1-韓文亮-固體粒狀物料管道輸送研究的成果及問題.pdf

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1、1固體粒狀物料管道輸送研究的成果及問題韓文亮韓文亮趙學義趙學義2提綱提綱一、中國管道研究成果一、中國管道研究成果二、固體物料偏細帶來的問題二、固體物料偏細帶來的問題三、固體物料偏粗帶來的問題三、固體物料偏粗帶來的問題四、不穩定流的研究成果及問題四、不穩定流的研究成果及問題五、結論五、結論3一、漿體管道輸送研究成果一、漿體管道輸送研究成果1、具有投資少而建設周期短，每公里的建設費、具有投資少而建設周期短，每公里的建設費用低；用低；2、其次占地面積少，可做到大部分埋于地下，、其次占地面積少，可做到大部分埋于地下，對于我們這樣一個人口眾多，而可耕地少的國對于我們這樣一個人口眾多，而可耕地少的國家，適

2、合中國的國情；家，適合中國的國情；3、自動化程度高，可連續密閉輸送，少污染或、自動化程度高，可連續密閉輸送，少污染或不污染環境，有利于保護環境；不污染環境，有利于保護環境；4、經過幾代人努力，取得了巨大成果。、經過幾代人努力，取得了巨大成果。41、固液兩相流研究成果、固液兩相流研究成果1、固液兩相流、固液兩相流(礦漿礦漿)特性特性a)沉降特性沉降特性b)流變特性流變特性c)pH值值,腐磨蝕實驗腐磨蝕實驗2、建立了輸送參數的計算數模；、建立了輸送參數的計算數模；3、不穩定流水擊及加速流研究，推出計算公式；、不穩定流水擊及加速流研究，推出計算公式；4、開發了新型泵、閥、濃縮等設備。、開發了新型泵、

3、閥、濃縮等設備。從理論設備方面基本解決了管道輸送的問題！52、設計建成多條生產管道、設計建成多條生產管道管 線 名 管 線 長 L（km）管 徑 D（mm）年 運 量 W 萬噸/年 輸送物料 種 類 建 設 情 況 翁福（貴州）80 320 200 磷精礦 運行 尖山（山西）103 229 200 鐵精礦 運行 調軍臺（遼寧）40 229 200 鐵精礦 運行 大紅山（云南）197.5 250 250 鐵精礦 運行 陜西神渭管道 727 600 1000 煤 試運行 南京梅山 40 245 110 尾礦 運行 RAMU 135 610 350 紅土礦 運行 包頭 140 355 350 鐵精礦

4、 運行 白馬 97 273 300 鐵精礦 運行 物料組成復雜性物料組成復雜性6二、顆粒組成過細問題二、顆粒組成過細問題顆粒細，沉降慢，粘度高，阻力大，顆粒細，沉降慢，粘度高，阻力大，采用層流輸送？紊流輸送？采用層流輸送？紊流輸送？長距離管道，必須紊流輸送，降低粘度長距離管道，必須紊流輸送，降低粘度、降低濃度輸送。例如：瑞木管線，輸、降低濃度輸送。例如：瑞木管線，輸送濃度僅送濃度僅18%左右；左右；長短距離劃分？多長距離，只能紊流、長短距離劃分？多長距離，只能紊流、不能層流輸送？不能層流輸送？78問題問題1 細物料細物料濃縮及濃縮及脫水問題脫水問題 清水 濃縮機理的研究問題濃縮機理的研究問題1

5、、流速場的測量研究、流速場的測量研究把濃縮機內流速分布搞清把濃縮機內流速分布搞清2、顆粒運動及濃度場的研究、顆粒運動及濃度場的研究3、模型比尺的問題、模型比尺的問題4、濃縮機數據庫建立問題、濃縮機數據庫建立問題9(,WwwCf cuc=進場場）問題問題2 細顆粒物料脫水固結細顆粒物料脫水固結脫水困難：脫水困難：精礦：控制陶瓷過濾機，防堵，提高效率；精礦：控制陶瓷過濾機，防堵，提高效率；煤：細顆粒脫水；含水小于煤：細顆粒脫水；含水小于15%，滿足用戶，滿足用戶；充填：加添加劑，固結快、提高強度措施；充填：加添加劑，固結快、提高強度措施；關鍵：根據要求，技術經濟的論證。關鍵：根據要求，技術經濟的論

6、證。10問題問題3 細顆粒尾礦堆壩問題細顆粒尾礦堆壩問題11尾礦壩安全尾礦壩安全沒有干灘，浸潤線高；沒有干灘，浸潤線高；以后浸潤線從尾礦壩溢出，滑弧。以后浸潤線從尾礦壩溢出，滑弧。礦漿沉降機理分析：礦漿沉降機理分析：降粘增加沉速，使其分選沉降。降粘增加沉速，使其分選沉降。12降低濃度降粘，產生分選沉降降低濃度降粘，產生分選沉降形成上人干灘形成上人干灘13三、含粗顆粒礦漿的問題三、含粗顆粒礦漿的問題1、礦漿沉降快，粘度小，管道輸送流速、礦漿沉降快，粘度小，管道輸送流速大，阻力大，磨蝕快，容易堵管。大，阻力大，磨蝕快，容易堵管。2、即含粗顆粒非均勻顆粒，有細顆粒，、即含粗顆粒非均勻顆粒，有細顆粒，

7、粗顆粒粗顆粒 形成復合流。形成復合流。3、個別物料，含細顆粒很少，典型非均、個別物料，含細顆粒很少，典型非均質流。質流。143.1、復合流輸送問題、復合流輸送問題含粗細顆粒復合流含粗細顆粒復合流沉降特性：分選沉降，流變特性，臨界不沉降特性：分選沉降，流變特性，臨界不淤流速，阻力損失：淤流速，阻力損失：a)粘性能耗，礦漿的粘度；粘性能耗，礦漿的粘度；b)紊動能耗紊動能耗，雷諾數；，雷諾數；c）懸浮粗顆粒能耗，懸浮做功。）懸浮粗顆粒能耗，懸浮做功。151、含粗顆粒復合流沉降特性、含粗顆粒復合流沉降特性一般分選沉降，粗顆粒先沉，細顆粒后沉一般分選沉降，粗顆粒先沉，細顆粒后沉，礦漿上層渾液面沉降，下部

8、沉積層長高，礦漿上層渾液面沉降，下部沉積層長高，沉降特性怎么表述？，沉降特性怎么表述？根據需要解決問題進行表述。根據需要解決問題進行表述。沉降實驗目的：沉降實驗目的：濃縮機？管道輸送？堆壩？濃縮機？管道輸送？堆壩？（看沉積錄像）（看沉積錄像）162、含粗顆粒復合流流變特性、含粗顆粒復合流流變特性含大于含大于2-5毫米粗顆粒礦漿流變特性測試毫米粗顆粒礦漿流變特性測試（1）旋轉粘度計，轉筒與定筒之間的間隙）旋轉粘度計，轉筒與定筒之間的間隙2毫米毫米,（2）毛細管粘度計）毛細管粘度計5毫米左右。毫米左右。經過礦漿粘性機理分析：經過礦漿粘性機理分析：粗顆粒對粘性不起作用，粗顆粒對粘性不起作用，去除粗顆

9、粒進行測試。去除粗顆粒進行測試。17183、含粗顆粒復合流的阻力、含粗顆粒復合流的阻力1、粘性能耗，、粘性能耗，2、紊動能耗，、紊動能耗，3、顆粒懸、顆粒懸浮做功。浮做功。a 懸浮做功系數，530。粗顆粒輸送的數據庫建設。粗顆粒輸送的數據庫建設。194、含粗顆粒臨界不淤流速、含粗顆粒臨界不淤流速Drand公式公式Newitt公式公式清華公式清華公式4131)1(2DmVcrCgDCKV=()3112=fesDgCVVcr4141211=DdCgDKVVScr204、含粗顆粒臨界不淤流速、含粗顆粒臨界不淤流速還有劉德忠公式，瓦斯普公式，費祥俊公式。還有劉德忠公式，瓦斯普公式，費祥俊公式。臨界不淤

10、流速影響因素：臨界不淤流速影響因素：物料比重、物料顆粒粒徑物料比重、物料顆粒粒徑d95或或d90 （沉速表示）、礦漿濃度、管徑（沉速表示）、礦漿濃度、管徑就管徑就管徑D，1/2，1/3，1/4次方次方（二）以水為載體非均質流（二）以水為載體非均質流沉降特性：分選沉降，流體粘性就是水的粘度；沉降特性：分選沉降，流體粘性就是水的粘度；阻力損失：阻力損失：Drand公式公式許多使用公式者反應公式計算偏大！許多使用公式者反應公式計算偏大！存在問題：說明影響因素復雜，因素考慮存在問題：說明影響因素復雜，因素考慮欠缺！欠缺！21232180=DVmCgDVJCJJ22三、不穩定流的模擬研究成果三、不穩定流

11、的模擬研究成果泵、閥啟閉引起的流速變化，壓力變化泵、閥啟閉引起的流速變化，壓力變化壓力就會在管道內傳播：壓力就會在管道內傳播：波速計算公式波速計算公式彈性模量彈性模量不同材料彈性模量不同材料彈性模量234388.52.70石灰 石7.816.22.65天 然 沙6.513.331.41.6煤 粉2.65.391.04塑 料砂0.220.4510.896橡 膠相對模量ES 109 Pa 比重材料4388.52.70石灰 石7.816.22.65天 然 沙6.513.331.41.6煤 粉2.65.391.04塑 料砂0.220.4510.896橡 膠相對模量ES 109 Pa 比重材料差分差分對

12、偏微分進行差分：對偏微分進行差分：24差分后差分后25()()()()=+=+02-sin:02 sin:212100DvvCvgDgtatCavsigntvvvgaHHCDvvCvgDgtatCavsigntvvvgaHHCmSmSllsnVlnmSlmVlmllsmSmSmSmPmSPmRmRllsnVlnmRlmVlmllsmRmRmRmPmRP差分方程差分方程26()()+=+=+1104320431:nSSSSSSSPSPnRRRRRRRPRPAQQQRQQRRCQQQBhhCAQQQRQQRRCQQQBhhCgAaBmwm=tACwm=sin()VlmllsmRwmtCavsign

13、R=1()VlmllsmSwmtCavsignR=2lmwmgDAtaR232=()llsnVlnmwmCgDgDAtaR=212242網格網格27長距離管道水擊特點長距離管道水擊特點1、水擊壓力是距離水擊壓力是距離x x與時間與時間t t的函數的函數；p=p=F(x,t)2、水擊、水擊壓力與上游壓力可以疊加；壓力與上游壓力可以疊加；3、水擊壓力蕩來蕩去、水擊壓力蕩來蕩去；4、水擊、水擊壓力由于阻尼及充裝越來越??；壓力由于阻尼及充裝越來越??；5、水擊壓力與是瞬變壓力；水擊壓力與是瞬變壓力；不同時間、不同地點處的水擊壓力p p通過以上差分方程計算28問題問題僅在實驗室進行了編成計算僅在實驗室進行

14、了編成計算關鍵：沒有形成工業模擬軟件，關鍵：沒有形成工業模擬軟件，更沒有形成控制軟件！更沒有形成控制軟件！29結論：待研究的問題結論：待研究的問題1、固液兩相流管道輸送數據庫的建、固液兩相流管道輸送數據庫的建設；設；2、粗顆粒輸送的機理及輸送參數研、粗顆粒輸送的機理及輸送參數研究；究；3、固液兩相不穩定流模擬及工業軟、固液兩相不穩定流模擬及工業軟件開發；件開發；4、濃縮機機理的研究，數據庫的建、濃縮機機理的研究，數據庫的建設；設；30希望希望1、希望在大學及研究院工作的同志，聯、希望在大學及研究院工作的同志，聯合申請自然科學基金；合申請自然科學基金；2、希望建立濃縮及管道輸送的數據庫，、希望建立濃縮及管道輸送的數據庫，使我們同行好查，采用收費辦法維護；使我們同行好查，采用收費辦法維護；3、希望搞管道輸送的同志，吸收搞計算、希望搞管道輸送的同志，吸收搞計算機、信號處理同志一起開發模擬控制的機、信號處理同志一起開發模擬控制的工業軟件。工業軟件。31謝謝大家謝謝大家32