:浆体浓度C的增大，意味着单位体积内固体含量的增加，这一方面会增加浆体粘度，另一方面使得水流紊动能量中用于支持颗粒悬浮的能耗也增人，从而管道阻力损失也相应增人。现冇的试验资料似乎都表明管道阻力损失与浆体浓度是成正比例的关系。(2)粘性:浆体的粘性是影响管道阻力损失的重要因素。这不仅体现在固体颗粒的存在使得浆体的粘度增

7、大，从而阻力损失增人；更重要的是在很多情况下改变了浆体的流变特性，使其具有牛顿流体性质。2.3管道特性的影响(1)管径:在一定的流速条件下，管道阻力损失与管径成反比,即管径越大，阻力损失越小。但其减小趋势却是与管径的n次方成正比的。(2)管壁粗糙度:管壁粗糙对流动阻力损失的影响只有在流动处于水力粗糙状态吋才会显现出来，粗糙度越大，阻力损失越大，这一点与清水管流是一致的。3､浆体管道输送减阻技术3.1适当粒径级配减阻对于浆体的管道输送，应尽量使流动处于完全混合状态，以避免“滑动床”与管底之间产生较大的机械摩擦力，并防止浆体淤积，堵

8、塞管道。根据上述关于完全混合状态下阻力机理的探讨，对于中浓度(体积比约为30%—40%)及高浓度浆体(体积比约为50%—60%)输送问题，适当的粒径配比可改善浆体的