专利名称:浆体管道输送设计参数的模拟方法及其装置的制作方法
本发明涉及一种固体物料浆体管道输送設計参数的模拟方法及其装置。
固体物料浆体管道输送設計参数(临界流速与阻力损失)，过去是通过环形模拟管道试验或流变仪测定，经放大后得出。环形管道试验是较为可靠的半工业试验的经典方法，即用原型或模型管道(因长度有限而設計成环形，循环使用)做试验，还需制备和消耗大量的试验物料，且需要大量的试验設备，试验时间长、费用高。而在工程設計项目的可行性研究阶段，如果不具备这些试验条件，就不能较准确地取得这些設計参数。流变仪试验则是过去常用的一种间接模拟方法。浆体置于两个同轴圆筒之中，外筒加以旋转，将扭矩传至内筒，用系于内筒的扭丝测出扭矩大小，計算切应力，再通过公式来計算摩阻损失。这种仪器的缺点是不能有效防止浆体在测定过程中的沉降作用所引起的上下浓度的不均匀，因而造成相当大的误差，同时该种方法与装置不能测定临界流速，只能间接测定摩阻损失。
本发明的任务是寻求一种模拟固体物料浆体管道输送的方法及其装置。只需用一种微型的模拟装置，用极少量的物料，便可在较短的时间内，经试验室试验即可获得较准确的設計参数。
根据化工原理，搅拌装置内液体运动的微分方程与管道内流体运动的微分方程相似。通过分析发现，浆体搅拌所需的悬浮临界转速和所耗功率与管道临界流速和摩擦阻力损失之间存在一定的对应关系。今用与管道运输相同的物料，在相同的浓度等条件下，用带有测速、测功装置的微型搅拌装置模拟管道中的流动状态，测出物料不产生沉淀的临界转速和不同转速下的功率消耗，再通过一系列管道试验数据，对比模拟装置试验结果，求出相关系数。今后只需作模拟试验，便可利用已取得的相关系数预测管道内的临界流速和不同流速下的摩阻损失。
图1是本发明的模拟方法框图。
图2是本发明的模拟装置简图。
图3是电测沉积装置的电流变化曲线。
参照图1、图2，具体模拟方法如下(1)、先进行数种物料浆体的环形管道试验用的是环管试验常规方法，即用压差計测定一定管长在不同流速下浆体管流的摩阻损失坡度，流速通过流量测量法测定;同时通过环管中安装的透明有机玻璃管观察产生沉积的现象，测得相应的流速即为沉积临界流速V。
(2)、进行模拟搅拌试验a、配制与环管试验相同的浆体;
b、放入透明容器中，高度需与設計管道管径相等，容器放在可转动的轴承圆盘上;
C、用可调速微电机带动叶轮，测定不同转速下相应产生的圆周力(在圆盘周边);
d、将电动机转速调慢，直至产生沉积，记录下此时的转速即临界转速n。
(3)、求相关关系a、計算环管管流雷诺数Re与摩阻损失系数λ，在双数格纸上点绘出关系图;
b、計算搅拌装置雷诺数R′e与功率损耗N，亦在双数格纸上点绘出关系图;
C、取相应雷诺数下的λ与N进行非线性相关分析，取得相关系数和指数λ＝K1Nα……〔1〕d、取各物料浆体对应于沉积状态下的临界流速和临界转速作非线性相关分析，取得相关系数和指数V＝K2nβ……〔2〕〔1〕、〔2〕两式中的系数K1、K2和指数α、β与浆体性质参数如粒度、比重、浓度有关。
(4)、求新物料浆体管道設計参数当进行了(1)、(2)、(3)后，相关系数可存入計算机备用。当需预测新物料浆体管道設計参数时，只需作(2)试验，取得N和n，用相关系数即可反算出λ和V来，作为設計之间。
模拟试验装置如图2所示，由搅拌器(3)、可调速电机(2)、测速装置(1)、测功装置(5)、调速装置(6)、透明容器(4)、电测沉积装置(10)、外接电路(11)、及转动轴承(7)、底座(8)、支持杆(9)等组成。
其电测沉积装置(附外接电路)为本发明用以判别最初沉积的发生及固定沉积床发生的装置。以往，沉积的产生都是用肉眼来判断，当浆体浓度很大或颜色很深时便很难判别或者判断不准确，用本发明的装置便可准确无误地判断沉积的发生。
该装置由安装在透明容器底部中心的两个同心金属环组成，外接有直流电源、电阻和电流計的电路。当尚未产生沉积时，两环之间由于有一定浓度的浆体存在，存在较大的电阻，通过电流不大，见图3中(ⅠA)，当最初沉积发生但尚为移动床时电阻开始减少，电流开始上升，当固定床沉积产生时电阻达到一定值，不再减少，因此电流也升到某定值(图3中ⅠB)。从而可用A点来判别最初沉积的产生，用B点来判别固定床沉积的产生。
用上述方法及装置来模拟固体物料浆体管道输送试验，可以代替半工业性试验获得工程設計项目可行性研究阶段所需的管道运输設計参数，且可节省大量试验物料、设备、时间和资金。所用的试验物料只需要原来环形模拟管道试验的数百分之一(只需几公斤);试验时间可缩短到原来的十分之一(只需3～5天);每次试验可节省费用3万元左右。
权利要求
1.一种取得固体物料浆体管道输送设计参数的模拟方法，本发明的特征是利用浆体搅拌所需的悬浮临界转速和所耗功率与同种浆体管道输送时悬浮临界流速和摩阻损失之间存在的对应关系，用微型搅拌装置模拟管道中的流动状态，事先测出数种物料浆体不产生沉积的临界转速和不同转速下的功率消耗，并用常规管道试验测得相应的临界流速和不同流速下的摩阻损失，进行数据对比，采用相关分析法求出其间对应的相关系数，当需预测瓣的折料浆体道输送设计参数。临界流速和不同流速下的摩阻损失时，只需作搅拌模拟试验，得出临界转速和功率消耗，即可利用已得相关系数反算出管道设计参数。
2.按照权利要求
1所述的模拟方法，其特征是模拟试验所用的物料及其浓度等条件需与被预测管道的运输物料及其浓度等条件相同。
3.按照权利要求
1、2所述的模拟方法，其特征是在模拟装置中的浆体高度须与被预测管道的管径相同。
4.按照权利要求
1所述的模拟方法，其特征是管道输送临界流速V和摩阻损失系数λ分别与模拟装置中临界转速n和功率消耗N间呈指数关系λ＝K1nαV＝K2nβ，式中系数K1、K2和指数α、β与浆体性质参数如粒度、比重、浓度等有关。
5.一种取得固体物料浆体管道输送設計参数的模拟方法专用的模拟装置，由搅拌器(3)、可调速电机(2)、测速装置(1)、测功装置(5)、调速装置(6)、透明容器(4)、电测沉积装置(10)、外接电路(11)及转动轴承等组成，本发明的特征在于采用了电测沉积装置(10)，该装置为安装在容器(4)底部中心的同心的两个金属圆环，当发生沉积时，物料会使两个圆环间的电阻减少，因而使外接电路(11)的电流加大，利用电流的变化来判别沉积的发生。
专利摘要
浆体管道输送设计参数模拟方法及其装置。本发明使用一种微型模拟装置模拟管道中的流动状态，测出不产生沉淀的临界流速和不同转速下的功率消耗再通过一系列管道试验数据，对比模拟装置的试验结果，求出相关系数。从而预测管道内的流速和不同流速下的阻力损失，用此模拟方法和装置可代替原来采用的，通过环形模拟管道试验或流变仪测定的方法来获得工程设计项目可行性研究阶段中所需的管道输送设计参数。
文档编号B65G53/30GK85100356SQ85100356
公开日1986年8月13日 申请日期1985年4月1日
发明者丁宏达 申请人:冶金工业部长沙黑色冶金矿山设计研究院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan