浅析水煤浆输送管道压力降和管径计算.pdf

设备管理
浅析水媟浆输送管道压力降和管径计算
杨明孟媚2
1陕西神渭煤炭管道运输有限责任公司,陕西西安710065
2陕西陕化煤化工集团有限公司,陕西滑南714000
摘要:本文首先对液固二相流的基本原理和液固两相流压离,实现水煤浆在管道入口和出口处的浓度一致。所以在实际
カ降的计算方法进行简单介绍,然后根据收据的数据对以前整进行水煤浆管路输送的时候,一定要杜绝出现低于临界速度的
理的液固两相流压力降的计算关联式进行修正,并根掘修正后情况。而为了实现最好的输送效果,要保证输送过程中管道内
的关联式进行相关临界速度的核算,从而为日后进行水煤浆输的流速在最低均相流速之上
送管道压力降和管径计算提高理论参考。
3液固两相流压力降的计算
关键词:水煤浆;输送;压力降计算;临界速度
3.1水平管道内的压力降计算式
1前言
①固定床滑动流动区
我国煤炭资源分布不均衡,为满足各个地区的使用需要进
行大规模的远程运输,使得煤炭的运输成本升高。而且运输过
f-f.=0.40350707"C0'gDs
程中很容易造成煤炭的损耗以及环境的破坏。现阶段随着煤
②脉动流动区
气化生产工艺的成熟和使用,水煤浆的使用得到人们越来越多
JーJ/=0.9857CwCn04r1
的关注。水煤浆利用管道进行运输,运输成本低,效率高,而且
污染很小。现阶段加强对水煤浆输送技术的研究,深化对其输
③非均相流动区
送管道的设诂能够保障水煤浆的平稳输送,具有重要的现实意
f-f=055130°="C。n"t-
义
2液固二相流的基本原理
④均相流动区
由水煤浆的主要组成是煤、水和添加剂,是一种液固混合
fー/。=0.844500
0.50241.4.0.]546
物。其中煤的状态的主要是粉末状,占比约为53%,水的占比3.2垂直管道内的压力降
约为45%,水煤浆一般是以液固悬浮液的形态存在,并进行管
般来将,自下而上的流动会造成水煤浆内煤的含量升
道输送。这种液固悬浮液在管道中流动的时候,其流动速度主高,相反当水煤浆自上而下流动的时候就会使煤的浓度降低。
要受到管道内压力的影响。具体的关系如图1所示。
所以在研究水煤浆在垂直管道内的流动的时候,一方面要考虑
均相流动
正常流动造成的压力降,同时要考虑水煤浆内固液分离造成的
纯液体流动
压力降。
非均相流动
3.3液固二相流的临界速度
为了尽量避免管道的堵塞,要尽量使液固二相流得流动速
a個定昧
滑动滴动脉动流动
度大于临界速度。通过综合液固悬浮液内固体物质的不同,考
虑到固体物质颗粒大小的影响,把临界速度u的表达式整理
为:.'2=00251gdS-I(ー)の
3.4保持均相流动状态的最低流动速度
上文提到要想保持水煤浆的平稳输送就要使流动速度高
图中的横轴表示的是水煤浆的流速取对数后的数值。纵于均相流动状态的最低速度。通过分析,将保持均相流动状态
轴表示的是对输送管道的单位管长的压力降△P取对数后的数的最低流动速度a的表达式整理为:
值。随着流速的不断增大,管道内水煤浆也经历了不同的流动
0.2861GDS-1C
状态。一开始流速比较低的时候,水媒浆处于固定床滑动流动4关联式的修正及临界速度的核算
的状态,这个时候,水媒浆内的媒与水分离,水继续向前流动,4数据采集
煤炭由于速度太慢逐渐沉淀,造成管道堵塞。在达到临界速度
在某公司进行水煤浆管路输送的过程中有两条具有代表
之前,流速越大,堵塞越严重。当流速超过第一个临界速度之性的输送系统。这两条输送系统是采用低压进行输送,而且输
后,水煤浆的流动过度到脉动流动,之后随着流速增大,经过非送管路的输送泵性能比較好,输送距离都将近200m。运行中的
均相流动状态,最后进入平稳的均相流动状态。只有进入均相数据比较稳定,与实际运行的状况比较匹配。因此选用这两条
流动状态后,在水煤浆管道输送的过程中オ不会出现固液分输送系统进行数据采集,用于参考。对两条输送系统收集的数
200、化2016年5月
万方数据
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据多达400多组,选取其中的一部分作为依据。
可知,在经过核算和修正后的关联式能够比较好的降低数据计
4.2球体的自由沉降速度
算的偏差,所以可以使用这里得到的摩擦因子方程作为以后进
水煤浆内的煤,是以细小颗粒的状态存在。因此借助球体行水煤浆进行管路输送研究的参考。
自由沉降理论来研究煤在水煤浆输送中的的沉降情况。而影
液固二相流流体在管路中输送的运行状态与纯液体的流
响球体自由沉降速度的主要因素就是阻力系数C,当雷诺数R动不同,需要对液固二相流的关联式进行修正,将液固二相流
在8.5X10ー-1.5XI0之间时,阻カ系数C的表达式可以表示为的压力降和固体浓度的影响考虑进去。
C。=(24/R)+034035R.+1/01.7201+0.0lgR,HP2
水煤浆在进行管路输送时的临界流速U.=0.067m/s,保证水
4.3对摩擦因子进行修正
煤浆处于均相流动状态的最低流速Um=0.9723MS。与之前的
利用实际测量的压力降△P、流量Q和其他的一些数据,导研究结果是相吻合的,而且精度更高。利用这两个数据能够对
入 Origin:软件对摩擦因子进行拟合修正,得到新的拟合关系式水煤浆实际进行管路输送工作进行指导,如果低速运行的时间
如下:
超过这个数值就会造成管路的堵塞,在工作中要避免这样的
F-FEPCT,-#
情况。
任何数据模型和关联式都只能在一定程度上满足当时的
其中拟合相关系数为0.82506
工作需求,随着技术的进步以及工作要求的增强,关联式都会
D表示水煤浆输送管道的内径尺寸,D=0.623M
产生一定的误差,因此需要在实际配作中及时对关联式进行修
S代表水煤浆中的煤与水的密度比
这里取
正,从而满足工作的需求。
1400kg/m, p.-1000kg/m
6结语
将数值带入上面的公式可得新的公
通过对水煤浆管路输送的研究能够得出保持水煤浆平稳
式:「-/.=31084×10"C"導ロC。"U_J
运行的相关数据,经过对计算关联式的核算和修正,提高了计
DS
算精度和崔确性。对实际进行水煤浆的管路输送工作具有重
4.4对临界速度进行核算
要的现实意义。相关技术人员要加强相关知识的学习和技术
根据上文中得到的临界速度的计算方程可知,临界速度的研究,提高关联式的计算精度,更好地提高水煤浆管路运输系
大小与水媒浆中媒的颗粒大小有关。根据实际工作中水煤浆统的运行效果。
中煤粒径为小于0.044m的煤粒展大部分,因此取d-0.05mm,根
据d的数值获取其他的相关数据,同时入公式中可得以=参考文献:
[王旭宾.水煤浆管道输送压カ降的计算方法探讨煤
0.067m/s
化工,2004,32(3):24-27,52.
4.5计算均相流动的最低流动速度
]陈良勇,段钰锋,赵国华等,浓度对水煤浆壁面滑移和流
将上文中经过核算取得是数据帯入均相流动的最低流动变特性的影响小中国电机工程学报,2008282048-54.
速度的计算公式中可得Um=0.9723m/s
31唐亦农.水煤浆输送管