濃密膏體高壓管道輸送滑移特性研究

《濃密膏體高壓管道輸送滑移特性研究》是依託山東科技大學，由高潔擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：濃密膏體高壓管道輸送滑移特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：高潔
• 依託單位：山東科技大學

項目摘要

煤泥、污泥、電石渣等濃密膏體由於長期被忽視或未有效治理，造成嚴重的環境污染。管道輸送有效地解決了濃密膏體資源化利用的輸送瓶頸。輸送過程中存在的滑移現象對濃密膏體的遠距離輸送有利有弊，滑移特性是研究濃密膏體流變特性和阻力特性的前提，迫切需要對滑移特性進行深入研究。本項目以煤泥為例，主要研究：（1）濃密膏體管道輸送滑移現象的判別方法、影響因素和發生條件；（2）滑移特性的準確求解方法，擬得出滑移速度模型和真實流變本構方程；（3）滑移現象對管道輸送特性的影響，尋求最大程度利用滑移特性降低輸送阻力的方法；（4）考慮滑移影響下的阻力計算方法，擬建立能夠預測工程大型管道輸送阻力的水平直管和彎管的阻力計算模型。本項目研究的滑移特性豐富固體管道輸送理論，對實現濃密膏體的遠距離低阻力管道輸送提供理論依據，擬建立的阻力計算模型對工業現場設備選型具有理論指導意義。

結題摘要

煤泥、污泥、電石渣等濃密膏體如果處理不當，會造成嚴重的環境污染。管道輸送有效地解決了濃密膏體資源化利用的輸送瓶頸。濃密膏體在高壓管道輸送過程中以“柱塞流”的形式運動，管壁處形成極薄的邊界層，使得物料在管道中流動時存在一定程度的“滑移”現象。滑移現象對濃密膏體的遠距離輸送有利有弊，本項目以研究管道輸送滑移特性為目標，以試驗測試為主要研究手段，以煤泥為例，研究了壁面滑移產生的機理和管道輸送壁面滑移現象的巨觀判定依據，研究了管道特徵及邊界層性質改變對管道輸送減阻率的影響，研究了壁面滑移存在的情況下摩阻損失的主要影響因素，建立了壁面滑移條件下的直管段摩阻損失計算模型，以及彎管和垂直管摩阻損失的計算方法。通過對管道輸送試驗數據的總結分析，得出以下結論：通過相同物料在不同管徑下的流變曲線是否重合，或者管流法測量的屈服應力是否小於葉片法測量的屈服應力來判斷滑移的發生；減阻率隨著邊界層厚度的增大而增大，管徑越小，邊界層減阻效果越明顯，輸送速度增大，邊界層的減阻率明顯降低；設計正交試驗，通過方差分析得出對輸送阻力的影響程度大小依次為：邊界層厚度δ>膏體濃度c_v>管道直徑d>流速v，說明邊界層厚度對輸送阻力的影響最大，為管道邊界層的套用提供了直觀的依據。以上實驗結果為有效利用壁面滑移，在工程管道設計過程中降低管道輸送阻力、延長管道輸送距離提供理論依據。本項目的研究豐富了固體管道輸送理論，對工程實踐具有理論指導意義。