第３５卷第２期一一一一一一一一一一一哈一尔一滨一工一程一大一学一学一报一一一一一一一
一一一Ｖｏｌ．３５?．２
２０１４年２月一一一一一一一一一一ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ一一一一一一一一一一一Ｆｅｂ．２０１４水平管道内冰浆流动阻力特性实验研究
王继红，王树刚，张腾飞，贾廷贵
（大连理工大学建设工程学部，辽宁大连１１６０２４）
摘一要：冰浆是一种能量密集型相变流体，掌握管道内冰浆的流动特性对于冰浆介质的工程推广尤为关键三以水平管道冰浆输送系统为研究对象，基于固液两相流非牛顿流变理论和实验测试相结合的方法，研究了在不同输送速度二不同冰粒子浓度及不同管径时冰浆流体所表现出的非牛顿流变特性和阻力特性三研究结果表明，冰浆流动的流变特性满足幂律流变特征，其流变系数随着冰粒子浓度及管道直径的增大而增大，而流变指数的变化规律则与流变系数相反三与此同时，流变参数的改变直接影响冰浆流动的阻力特性分布三当流速较低时，随着流变系数的增大及流变指数的减小，冰浆流体管道流动的阻力系数表现出显著的差异性三
关键词：冰浆；两相流；水平管道；流变特性；压降；流动阻力
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６?７０４３．２０１２１２０１５
网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｏｉ／１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６?７０４３．２０１２１２０１５．ｈｔｍｌ
中图分类号：Ｏ３５９一文献标志码：Ａ一文章编号：１００６?７０４３（２０１４）０２?０１６１?０５
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｉｎｔｏｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｆｌｏｗｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｉｃｅｓｌｕｒｒｙｉｎｓｉｄｅａｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｐｉｐｅｌｉｎｅ
ＷＡＮＧＪｉｈｏｎｇ，ＷＡＮＧＳｈｕｇａｎｇ，ＺＨＡＮＧＴｅｎｇｆｅｉ，ＪＩＡＴｉｎｇｇｕｉ（ＦａｃｕｌｔｙｏｆＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｃｅｓｌｕｒｒｙｉｓａｋｉｎｄｏｆｅｎｅｒｇｙ?ｉｎｔｅｎｓｉｖｅｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｆｌｕｉｄ，ａｎｄｋｎｏｗｉｎｇｔｈｅｆｌｏｗｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｉｃｅｓｌｕｒｒｙｉｓｏｆｐａｒａｍｏｕｎｔｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｔｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｃｅｓｌｕｒｒｙｃｏｎｖｅｙｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｎｓｉｄｅａｈｏｒｉｚｏｎ?ｔａｌｐｉｐｅｌｉｎｅａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔ，ｂｙｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｏｌｉｄａｎｄｌｉｑｕｉｄｔｗｏ?ｐｈａｓｅｆｌｏｗｎｏｎ?Ｎｅｗｔｏｎｉａｎｒｈｅｏ?ｌｏｇｉｃａｌｔｈｅｏｒｙａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｔｅｓｔｉｎｇ，ｔｈｅｎｏｎ?Ｎｅｗｔｏｎｉａｎｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙａｎｄｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｐｒｏｐｅｒｔｙｓｈｏｗｎｂｙｔｈｅｉｃｅｓｌｕｒｒｙｕｎｄｅｒｓｕｃｈｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｖｅｙｉｎｇｓｐｅｅｄｓ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｉｃｅｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄｄｉｆｆｅｒ?ｅｎｔｐｉｐｅｓｉｚｅｓａｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｒｅｖｅａｌｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ：ｔｈｅｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｉｃｅｓｌｕｒｒｙｆｌｏｗｍｅｅｔｔｈｅｐｏｗｅｒ?ｌａｗｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｔｈｅｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｉｃｅｐａｒｔｉｃｌｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｐｉｐｅｄｉａｍｅｔｅｒ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｉｎｄｅｘｗｉｌｌｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｏｐｐｏｓｉｔｅｖａｒｉａｔｉｏｎｌａｗ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｄｉｒｅｃｔｌｙａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｉｃｅｓｌｕｒｒｙｆｌｏｗ．Ｗｈｅｎｔｈｅｆｌｏｗｓｐｅｅｄｉｓｌｏｗ，ｆｏｌｌｏｗｉｎｇｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｒｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｔｈｅｒｅ?ｓｉｓｔａｎｃｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｉｃｅｓｌｕｒｒｙｆｌｏｗｉｎｓｉｄｅｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｈｏｗａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｃｅｓｌｕｒｒｙ；ｔｗｏ?ｐｈａｓｅｆｌｏｗ；ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｐｉｐｅ；ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐ；ｆｌｏｗｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ收稿日期：２０１２?１２?０５．网络出版时间：２０１４?１?２１４：５９：２３．
基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目（２００８ＡＡ０６２１０３）．
作者简介：王继红（１９８４?），女，博士；
张腾飞（１９７８?），男，副教授，博士．
通信作者：张腾飞，Ｅ?ｍａｉｌ：ｔｚｈａｎｇ＠ｄｌｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ．一一区域供冷作为一种新型能源基础设施建设策略，近年来受到广泛关注三为全面提升区域供冷系
统冷量输送效率，尝试采用新型相变流体代替传统
载冷介质，是实现区域供冷系统经济性投运的理想
途径三冰浆是一种新型相变流体，其区别传统载冷
介质冷冻水的主要特征是，浆体是由冰粒子和载流体构成的固液混合物，具有良好的热物性二传输性及相变特性［１］三因此，在区域供冷系统内推广使用冰浆作为载冷介质，将会使系统的冷量输送效率得到明显改善［２?３］三然而，作为冰浆介质工程推广的基础性研究，对于冰浆在流动过程中所表现出的流变特性和阻力特性仍亟展开深入研究三现有关于冰浆流动特性的研究，主要集中于小尺度管道的冰浆流变及阻力特性的研究［４?７］三但冰