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浓密膏体流变特性的实验研究

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  • 更新日期:2014-05-29 15:20
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摘  要:浓密膏体在管道输送时的流变特性是管道设计的主要依据。本文基于管流法的流变测试原理,对已有的加压管式流变和阻力特性测试装置进行改进,优化了压力和流量等关键参数的获取方法,以此推算浓密膏体的流变特性。以煤泥为例,通过实验研究,确定体积浓度为45.44%~57.06%的煤泥在不同管径下的流变模型,分析了该浓度范围的煤泥流变特性随体积浓度和管径的变化趋势。实验结果表明:优化后的加压管式流变和阻力特性测试装置获取的关键参数数据可靠;数据处理后的结果符合理论预期。

关键词:浓密膏体 管道输送 流变特性 管流法 煤泥

1 引言

高浓度黏稠固体废弃物管道输送是继液体和浆体管道输送后新兴的管道输送技术,其输送时以“浓密膏体”的形式在管道中流动。浓密膏体的流变特性,是计算管道输送摩阻损失、设计管道输送系统参数的主要根据之一[1]。浓密膏体具有较高的浓度和黏度,常温常压下不具流动性,其流变特性和输送参数的测试方法均不同于一般的牛顿流体[2],合适的流变模型确定方法及相关仪器的研制以旋转法或管流法理论为主[3-4]。近年来,基于黏稠固废处置的迫切需要,中国矿业大学(北京)粘稠物料管道输送课题组研制了多种专用的测试仪器和设备[5-7],建立了浓密膏体大型环管输送实验系统,对浓密膏体管道输送的技术和理论进行了深入的实验研究[8-9]。

文献[7]设计了加压管式流变和阻力特性测试装置。该装置遵循管流法测量原理,模拟不同工况下浓密膏体的流变特性和阻力特性。通过对不同种类的浓密膏体管道流变特性实验得出,现有测试装置测试原理可行,但存在流量测试误差大、重复性不好、压差测试不精确等缺点。本文对该测试装置关键参数的获取方法进行改进,采用差压变送器代替原有长、短管结构获取压力差值的方法;通过位移传感器采集活塞前进位移,应用采集程序对活塞前进位移进行求导运算,获得活塞前进的实时速度,代替原测试装置中称重法测量流量,并由此实现压差和流速同步采集。

 
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