浆体管道输送阻力损失研究进展
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浆体管道输送技术及应用浆体管道输送技术是指利用管道输送浆体(包括悬浮固体、颗粒、混合物、液态物质等)的一种工艺技术。
该技术主要应用于矿山、石油化工、冶金、建材等领域,具有输送距离远、输送容量大、节能环保等优点。
本文将从浆体管道输送的原理、装置设计、应用领域等方面进行详细阐述,并结合实例说明其具体应用情况。
首先,浆体管道输送的基本原理是利用流体力学、固体颗粒力学和工程流变学等学科的基础理论,通过合理设计管道和流速等参数,实现浆体的输送。
通常,浆体管道输送系统由供浆装置、管道系统、泵站和供电系统等组成。
其次,浆体管道输送的装置设计主要包括输送管道的直径、泵站的选型和泵的布置等。
输送管道的直径一般根据浆体的性质、输送距离和输送容量等因素进行选择。
泵站的选型要考虑浆体的输送压力、磨损情况、节能性能等因素,通常采用离心泵或潜水泵。
泵的布置要合理,以保证浆体在输送过程中的稳定性和可靠性。
再次,浆体管道输送技术在各个领域都有广泛的应用。
在矿山领域,浆体管道输送技术可用于输送矿石、尾矿、煤矸石等;在石油化工领域,可用于输送原油、煤油、天然气等;在冶金领域,可用于输送炉渣、熔融金属等;在建材领域,可用于输送水泥、石灰浆等。
这些应用都极大地提高了生产效率,降低了能源消耗,减少了环境污染。
以输送矿石为例,可以看到浆体管道输送技术的应用。
一般来说,矿山生产一般通过矿车将原矿运送到破碎和磨矿等生产环节。
而采用浆体管道输送技术后,不仅可以减少矿车数量,降低矿车运输成本,还可以减少矿石的破碎和磨矿过程,提高生产效率。
另外,浆体管道输送技术还可以解决矿山远距离开采时的交通问题,避免了环境破坏和能源消耗。
总之,浆体管道输送技术是一种先进、高效、环保的输送工艺技术。
随着科学技术的进步和应用需求的不断提高,浆体管道输送技术在各个领域的应用将会越来越广泛。
在未来,随着输送设备和控制技术的不断创新,浆体管道输送技术将会展现出更加广阔的应用前景。
管道输送系统中的流体稳定性与控制方法研究随着现代工业的发展,管道输送系统在许多工业领域中起到了不可替代的作用。
无论是石油、天然气的输送,还是化工品、食品等液体的流动,都离不开管道输送系统。
而流体的稳定性与控制则是管道输送系统中至关重要的问题之一。
本文将从液体输送的基本原理、流体不稳定性的原因及常见问题分析入手,探讨相关的控制方法。
一、液体输送的基本原理管道输送系统是基于流体力学原理设计和运行的,其基本原理是利用泵将液体从一端输送至另一端。
在输送过程中,液体通过管道产生摩擦力,使得液体流动能够克服阻力并到达目标位置。
同时,流体在管道中也会受到重力、压力和温度等外部因素的影响。
二、流体不稳定性的原因及常见问题在管道输送系统中,流体的不稳定性常常会导致一系列问题。
流体不稳定性的主要原因包括液体本身的性质、管道的设计和管道内部的摩擦等。
常见的流体不稳定性问题包括气蚀、结垢、泄露等。
气蚀是指管道内气体含量过高,导致流体中气体析出并形成气泡的现象。
气蚀不仅会降低管道输送的效率,还会对管道产生冲刷作用,导致管道内壁损坏。
结垢是指在管道内部形成沉积物,多为固体颗粒物质。
结垢不仅会减小管道的截面积,还会增加流体在管道内部的阻力,导致液体流动缓慢甚至阻塞。
泄露是指管道系统发生漏水、漏油等情况。
泄露不仅会造成液体的浪费,还会对环境和人身安全造成威胁。
三、流体稳定性的控制方法为了解决流体不稳定性的问题,必须采取相应的控制方法。
以下是几种常见的方法:1. 定期维护:管道输送系统中的泵、阀门、管道等设备需要进行定期维护,保持其良好的工作状态。
定期维护可以减少泵的损耗,避免管道内部结垢等问题的发生。
2. 气蚀控制:采用合理的气蚀控制措施,如增加管道内的气泡分离装置、提高液体的压力等。
同时,选择合适的管道材料和液体输送方式,也能够减少气蚀现象的发生。
3. 结垢防治:结垢通常是由于液体中悬浮颗粒物质的沉积所致。
因此,进行适当的过滤和净化处理,选择合适的管道材料,可以有效减少结垢问题的发生。
基于Fuller级配理论的膏体管道输送减阻技术研究刘晓辉;苏先锋;黄明清;谭伟【摘要】针对膏体充填的物料配比问题,通过分析膏体内部结构的物质组成,提出物料密实度越大膏体流动性越好;采用Fuller理论对某铜矿充填物料的级配特性进行分析,考察了级配指数n随物料配比的变化规律;开展膏体塌落度、流变特性实验,采用白金汉公式对膏体管流阻力进行理论计算。
结果表明:该铜矿膏体中全尾砂∶水淬渣=3∶2时,物料密实度较大,最利于其管道输送;质量分数72%,管径150 mm,流量60 m3/h的工况条件下,水淬渣掺量40%时的管流阻力为2.46MPa/km,与全尾砂膏体管流阻力3.65 MPa/km相比,减阻率达32.6%,说明级配优化后膏体管流阻力明显降低。
%Aimed at the question of material ratio of cement paste backfilling (CPB),through analyzing the material composition of the internal structure in CPB,it was proposed that the larger aggregate packing degree is,the better paste flow;The Fuller theory was used to analyze the filling material gradation characteristics of a certain copper mine,and explore the rule of grading index n changing with material ratio. The slump test and rheological experiments of CPB were carried out, and Buckingham formula was adopted to calculate the pipe flow resistance. The results showed that the aggregate packing degree is larger and is most favorable for pipeline transport,when the material ratio with unclassified tailings of water quenching slag as 3of 2. The pipe flow resistance was 2. 46 MPa/km under the conditions of mass fraction 72%,pipe diameter of 150 mm,flow rate of 60m3/h and water quenching slag content 40%. By contrast with the pipe flow resistance of unclassifiedtailings 3. 65 MPa/km,its drag reduction efficiency reached 32. 6% in pipeline transport. That illustrated that the paste pipe flow resistance is reduced obviously after gradation optimization.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2016(000)010【总页数】5页(P40-44)【关键词】膏体充填;物料级配;密实度;Fuller曲线;管流阻力【作者】刘晓辉;苏先锋;黄明清;谭伟【作者单位】北京金诚信矿山技术研究院有限公司,北京101500;北京金诚信矿山技术研究院有限公司,北京101500;北京金诚信矿山技术研究院有限公司,北京101500;北京金诚信矿山技术研究院有限公司,北京101500【正文语种】中文【中图分类】TD853.34近年来,膏体充填技术以其尾砂利用率大、地压控制效果好以及综合运营成本低等方面的显著优势,在矿山应用比重逐渐加大。
水合物浆液黏度特性与流动阻力特性的研究进展史博会;吕晓方;郑丽君;王麟雁;丁麟;阮超宇;王玮;宫敬【摘要】The achievements in researching both viscosity and resistance characteristics of hydrate slurry at home and abroad were summarized.The results indicate that hydrate slurry has shear thinning behaviors and the investigation into micromechanism of hydrate’s aggregation and shear breaking is insufficient except for that in hydrate slurry flow’s single-phase research.The study on the hydrate’s multiphase flow has to be strengthen.%总结了国内外水合物浆液在黏度特性与流动阻力特性方面的研究成果,结果表明,水合物浆液多呈现剪切稀释性,但对其微观机理的研究不够深入,在水合物浆液拟单相研究方面较为成熟,在多相流动方面则有待加强。
【期刊名称】《化工机械》【年(卷),期】2016(043)004【总页数】8页(P434-440,445)【关键词】水合物浆液;黏度特性;流动阻力特性;研究进展【作者】史博会;吕晓方;郑丽君;王麟雁;丁麟;阮超宇;王玮;宫敬【作者单位】中国石油大学北京油气管道输送安全国家重点实验室;中国石油大学北京油气管道输送安全国家重点实验室;中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院;中国石油大学北京油气管道输送安全国家重点实验室;中国石油大学北京油气管道输送安全国家重点实验室;中国石油大学北京油气管道输送安全国家重点实验室;中国石油大学北京油气管道输送安全国家重点实验室;中国石油大学北京油气管道输送安全国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TQ050低分子量气体分子,如甲烷、乙烷、丙烷及二氧化碳等,在高压低温条件下与水分子形成的非化学计量性笼型结构的晶体物质称之为气体水合物[1,2]。
充填倍线对浆体管道自流输送的影响毛明发;赫宝龙;张文科;游家梁;赵云轩【摘要】针对充填料浆在管道自流输送过程中所出现的问题,通过应用浆体管道输送的水力学特性理论推导、数值模拟和现场实际观测等技术手段,深入分析了充填倍线、垂直高差以及充填料浆出口速度三者之间的关系.推导出料浆在相同充填倍线条件下出口速度与进出口垂直高差的关系式,并验证了其正确性.最终得出结论:1)充填倍线一定时,料浆出口速度随着垂直高差的增大而增大;2)垂直高差一定时,料浆出口速度随着充填倍线的增大而减小.【期刊名称】《矿冶》【年(卷),期】2014(023)002【总页数】4页(P15-18)【关键词】充填倍线;理论推导;数值模拟;自流输送;管道磨损【作者】毛明发;赫宝龙;张文科;游家梁;赵云轩【作者单位】中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京100083;开滦(集团)有限责任公司钱家营矿业分公司,河北唐山063301;中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD521充填法开采能够充分利用分选尾砂,大大降低尾矿库占地面积及尾砂排放费用,具有良好的经济及社会效益〔1〕。
同时随着我国浅部资源的日益消耗,矿产资源趋于向深部开发,在这种趋势下将使胶结充填采矿法在深井开釆的矿山中所占有的比例明显增加〔2-3〕。
充填采矿方法越来越向机械化、数字化发展,其工艺越来越复杂,效率越来越高,经济效益越来越好。
浆体输送方式多种多样,依据其输送是否借助外力,可简单分为泵送技术和自流输送技术〔4〕两大类。
自流输送依靠浆体自重克服管道阻力,进行输送。
其工艺简单,经济性好,但低浓度浆体自流输送会存在采场泄水量大等诸多问题。
为此,国内外许多矿山采用高浓度或似膏体料浆自流输送〔5〕。
大颗粒浆体管道输送阻力计算模型的验证王铁力【摘要】从液、固两相流动量交换的角度出发,采用等效阻力模型原理,提出了大颗粒浆体管道水力坡度的计算模型,并将不同悬浮状态下的水力坡度计算数值与实测值进行比较分析.结果表明:该成果对大颗粒浆体管道输送工程具有一定的实用价值.【期刊名称】《水力采煤与管道运输》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】3页(P4-6)【关键词】大颗粒浆体;管道输送;动量交换;水力坡度;计算模型【作者】王铁力【作者单位】中煤科工集团武汉设计研究院有限公司,湖北武汉430000【正文语种】中文【中图分类】U171浆体管道输送中的水力坡度计算,是浆体管道工程设计的主要内容。
在大颗粒浆体水力坡度的计算方面,国内外众多研究者提出了大量的计算模型和公式,其中大多数研究成果基本上是从能量方面去计算水力坡度。
但管道流动中流体介质与固体颗粒随时都在进行动量交换,导致大部分的能量损失,然而这些损失的能量只会改变浆体本身的运动状态,而不会转化为固体颗粒的动能或势能。
因此,研究浆体管道的水力坡度,也可从动量交换过程中,固液运动状态变化和能量耗损的角度进行研究。
许振良[1]等人研究分析了液、固两相之间发生动量交换前后浆体流动速度变化关系,采用等效阻力的方法,提出了小颗粒浆体的水力坡度计算模型。
该计算模型能否适合于大颗粒浆体,还要进一步进行试验验证。
1 水力坡度的数学模型单相流体管道输送中,在紊流状态下,水力坡度的计算公式为:式中:D为管道的内直径;V为水流的平均速度;λ为达西阻力系数。
然而,对于大颗粒浆体来说,当其中的固体颗粒在悬浮、滑跳移,或者一部分处于悬浮,另一部分处于滑跳移的状态时,式(1)不适合水力坡度的计算。
假设以Vm 为大颗粒浆体的平均流速,V为清水的平均速度,把平均流速Vm流动的大颗粒浆体等效地看作是以平均速度V流动的清水,更加准确地说,如果管道两端存在的压力差能够使清水以速度V流动,固体颗粒群加入后,浆体只能以速度Vm向前移动[2]。
水平管道水力输送粗粒物料的阻力损失研究叶坚;夏建新;Malczewska Beata【摘要】以深海采矿固液两相流管道输送工艺为应用背景,通过建立管道水力输送模拟系统,研究了不同粒径、不同体积浓度、不同输送速度条件下粗颗粒在水平管道中的阻力损失的变化规律.试验结果表明:颗粒浓度越高,输送速度越大,阻力损失越大.阻力损失与各参数的主要关系有:在保持其他条件不变的情况下,阻力损失与浓度或速度呈指数关系;颗粒运动状态对阻力的变化率有一定的影响.基于试验数据并结合理论分析,提出了阻力损失计算公式.%Taking the solid-liquid phase flow pipeline transport technology of deep-sea mining as the applied background, the law of resistance loss changing in horizontal pipeline under conditions of different particle size, volume and concentration, and conveying velocity were investigated by building the simulation system of hydraulic pipeline transport.The results showed that the higher volume concentration or the greater transportation velocity is, the more resistance loss would be.The relationships between the resistance loss and each parameter are as following.If other conditions stay the same, there is the exponential relationship between the resistance loss and the concentration or the velocity.Particle's movement has a certain effect on the rate of resistance changing.Based on the experimental data and the theoretical analysis, the formula for calculating the resistance loss was proposed.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2011(000)007【总页数】7页(P12-18)【关键词】粗颗粒;水平管道;输送;摩阻损失【作者】叶坚;夏建新;Malczewska Beata【作者单位】中央民族大学环境科学系;中央民族大学环境科学系;The Faculty of Environmental Engineering and Geodesy,Wroclaw University of Environmental and Life Sciences【正文语种】中文固体颗粒物料管道水力输送技术在全世界许多工程中得到广泛的应用,越来越多的工程中由于脱水和破碎等原因不得不采用粗颗粒输送,但是,关于粗颗粒在管道中运动机理的研究目前尚不充分,尤其是水平管道,对生产安全带来不利影响。
流体输送中的摩擦力与压力损失分析导言:流体输送是工程中常见的一项任务,涉及到许多重要的物理参数。
在流体输送过程中,摩擦力和压力损失是两个关键的概念。
本文旨在深入分析流体输送中的摩擦力和压力损失,并探讨其对系统性能的影响。
一、摩擦力的作用及计算方法:在流体输送过程中,摩擦力是由流体与管道壁之间的接触摩擦引起的。
摩擦力会导致系统的能量损失和流体的能量转化为热能。
摩擦力的大小取决于流体的流速、管道内壁的表面粗糙度以及流体的密度和黏度等因素。
摩擦力的计算可以采用多种方法,其中一种常用的方法是使用达西公式。
达西公式是基于实验数据推导出的,计算摩擦力时,公式中的重要参数包括流体的黏度、管道的内径和长度等。
此外,还需要考虑到相对粗糙度等修正因素。
二、压力损失的原因及计算方法:压力损失是流体在输送过程中由于摩擦和转弯等原因引起的压力降低。
压力损失的主要原因包括摩擦阻力、流体的惯性、管道转弯、扩散等。
常见的计算压力损失的方法有各种公式和模型,其中最常用的是汉克尔方程。
汉克尔方程是基于能量守恒原理推导出的,用于计算流体在管道中的压力损失。
该方程中的参数包括流体的密度、黏度、流速、管道的内径和长度等。
三、摩阻系数的影响因素与计算方法:摩阻系数是描述流体在流动过程中的摩擦阻力大小的一个重要参数。
摩阻系数的大小取决于管道的表面粗糙度、管道内径和流体的黏度等因素。
计算摩阻系数的方法有很多,其中较为常用的是尼若孔壁滑移模型和光滑管壁流动模型。
前者适用于粗糙度较大的管道,后者适用于光滑管道。
这些模型一般基于实验数据和理论分析,通过插值和拟合等手段获得摩阻系数。
四、摩擦力与压力损失对系统性能的影响:摩擦力和压力损失对流体输送系统的性能有着重要的影响。
摩擦力会导致能量损失,增加输送过程中的阻力,使得系统的输送效果变差。
压力损失则会降低流体的速度和压力,影响系统的输送能力和效率。
要减小摩擦力和压力损失,可以采取一些措施。
例如,可以选择光滑度较好的管道内壁材料,合理设计管道的长度和直径,增加流体的流速等等。
管道输煤技术的发展现状及问题研究摘要:我国每年煤炭开采量40亿吨。
煤炭运输采取铁路、公路及水路运输。
随着开采技术的不断提升,煤炭开采量也逐年增长。
当前的运输方式已经无法完全满足煤炭输出,北方的煤炭无法及时的运往南方,同时加之铁路与公路的煤炭运输会造成一定程度的环境污染及煤炭损耗,这就需要我们及时的找出一种新型的煤炭运输方式来提高煤炭的运量。
故此,利用水作为载体,将煤炭制备成一定浓度的浆体,通过管道将煤浆输送到目的地,即管道输煤技术。
关键词:管道输煤;工艺;煤浆输送;煤炭运输我国能源资源的基本特点是“富煤、贫油、少汽”。
根据我国的地形特点及煤炭资源的分布情况,当前采用的煤炭运输方式主要为铁路运输。
据相关报道了解到我国的铁路运煤量占据了煤运总量的六成,同时铁路运煤量占据铁路货运量的五成。
可见我国的铁路运力一直是影响煤炭运量的重要因素之一。
因此,需要寻求一种高效、节能、环保的新型运输方式来缓解铁路压力。
利用水作为载体。
将煤炭制备成一定浓度的浆体,通过管道将煤浆输送到目的地。
管道输煤是根据国外成功实例引进国内的一项新型煤炭运输方式。
1管道输煤技术的发展现状根据相关文献和数据统计结果可以得出,早在20世纪80年代初期的时候,我国煤炭部门在日常发展过程中,就已经提出了管道输煤系统的建设思想。
在这一基础上,我国相关学者以及专家,在实践中与实际情况进行结合之后,准备管道输煤技术的理论研究,同时在确定理论之后,与实践实验活动进行有效结合,这样做的根本目的不仅是为了实现理论与实践的有效结合,而且也是为了保证管道输煤技术提出的可行性提供有效保障。
在1985年的时候,我国建设了第一座管道输煤实验中心,在该中心成立之后,开始针对管道输煤炭技术的基础理论进行研究,并且在基础理论的基础上,开展一系列符合实际要求的试验。
通过对相关数据和文献资料的记载内容进行分析,发现虽然我国在很早的时候就已经提出了管道输煤技术的这一理论。
但是在该技术的实际应用过程中,对煤浆特性要求普遍比较高,与此同时,对地形的要求比较高[1]。
浆体管道输送阻力损失研究进展
前言
随着科技的不断发展和人们对高品质生活的追求,浆体管道输送作为一种高效、环保、经济的输送方式,越来越受到人们的关注。
然而,浆体在管道中传输过程中会产生一定的阻力损失,严重影响输送效率,因此研究浆体管道输送阻力损失,对于提高浆体输送效率和降低成本具有重要意义。
本文将介绍浆体管道输送阻力损失研究的现状和进展。
浆体管道输送阻力损失的原因
管道输送中流体发生阻力损失的原因主要包括以下几点:
•粘度损失:粘度是流体运动中的一种物理特性,对于浆体管道输送来说,由于含有较大的固体颗粒,容易导致粘度损失。
•惯性损失:惯性是流体运动的一种物理特性,主要受流体密度和流速的影响,对于浆体管道输送来说,由于含有较大的固体颗粒,容易导致惯性损失。
•摩擦损失:摩擦是流体在管道中流动时与管壁之间发生的力,对于浆体管道输送来说,由于含有较大的固体颗粒,容易导致摩擦损失。
浆体管道输送阻力损失的计算方法
目前,针对浆体管道输送阻力损失的计算方法主要有以下几种:
经验公式法
经验公式法是根据大量实验数据推导出的公式,在工程实践中应用广泛。
目前
国内外应用比较多的经验公式有汉肯-威廉兹公式、库四流量公式、邵伯过流公式等。
•汉肯-威廉兹公式
汉肯-威廉兹公式适用范围广泛,可以用于黏性物料在一定浓度下的输送。
公式如下:
$$\\Delta P = K (qp)^n$$
其中,$\\Delta P$为阻力损失;q为物料流量;p为流体密度;K和n为经验系数。
数值模拟法
数值模拟法是通过流体力学数值模拟软件对管道流动进行数值计算,实现精细模拟和数据分析,可以较准确地预测管道阻力损失。
目前应用比较多的数值模拟软件有Fluent、ANSYS等。
实验法
实验法是通过设计一定的实验方案进行实验,利用测量的数据对阻力损失进行计算。
目前应用比较多的实验方法有雷诺尺、密闭管路法等。
浆体管道输送阻力损失的控制方法
为了降低浆体管道输送阻力损失,提高输送效率,目前针对浆体管道输送阻力损失的控制方法主要有以下几种:
降低粘度
粘度是影响浆体管道输送效率的重要因素之一,因此,通过降低浆体的粘度可以减少阻力损失。
目前,降低粘度的方法主要有:
•加温:通过加温的方式使流体粘度降低,可以减少阻力损失。
•加水:通过加水的方式稀释浆体,缩小颗粒尺寸,降低浆体粘度,可以减少阻力损失。
优化管道结构
管道结构的优化可以减小阻力损失,提高输送效率。
目前,管道结构的优化主要有以下几种:
•减小管道长度:通过缩短管道长度减少管道中的阻力,可以降低阻力损失。
•减小管道弯曲:通过减小管道中的弯曲,可以减少流体的惯性损失和摩擦损失,降低阻力损失。
结论
浆体管道输送阻力损失研究是管道输送领域的重要研究内容,目前,研究人员对浆体管道输送阻力损失的机理、计算方法和控制方法进行了深入探讨和研究。
未
来,随着新材料、新技术的不断发展,浆体管道输送阻力损失的研究仍将继续深入,并潜在地应用于更多的工业领域,为促进工业发展和提高人们的生产生活质量做出更大的贡献。