導(dǎo)流條安放角對筒裝料管道水力輸送特性影響的試驗研究.pdf

1、筒裝料的管道水力輸送是一種潔凈環(huán)保高效的水力輸送方式，它具有純料輸送、沒有脫水工序而占地少和無污染、能耗小、固體和液體物料均可輸送、用水少等優(yōu)點，是一種有利于我國國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的新型管道水力輸送方式。該輸送方式不同于傳統(tǒng)的漿體管道水力輸送，又和普通的型料平直流管道水力輸送有很大區(qū)別，是一種新興的極有前途的科學技術(shù)，因而具有廣闊的應(yīng)用前景，對筒裝料管道水力輸送的研究具有重大的理論價值和實際意義。 本論文內(nèi)容結(jié)合國家自然科學基金

2、項目“簡裝料管道水力輸送的水力特性研究”(50579044)，采用理論分析與模型試驗相結(jié)合的技術(shù)路線，就導(dǎo)流條對筒裝料管道水力輸送特性的影響進行了研究。研究的主要內(nèi)容及成果如下： 1．依據(jù)管道車周向運動特性，在分析管道車周向受力的基礎(chǔ)上，從理論上建立了管道車周向旋轉(zhuǎn)角速度的表達式，討論了導(dǎo)流條安放角對旋轉(zhuǎn)角速度的影響。研究表明：管道車旋轉(zhuǎn)角速度大小與導(dǎo)流條安放角、導(dǎo)流條個數(shù)、導(dǎo)流條高度、導(dǎo)流條長度、筒裝料比重以及管道車規(guī)格等參數(shù)

3、密切相關(guān)。在單參數(shù)變化情況下，旋轉(zhuǎn)角速度與導(dǎo)流條安放角、導(dǎo)流條個數(shù)、導(dǎo)流條高度表現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系。管道車若發(fā)生周向旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)流條結(jié)構(gòu)參數(shù)的組合值必須大于某一臨界值，該臨界值與管道車形狀及筒裝料比重有關(guān)。 2．基于水力學理論和管道車在管道內(nèi)的運動特性，建立了管道車運動方程及環(huán)隙流的連續(xù)性方程，定性分析了管道車運動過程中環(huán)隙流軸向和周向流速分布的特點。從環(huán)隙流連續(xù)性方程看出管道車軸向運動速度與環(huán)狀縫隙流軸向平均速度呈負相關(guān)。 3

4、．管道車上導(dǎo)流條的安裝使管道車在發(fā)生軸向運動的同時產(chǎn)生周向旋轉(zhuǎn)運動。在物理模型試驗中，以氣泡作為示蹤介質(zhì)，對管道車旋轉(zhuǎn)引起的非恒定螺旋流的擾動范圍進行了測試，初步得到了非恒定螺旋流的顯著影響范圍。 4．設(shè)計管道試驗系統(tǒng)，并加工管道車模型，試驗并測試了管道車旋轉(zhuǎn)角速度、軸向運行速度、管道車壓力損失及管道車運行時對下游壓力的影響，對物理模型得到的數(shù)據(jù)進行分析研究，得到一定結(jié)論。導(dǎo)流條安放角是影響簡裝料管道水力輸送壓力損失的一個主要因

5、素，較低的系統(tǒng)能耗應(yīng)存在一個合理的導(dǎo)流條安放角取值范圍。具有一定彎曲角度的導(dǎo)流條是管道車發(fā)生周向旋轉(zhuǎn)的主導(dǎo)因素，在流量一定的情況下較大的安放角能使管道車產(chǎn)生較大的旋轉(zhuǎn)角速度。此外，導(dǎo)流條也是影響管道車軸向運行速度的一個重要因素，但軸向車速受其他因素的影響也比較明顯。試驗數(shù)據(jù)還表明，在管道車下游一定范圍內(nèi)產(chǎn)生了非恒定螺旋流，受非恒定螺旋流的影響，管道車前端較近的測點壓強體現(xiàn)出隨機性，個別測壓管的水頭因受局部強烈的紊動而表現(xiàn)出大于無管道車時

6、測壓管水頭的現(xiàn)象；較遠的測點壓強呈現(xiàn)規(guī)律的壓力衰減特性，且有車時測點的測壓管水頭均低于無車時的測壓管水頭。 5．依據(jù)數(shù)理統(tǒng)計理論，對壓力損失的影響參數(shù)進行了敏感性分析，得到相應(yīng)的主要影響因素的影響程度，在環(huán)狀縫隙寬度B、導(dǎo)流條安放角θ、筒裝料容重γ及水流流速v四項參數(shù)當中，其對壓力損失影響的主次關(guān)系為：B>θ>γ>v。此外，以相對于管流流速的較大管道車運行速度、較小的壓力損失和較重輸送荷載為目標，采用多指標試驗分析方法對管道車結(jié)