浆体的物理特性与管道输送流速
流体的物理性质与管流基础知识
流体的物理性质与管流基础知识在流量测量中，必需准确地知道反映被测流体属性和状态的各种物理参数，如流体的密度、粘度、压缩系数等。
对管道内的流体，还必须考虑其流动状况、流速分布等因素。
1．流体的密度单位体积的流体所具有的质量称为流体密度，用数学表达式表示为（1）式中，M为流体质量；V为流体体积；ρ为流体的密度流体密度是温度和压力的函数，它的单位是千克／米3 （kg／m3）。
流体密度通常由密度计测定，某些流体的密度可查表得到。
2．流体粘度流体的粘度是表示流体粘滞性的一个参数。
由于粘滞力的存在，将对流体的运动产生阻力，从而影响流体的流速分布，产生能量损失（压力损失），影响流量计的性能和流量测量。
根据牛顿的研究，流体运动过程中阻滞剪切变形的粘滞力与流体的速度梯度和接触面积成正比，并与流体粘性有关，其数学表达式为（2）上式称为牛顿粘性定律。
式中，F为粘滞力；A为接触面积；du／dy为流体垂直于速度方向的速度梯度；μ为表征流体粘性的比例系数，称为动力粘度或简称粘度，各种流体的粘度不同。
流体的动力粘度μ与流体密度ρ的比值称为运动粘度v，即（3）动力粘度的单位为帕斯卡秒（Pa·S）；运动粘度的单位为米2／秒（m2／s）。
服从牛顿粘性定律的流体称为牛顿流体，如水、轻质油、气体等。
不服从牛顿粘性定律的流体称为非牛顿流体，如胶体溶液、泥浆、油漆等。
非牛顿流体的粘度规律较为复杂，目前流量测量研究的重点是牛顿流体。
流体粘度可由粘度计测定，有些流体的粘度可查表得到。
3．流体的压缩系数和膨胀系数所有流体的体积都随温度和压力的变化而变化。
在一定的温度下，流体体积随压力增大而缩小的特性，称为流体的压缩性；在一定压力下，流体的体积随温度升高而增大的特性，称为流体的膨胀性。
流体的压缩性用压缩系数表示，定义为：当流体温度不变而所受压力变化时，其体积的相对变化率，即（4）式中，k为流体的体积压缩系数，（Pa-1）；V为流体的原体积，（m3）；AP为流体压力的增量，（Pa）；△V为流体体积变化量，（m3）；因为△P与△y的符号总是相反，公式中引入负号以使压缩系统k总为正值。
充填实验室-实验指导书实验1充填材料性能实验
充填实验室－实验指导书实验1 充填材料性能实验课时：2个学时服务课程：露天与金属矿山开采一、实验目的通过学生动手实验，了解充填材料制备、养护和测试方法和过程。
二、原理说明改变充填料浆的配合比组成，将直接影响充填体的物理力学性能，而充填体的物理力学性能又将直接影响充填的效果。
因此，合理确定充填材料配比组成、物理力学性能是充填采矿研究的重要组成部分。
三、实验设备1)激光粒度分析仪2)水泥砂浆搅拌机3)水泥胶砂流动度测定仪4)水泥砂浆振实台5)7.07cm×7.07cm×7.07cm模具6)水泥混凝土标准养护箱7)数字抗压实验机四、实验内容1)利用激光粒度分析仪测定尾砂的粒级组成；2)按一定的配合比关系，利用水泥砂浆搅拌机制备尾砂充填料浆，测定充填料浆的流动度；3)利用7.07cm×7.07cm×7.07cm模具制成标准试块，置入水泥混凝土标准养护箱养护；4)标准养护24h后脱模，继续养护至规定龄期后测定单轴抗压强度；五、实验注意项激光粒度分析仪进行尾砂粒级组成测试为演示实验，由教师和实验室人员进行操作，学生以观察和记录为主。
实验应按操作说明进行，未经许可，学生不得改变操作装置和仪器。
其它注意事项包括：1)充填料浆的搅拌、振实成型按GB/T劳取酬17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》进行。
2)脱模应非常小心，避免棱角脱落。
3)抗压强度试验时，受压面应是试件成型时的两个侧面。
4)抗压强度试验时，在整个加荷过程中以2400N/S±200N/S的速率均匀加载直到破坏，记录试验结果。
六、思考题1）充填料浆由哪些组分构成？2）如何确定充填料浆的浓度？七、实验报告根据一定的配合比制备充填料浆，记录充填料浆的流动度和一定龄期的抗压强度，并根据测试结果优化充填料浆的组成。
实验2 充填料浆管道输送试验课时：2个学时服务课程：露天与金属矿山开采一、实验目的充填料浆管道输送是一种建设快、工效高、成本低、劳动强度低和易于实现机械化和自动化的充填工艺。
浆体管道输设计流速在运行中的可靠性分析
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维普资讯
２ ０ 年 ３月 ０ ２
水 力 采攥 与 管 道 远 精
第 １期
浆 体 管 道 输 送 设 计 流 速 在 运 行 中 的 可 靠 性 分 析
丁 宏 达
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摘要
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管道输送流体的流动特性分析与优化设计
管道输送流体的流动特性分析与优化设计管道输送是工程中常见的一种输送方式，广泛应用于各种行业和领域。
无论是石油、天然气、还是水、气体等，管道输送流体都有其独特的流动特性。
本文将探讨管道输送流体的流动特性分析以及优化设计的相关问题。
一、流体的流动特性分析流体的流动特性与管道的几何形状、物理性质以及运动状态密切相关。
在分析管道输送流体的流动特性时，需考虑以下几个关键因素。
1. 流量特性：流体在管道中的流动速度与管道直径、输送介质性质、管道长度等因素有关。
通过流量特性的分析，可以确定合理的管道直径以及流量控制策略，从而实现流体的高效输送。
2. 压力特性：流体在管道中不可避免地会产生一定的压力损失。
关于压力特性的分析，主要涉及管道摩擦、管道弯头、阀门、收放器等元件的增阻和压力损失。
通过减小压力损失，可以提高整个管道系统的输送效率。
3. 热力特性：在一些特殊的输送过程中，流体会发生相变或温度变化，例如蒸汽输送和高温油品输送。
热力特性的分析考虑了输送介质的热传导、热损失以及介质与管道之间的热交换等问题。
合理的热力设计有助于减小能量损失，提高输送效果。
4. 流动稳定性：在某些情况下，流体在管道中的流动会发生剧烈的振荡和波动，这种不稳定的流动现象会增加管道输送的难度和危险。
通过对流动稳定性的分析，可以优化管道的设计以及增加稳定性调节装置，保证流体的平稳输送。
二、优化设计的方法与思路基于对管道输送流体流动特性的分析，优化设计是提高管道输送效率的关键。
以下是一些优化设计的方法与思路，仅供参考。
1. 合理选择管道材料和直径：根据输送介质的特性，如腐蚀性、粘稠度等，选择适宜的管道材料，如塑料、钢材等。
同时，根据流量特性进行合理的直径选择，避免因直径过小或过大导致的能量损失。
2. 减小管道摩擦和压力损失：通过优化管道的布置方式、减小弯头和阀门的数量、选择合适的管道材料等，减小管道的摩擦损失和压力损失，提高整个管道系统的能量利用率。
泥浆临界流速
泥浆临界流速泥浆临界流速是指在一定条件下，泥浆质点开始流动所需的最小速度。
泥浆临界流速的研究对理解泥浆运动、地质灾害预测和防治具有重要意义。
本文将从泥浆的流动特性、泥浆临界流速的影响因素等方面进行综合分析。
首先，泥浆的流动特性是影响泥浆临界流速的重要因素。
泥浆是由固体颗粒和液体组成的混合物，其流动性质与固体颗粒的粒径、浓度、粘度等密切相关。
泥浆中颗粒粒径较小、浓度较低，粘度较大时，泥浆的流动性较差，需要较大的流体剪切力才能使其开始流动，即泥浆的临界流速较高。
另外，泥浆的流动性质还受到温度、压力、pH值等因素的影响。
温度的升高可以减小泥浆的粘度，从而降低泥浆的临界流速。
压力的增大对泥浆的流动性质有一定的影响，但其影响程度较小。
pH值的改变可以改变泥浆颗粒的电荷状态，进而影响泥浆的流动性质。
其次，泥浆临界流速的影响因素还包括场地条件和环境因素等。
场地条件指的是泥浆流动的地理条件，包括地形地貌、土壤岩石的性质和水文地质等。
地形地貌是影响泥浆流动的重要因素，山区和平原地区的泥浆临界流速存在明显的差异。
山区的地形复杂，水流通过峡谷、陡坡等地形时，泥浆临界流速较高；而平原地区由于地形平坦，水流速度较快，泥浆临界流速较低。
土壤岩石的性质对泥浆的流动性质也有重要影响。
比如，黏土含量较高的土壤，由于黏土颗粒具有较强的吸附能力，导致泥浆流动性较差，临界流速较高。
水文地质因素主要包括地下水位、水文气象条件等，地下水位的升高会增加泥浆流动的阻力，导致泥浆临界流速升高。
环境因素也是影响泥浆临界流速的重要因素。
环境因素包括气候条件、水文环境等。
气候条件主要指的是降雨情况和气温状况。
降雨量的增加会导致地表水增多，从而增加泥浆的黏度和浓度，使得泥浆的临界流速升高。
气温的升高会使泥浆的粘度降低，从而降低泥浆的临界流速。
水文环境主要包括河流水位、流速等。
河流水位的升高和流速的增大，会增加泥浆的阻力，使泥浆的临界流速升高。
最后，泥浆临界流速还与工程建设活动相关。
矿浆管道输送流变特性试验研究
2019年第 2 期2019 年 5 月矿浆管道输送流变特性试验研究高红娟（云南天朗节能环保集团有限公司）摘 要采用旋转粘度计对矿浆的流变特性进行测试，通过试验得到浆体剪切速率与剪切应力之间的关系，以及不同矿浆浓度的粘度和屈服应力，据此计算出管道输送系统的沿程阻力损失。
研究结果表明：（1）矿浆的剪切速率和浓度的增加都会导致剪切应力的增大，且矿浆浓度较低和较高会给管道输送的经济效益和技术要求带来影响；（2）随着矿浆浓度的增大，矿浆的粘度和屈服应力随之增大，且矿浆浓度大于68 %时粘度和屈服应力呈加速增长之势，不利于矿浆的管道输送，但在此附近存在矿浆管道输送的最佳工作点。
（3）矿浆管道管径越大、流速越小，矿浆管道的单位沿程阻力损失就越小。
对于矿浆浓度68 %，流量要求达到210～230 m3/h，选择“管径为224 mm，流速为1.5（±0.1）m/s”时既能满足输送要求又能保证单位沿程阻力损失尽可能小，较为合理。
关键词 浆体 管道输送 流变特性 旋转粘度计 剪切速率 剪切应力 沿程阻力损失1 前言现今固体颗粒物料管道输送技术在国内外已被引入到煤、铁、有色金属、磷等多种矿物的精矿、尾矿运输中，尤其在运输环境恶劣、地形复杂的地区应用较广泛，为了给固体颗粒物料管道输送的设计、运行维护提供可靠的技术依据，同时为今后管道输送研究提供大量数据，开展管道输送试验研究和机理研究势在必行。
对此很多高等院校及科研院所是通过环管试验，实测物料在不同浓度、不同管径下管道输送的沿程阻力损失、临界流速等关键输送参数。
环管试验虽实测数据可靠，但需要花费高昂的试验经费、大量的试验矿样和人力。
用旋转粘度计测试矿浆的流变特性，来分析矿浆管道输送系统流变特性对沿程阻力损失的影响，以及沿程阻力损失与管径、流量之间的关系，为矿浆管道输送泵设计与实施提供依据。
2 实验部分2.1 矿浆特性此研究所述的矿浆是铁精矿粉与水的混合物，矿浆浓度（含固量）一般为40～50 %，干固体颗粒比重为4.2～4.8 t/m3，颗粒直径小于0.2 mm，其中小于45 μm的微粒占74～80 %，浆体整体粒度细、微粒含量多，能够很好的与水混合为粘稠物料。
物料粒径对浆体管道输送临界流速的影响
为此 ， 针对 上 述 问题 就 长 距 离 管道 输 送 浆 体 粒 径 对 管 道 临界 流速 的影 响作 了定 量 的 分 析 研 究 ， 出 了预 测 提 数 学模 型 。经 与 大 量试 验 数 据 和 实 测结 果 的 比较 表 明 ，
丁 宏 达
（中冶 集 团长沙 冶金设 计研 究 总院 湖 南 长沙 ４ ０ ０ １ ０ ７）
摘 要 ： 求 了浆 体 管道输 送 物料 粒径 变化 对 管 道 临界 流 速 影 响 的 简化 模 型 。用 试 验 数 据验 证 了模 型 的精 确 推 度 。该 模 型 可用 于浆体 管 道输 送 系统 的设计 计 算和优 化 分析 。
要 的意义 。
为 颗粒沉 降 阻力 系数 ，ｎ 系数 ； ， ， 和 ｍ 为指 数 。 Ｆ为 ￡ ｅｓ
２ ２ 模 型 的化简 ．
上述 各模 型 中 的 ｃ 一般 按颗 粒大小 分 区取值 ，但 通 常浆 体 管道输 送 物 料 颗 粒 雷诺 数 Ｒ ｅ范 围 大多 在 过 渡 区 的 ｌ＜Ｒ ＜２ ｅ ０内 ，ｃ 和 Ｒ ｅ可 用本 文 作 者提 出的经 验 近 似式 计算 Ｊ
第 ４期 ２１ ０ １年 １ 月 ２
水 力采煤 与 管道 运输
ＨＹＤＲＡＵＬ Ｃ ＣＯＡＬ ＭＩ ＮＧ ＆ Ｐ Ｐ ＬＩ Ｉ ＮＩ Ｉ Ｅ ＮＥ ＴＲＡＮＳ ＯＲＴ Ｉ Ｐ ＡＴ ＯＮ
Ｎ ． Ｏ４ Ｄｅ ． ０ １ ｃ ２ １
圃பைடு நூலகம்
物料 径 浆 道 临 流 的 响 粒 对 体管 输送 界 速 影
充分 ， 研究 成果 也 少见 发表 。
式中： Ｆ为包 含 （ ） 中除 ｄ以外 的其 他 因素 的系数 。 １式 今将 收 集到 的多 家计算 临 界 流 速公 式 推 算得 的指 数 ｎ列 于表 １ 。ｎ取 平 均值 为 ０ ３ ５ 。经 作者 按不 同 物料 对 ．５ １ 试 验 数据 分别 进行 分析 ，ｎ有表 ２所 给 出的结果 。 ３ 现 有试 验 数据对 预 测模 型的 验证
分析流体在管道中的流速问题
分析流体在管道中的流速问题在物理学中，流体力学是研究流体运动的学科。
当流体通过管道时，我们常常关注其中的流速问题。
本文将深入分析流体在管道中的流速问题，探讨其原因和应用。
在管道中，流体的流速受到多种因素的影响，包括管道的直径、管道的材质、管道内壁的光滑程度、所施加的压力以及管道上存在的阻力等。
这些因素相互作用，决定了流体在管道中的流速。
下面我们将逐一讨论这些因素的影响。
首先，管道的直径是影响流速的一个重要因素。
根据流体力学的基本原理，当管道直径变小时，流体的流速会增大。
这是由于管道直径减小会使得单位截面上的流体流量相同，从而导致流动速度增加。
而当管道直径增大时，流速则相应减小。
这一现象在实际应用中被广泛应用，例如在给水系统中，通过调整管道的直径可以控制供水的流速，以及水龙头的出水量。
其次，管道的材质和内壁的光滑程度也对流速产生影响。
光滑的管道内壁可以减小阻力，从而提高流体的流速。
而粗糙的管道内壁则会增大阻力，限制流体的流动。
因此，在设计和选择管道材料时，需要考虑其内壁的光滑程度，以提高流速并降低能量损失。
另外，施加在流体上的压力也是影响流速的重要因素之一。
根据伯努利方程，当流体受到较大的压力时，其流速会相应增加。
这是因为较大的压力会使流体分子之间的碰撞更加频繁，从而增加了流体分子的动能，提高了流速。
而当流体受到较小的压力时，流速则相应减小。
这一现象在涡轮引擎等设备中得到了广泛应用。
最后，管道上存在的阻力也会对流速产生影响。
阻力通常由管道的摩擦力和局部收缩、扩张等形状变化引起。
例如，在水管弯道处，由于流体流经弯道时会受到较大的摩擦力，从而导致流速降低。
类似地，在管道收缩和扩张处也会形成阻力，影响流速。
因此，在设计管道系统时，需要合理安排管道的形状和布局，以减小阻力，提高流速。
综上所述，流体在管道中的流速问题受到多种因素的影响，包括管道的直径、材质、内壁的光滑程度、所施加的压力以及管道上存在的阻力等。
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浆体的物理特性与管道输送流速费祥俊清华大学水电系 北京市 100084
=摘要>浆体管道的输送流速直接影响管道运输的安全与经济。以往由于没有把浆体的物理特性(即固体颗粒组成及浆体粘性)作为一个影响管道输送参数的重要因素来考虑,所以迄今为止,很多管道不淤流速公式未能摆脱纯经验性质而缺乏普遍的实用意义。本文通过分析及大量试验资料验证,系统研究了影响管道不淤流速的各项因素及浆体粘性的明显作用,因而阐明了一定条件下浆体浓度的提高,有利于降低管道输送流速,从而可以进一步提高管道输送浆体的综合效益。关键词:浆体管道 粘性 不淤流速 固体浓度
ThePhysicalPropertyofSlurryanditsVelocityofPipelineTransportationFeiXiangjunTsinghuaUniversity,Beijing100084
Abstract:Thevelocityofslurryinpipeeffecttheeconomyandsafetyoftransportation.Inrecentyearsmanyformulasofnonsettlingvelocityforslurryweredevelopedwithoutconsideringthecharacteristicofslurryasanimportantparameter,hencetheapplicationoftheseformulasislimited.Inthispaperbasedonthetheoryofsuspensionrheologyandbyusingagreatamountofex-perimentalmaterial,anewexpressionofnonsettlingvelocityisdeveloped.theinfluenceofslurryviscosity,solidconcentrationandthediameterofpipeonthenonsettlingvelocityisanalysedindetail.Theresultsofstudyindicatethatinagivenconditionthein-crementofsolidconcentrationandslurrywillbringtodecreasethecritcalvelocityinpipe.andItisfavourabletoincreasethecom-prehensiveefficiencyofslurrytransportbypipeline.KeyWords:SlurryPipelin,Viscosity,NonsettlingVelocity,SolidConcentration
1 引 言浆体管道输送以其经济效益高于传统的运输方式,70年代开始已应用于燃料(煤)及原材料(精矿、建材等)的远距离输送。此外各类选矿厂的尾矿,电厂粉煤灰等工业固体废料以及河道的泥沙清淤,采用管道输送也以其工艺较简单,符合环保要求,在我国早已普遍应用。但这类浆体管道一般距离较短,对输送工艺参数的选择不够重视因而输送能耗及水耗较大,其效益明显偏低,据我国20个较大选矿厂1983年统计,管道输送尾矿总量4300万吨,输送的重量比浆体平均浓度14.2%,每吨干矿输送耗水量达6m3,而国外一般为1m3,输送能耗也远大于国外。这对资源相对缺乏的我国,不能不说是一种浪费。近年来情况有所改善,但仍然存在很大差距,更突出的问题是设备及管壁的磨损十分严重,这不仅增加运行费用,还会影响正常生产及对环境的污染,至于河道清淤的管道输送,其工艺更加粗放,效益也更低,造
成以上原因是多方面的,其中对输送参数缺少研究是重要原因。
2 浆体在管道中的流动状态与临界流速工业浆体管道绝大部分属于非均质流输送,即垂向固体浓度分布存在一定梯度,管道输送最重要的参数是/不淤流速0,浆体由固体颗粒与水组成,输送流速太低,固体颗粒将分选沉降,以致堵塞管道,输送流速过高,虽可使颗粒充分悬浮,但将使一定管径的阻力随流速的平方成比例而上升,图1所示为一定管道内径下不同粒径d,按流速U而区分的几个流区。在(1)区内,由于流速太低,固体颗粒沉在管底,基本不动,实线表示的是颗粒起动流速与粒径的关系。在(2)区内流速较高,颗粒开始运动。因为水流脉动的随机性,即使是均匀颗粒,也有不同的运动状态,即一部分颗粒沿管道底部作推移运动,一部分颗粒在管道中悬起作悬移运动,图中虚线表示的是绝大部分颗粒
1第1期#设计与研究# 图1 管道中流动状态分区示意图作悬移运动时的下限流速,亦称/不淤流速0,该线以上的(3)区流速进一步提高,全部颗粒作充分的悬移运动。由图可见按不同粒径选用实线所示的管道流速显然是不安全的,选用(3)区以上(虚线以上)的流速,虽然安全,但因流速过高管道阻力大,输送能耗大,因而是不经济的,所以管道的输送流速U从安全和经济角度考虑应选用略大于虚线所示的不淤流速UC或U=kUC(1)式中系数k=1.05~1.10取决于UC计算的可靠程度,图1只是定性的示意一定管径下UC与粒径d的关系,50年代以来有人试图通过试验建立不淤流速公式的关系式,其中最著名的是Durand公式为
UC=FL12gD(Qs-QQ)212(2)式中FL与粒径及固体浓度SV有关,如图2所示,由图2可见,当粒径d>2mm以后,FL为一常数,表明粒径大于2mm以后不淤流速UC与粒径无关,图2也表明,只有当d较小时,固体体积浓度SV对FL才有影响。稍晚shook采用一定管径下流速与能坡关系线的最低处流速,定义为管道不淤流速,通过Durand阻力公式的求导,得出Uc=2.432gD(Qs-QQ)SV13C1/4D(3)图2 系数FL与粒径及SV的关系式中CD为沉降阻力系数,由于Durand阻力公式是在浓度较低,固体颗粒较粗条件下试验得出的,CD值变幅很小,因此式(3)不淤流速公式也不适用固体浓度较高、颗粒很不均匀的近代工业浆体管道。如何能反映不同粗细颗粒组成对不淤流速的影响,克罗诺兹把非均匀的颗粒组成粗略地以平均粒径不同分为三组,分别给出相应的不淤流速公式,即(1) d[0.07mm时, UC=0.2(1+3.43CWD0.75)B(4)(2) 0.07mm<d[0.15mm时, UC=0.255(1+2.483CW4D)B(5)(3) 0.15mm<d[0.4mm时, UC=0.85(0.35+1.363CWD2)B(6)以上各式中 B=Cs-11.7(7)CW为重量比固体浓度,以百分数计,由以上各式可见UC都随C1/3W的增加而加大,这与实际情况不符(详见后述)。由于影响浆体管道不淤流速的因素较复杂,直到最近不断有人提出浆体管道不淤流速的计算公式,但绝大部分都根据各自环管试验观测结果得出的经验公式,忽视对UC有重要影响的浆体颗粒组成及流变特性,因此这些公式存在较大的局限性。在我国有关部门甚至还在应用克罗诺兹的公式。3 浆体的物理特性工业浆体的固体颗粒组成范围很广,特别是含有相当一部分的细颗粒,对浆体流动性有重要影响,因此浆体管道设计的可靠性有赖于对浆体物理特性的正确评价,这种物理特性集中地表现为其粘度随固体浓度的增加而迅速提高的变化规律,图3是两种铁尾矿(酒泉与昆钢大红山)固体比重及中值粒径基本相同(d=0.026~0.028mm),但颗粒组成不同,其浆体相对粘度(与同温度清水粘度之比)与固体体积比浓度的关系的流变试验结果。由图可见,颗粒组成不同对浆体粘度有明显的影响。
图3 两种铁尾矿Lr~SV关系
2 管道技术与设备2000年有的人采用所谓堆积浓度SVm(不同大小颗粒堆积在一起达到的最大体积比)来反映颗粒组成的特性,推算得泥浆相对粘度的表达式为 Lr=11-kSVSVm2-2.5(8)对于固体颗粒矿物成分基本相同的河道泥沙(主要矿物成分为伊利土)上式经验证是可信的,但工业浆体颗粒矿物成分各异,即使同为尾矿也有较大差别,流变试验结果表明,颗粒矿物成分对浆体粘性有影响,因此难以有象式(8)那样的统一公式来表达浆体的粘性,图4是我们对我国部分尾矿进行流变试验结果得到的 11会东铅锌(CS=218,d90=0115,d50=0103mm) 21黄麦岭磷铵(CS=2176,d90=0115,d50=0108mm) 31汤丹铜(CS=2181,d90=01056,d50=01015mm) 41汤丹铜(CS=2181,d90=0115,d50=01028mm) 51汤丹铜(CS=2180,d90=0106,d50=01026mm) 61汤丹铜(CS=2178,d90=0111,d50=01048mm) 71汤丹铜(CS=2180,d90=0123,d50=0108mm) 81大石河铁(CS=2175,dPO=0117,dSO=0110mm)图4 部分尾矿Lr与SV1-SV的关系浆体相对粘度Lr与固、液体积比SV1-SV的关系,在半对数纸上都表示为很好的直线,但不能统一为单一的关系,这里除颗粒大小组成不同以外,颗粒矿物成分的差异是重要原因,例如图中的四川会东铅锌矿尾矿与云南昆钢大红山铁尾矿,其粒度组成基本相同,但在相同浓度下,如SV=0.35,(SV1-SV=0.538)铅锌尾矿的相对粘度Lr=16,而铁尾矿相对粘度为Lr=7.4,浆体粘度的这种差别程度必然会影响管道输送的不淤流速。所以对于各种管道输送的工业浆体,必须要进行流变试验,确定不同浓度下的粘性。
4 浆体管道不淤流速的表达式非均质浆体中固体颗粒由水流紊动作用支持其运动的,图1所示浆体在管道中流动的状态,表现为固体浓度垂向分布的均匀程度、浓度分布愈均匀流动状态愈接近(3)区。根据悬浮颗粒由于紊动而向上的交换率与由于重力而向下的交换率处于平衡状态时,即
EsdSVdy+XSV=0(9)
可以推得一定条件下垂向浓度分布关系式。上式左边第一项为颗粒由于紊动而向上的交换率,Es为颗粒的质量交换系数,y距底部边界的距离,X为颗粒在一定浓度浆体中的沉降速度,如假定Es可用动量交换系数Em代替,则有
Es=Em#SQdudy=SW(1-y/ym)Qdudy(10)
式中SW是边界上的切应力,ym为自边界到液面的距离,dudy为流速梯度,由流速分布公式求得,将式(10)代入式(9)进行积分可得垂向浓度分布关系式 C/CA=(hha
)z(11)
式中CA为高度为a的某一参考平面上的浓度。 h=ymy-1, ha=ym
a-1, Z=Xxu
式(11)关系已被实际管道中浓度分布的测验所证实,
并可表示为 lgC/CA=-1.8Z