Течение крупнозернистых гидросмесей в трубах
- Институт гидродинамики Чешской академии наук
Аннотация
Статья посвящена оценке влияния средней скорости и общей концентрации на соотношение снижения давления и средней скорости потока и распределение локальной концентрации частиц. Экспериментальные исследования проводились на замкнутом трубопроводе с внутренним диаметром труб D = 100 мм, состоящим из горизонтальных, наклонных и вертикальных участков труб из гладкой нержавеющей стали. Снижение давления на трение в горизонтальной трубе было существенно выше, чем в вертикальной из-за того, что контактная нагрузка стратифицированного потока приводила к значительной потере энергии. Снижение давления на трение смеси крупных частиц в вертикальной трубе увеличивалось с увеличением концентрации и скорости потока, что подтверждает влияние внутреннего трения, столкновений частиц друг с другом и торможения потока из-за проскальзывания смеси воды и частиц. Было установлено, что для стратифицированной смеси воды и крупных частиц наклон труб не оказывал существенного влияния на снижение давления, особенно при низких значениях концентрации. Влияние наклона трубы уменьшалось с увеличением скорости смеси в восходящей трубе, максимальное значение достигалось при наклоне от 20 до 40°. В наклонной трубе максимум снижения давления достигался по мере уменьшения скорости потока. В нисходящей трубе фрикционное снижение давления постепенно уменьшалось по мере увеличения угла наклона. Влияние наклона на снижение давления можно практически не учитывать, особенно при низкой концентрации и высокой скорости потока. Исследование показало, что смесь воды и крупных частиц в горизонтальной и наклонной трубе существенно стратифицируется. Частицы преимущественно находятся в слое рядом с нижней частью трубы. Однако при высокой и средней скорости потока частицы передвигаются к центральной части поперечного сечения трубы, а при транспортировке частиц основным способом перемещения становилась их сальтация [1].
Литература
- Lukerchenko N. 3D numerical model of a spherical particle saltation in channel with rough fixed bed / N.Lukerchenko, S.Piatsevich, Z.Chara, P.Vlasak. Hydrol. Hydromech. 2009. Vol. 57(2). P.100-112.
- Matousek V. On equivalent roughness of mobile bed at high shear stress / V.Matousek, J. Krupicka // Hydrol. Hydromech. 2009. Vol. 57(3). P. 191-199.
- Newitt D.M. Hydraulic conveying of solids in horizontal pipes / D.M.Newitt, J.F.Richardson, M.Abbott, R.B.Turtle // Transactions Inst. Chemical Engnrs. 1955. Vol. 33( 2). P. 93-113.
- Shook C.A. Slurry Flow: Principles and Practice / C.A.Shook, M.C.Roco. Butterworth-Heinemann. 1991.
- Vlasak P. Effect of particle size and concentration on flow behavior of complex slurries / P.Vlasak, Z.Chara // Proc. of the 7th ISOPE Ocean Mining Symposium. Lisbon, 2007. P. 188-196.
- Vlasak P. Effect of particle size distribution and concentration on flow behavior of dense slurries / P.Vlasak, Z.Chara // Particulate Sci and Technology. 2011. Vol. 29(1). P. 53-65.
- Vlasak P. Flow Structure of coarse-grained slurry in horizontal pipe / P.Vlasak, B.Kysela, Z.Chara // Hydrol. Hydromech. 2012. Vol. 60(2). P.115-124.
- Vlasak P. Fully stratified particle-laden flow in horizontal circular pipe / P.Vlasak, B.Kysela, Z.Chara // Particulate Science and Technology. 2012. Vol. 32(2). P. 179-185.
- Vlasak P. Experimental investigation of coarse-grained particles-water Mixture in Horizontal and Inclined Pipes / P.Vlasak, Z.Chara, J.Krupicka, J.Konfrst // Hydrol. Hydromech. 2014. Vol. 62(3). P. 241-247.
- Wilson K.C. Slurry Transport Using Centrifugal Pumps / K.C.Wilson, G.R.Addie, A.Sellgren, R.Clift. Springer. US, 2006. 3rd edition.
- Worster R.C. The hydraulic transport of solid material in pipes / R.C.Worster, D.F.Denny // Proc. Inst. Mech. Engrs. 1995. N 169/32. P. 563-576.