高濃度水煤漿的流變特性和滑移特性實驗研究.pdf

1、大規(guī)模高效氣流床煤氣化技術的發(fā)展，要求其達到更高的日處理能力和碳轉化率。這就決定了所使用的水煤漿要具有較高的濃度、較好的可泵性和霧化特性，而這些特性又直接取決于水煤漿的流變性。因此，開展高濃度、大容量漿態(tài)非牛頓流體的流變特性、滑移機理和流動規(guī)律等領域的基礎研究具有重要的理論意義和實用價值。本文通過理論分析和試驗研究相結合的方法，系統(tǒng)地研究了高濃度水煤漿的流變特性及其在管道輸送過程中出現的滑移現象和機理。 在理論分析的基礎上，通過

2、多管徑管流試驗，研究了高濃度水煤漿管道流動的流變特性和滑移的影響，分析了滑移現象產生的機理，提出了一種新的滑移速度修正模型，成功地對水煤漿流動過程中滑移的影響進行了修正，并得到了水煤漿的真實流變特性。結果表明，在低濃度時水煤漿具有牛頓流體的性質，隨著濃度的增加漿體呈現出非牛頓流體的性質(剪切變稀或剪切增稠)。水煤漿的管內流動存在一個屈服應力，且濃度越高，屈服應力越大，漿體流動都需要克服一定的剪切應力。流變模型可用有屈服冪率或Hersch

3、el-Bulkey方程描述，低濃度時符合賓漢體模型。 滑移現象是水煤漿類懸浮液固有的特殊流動現象，表現為流動過程中在固體壁面處出現一層只有連續(xù)相而無分散相的薄層。本文提出了滑移現象產生的條件，即只有壁面剪切應力超過一臨界壁面切應力以后才會產生滑移速度并出現滑移現象；并首次獲得了濃度為67.1％和68．2％的兗州煤水煤漿的臨界剪切應力值分別是6.31Pa和20.35Pa。在壁面切應力一定的情況下，滑移引起的附加流量隨管徑的增加而減

4、小。 在分析水煤漿流動過程中的滑移現象和滑移速度的基礎上，通過非牛頓流體理論，首次導出了水煤漿流動過程中滑移層厚度的簡化公式。試驗結果表明，滑移層厚度和煤顆粒的平均粒徑大致在相同數量級內，且水煤漿流動過程中，滑移層厚度從產生到最終穩(wěn)定有一個隨剪切速率的增加先增加后減小并逐步穩(wěn)定的過程。 文章的最后通過理論分析和試驗研究相結合的方法，借助旋轉粘度計，分析了不同煤種水煤漿的流變特性，指出溫度、濃度、剪切速率、煤種和添加劑等因