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流速及管道特性對水擊的影響

更新时间:2019-10-31 17:40人气:8725
  中國鋼管信息港貿易訊息平台:流速及管道特性對水擊的影響李治勤(太道理工大學建築與環境工程學院)料管壁厚度對管道中水擊壓強大小、水擊壓強的增加過程及其相長的影響1:A在有壓管道引水係統中,經常會由於閥門的快速調節等而導致管道中產生水擊現象是以,針對如何進步礦山尾砂充填管道的輸送能力,和如何進步礦山尾砂充填的強度,筆者提出尾砂型料砂漿管道輸送的概念,即將散體尾砂先團圓固化再經管道輸送到礦山采空區的設想。散體物料團圓成型後再輸送的思想是物料管道輸送技術的創新 ,無疑將大大進步管道的物料輸送能力,但是,將砂漿管道輸送型料的概念改變為一項成功的實用技術有賴於大量的基礎研究和可行性管道直徑為D,輸送直徑為Dc長度為Lc的尾砂型料。尾砂型料以速度Vc活動,相鄰型料間隙為Ls,則定義型料線性濃度為 :3型料漿體輸送管道的工程係統設計型料漿體管道工程係同一般由製漿設備、型料成型設備、型料注進裝配、動力設備、輸送管道、測試3.1型料管道的注進裝配型料的管道注進要求精確可靠,連續不中斷,既要保證型料的一定注進速率,又要避免發生型料卡住管口。根據型料管道動力輸送道理,型料在管道中排列成串進行輸送,不僅能保證最大的管道輸運量,而且節約動力。為此,基於型料成串地輸運的思想,型料注進裝配通常設計由水箱、彈倉式喂料器、型料鎖定管道(即型料集積成串的管段)型料吸進輔泵及型料壓出主泵等部分構成。所示為雙鎖定管注進裝配,通過管道閥門交替開啟,輔泵將喂料器送進砂漿槽的型料抽進某一型料鎖定管集結成串,而主泵則將另一鎖定管中己排列成串的型料壓進主輸送管道進行輸送。
  
  3.2型料管道的泵動力設備通常管道泵多采用離心泵和柱塞泵,對於型料管道輸送,由於型料不能直接進進離心泵或柱塞泵加壓,所以必須研究開發型料專用泵或改造原有泵的加壓方式。型料短間隔管道輸送可利用離心泵設計環形管道噴射泵提供動力,而長間隔輸送則往往需要沿程壓。所示為型料管道旁路壓動力裝配 。該動力裝配設計選用離心泵為動力核心,通過全孔球閥交替開啟將離心泵排出的高壓水交替進進旁路1和旁路2順次將先後在旁路1和旁路2排列集結的型料串壓進主輸送管道。
  
  中國鋼管信息港貿易訊息平台:型料管道的活動狀況由活動參數如流量、流速 、壓差、濃度 、型料懸浮度、喂料速度、溫度等描述 ,借助電磁流量計、壓力傳感器、濃度計、電感間隙儀 、喂料監控器、溫度計等測試儀表檢測。檢測信號輸進到PC機,並通過PC機設定的程序對照檢測信號對管道係統的運行,如泵的調節、閥的開啟 、喂料速度等實檀越動控製和調節。
  
  4型料成型技術的研究和利用為使型料能在管道中長間隔輸送,型料必須具有一定的強度,抗水耐磨。散體物料成型可通過模壓或擠壓,模壓是一次成型,擠壓是連續成型,兩者都是通過外加壓力使摻有粘結劑的散體物料在剛性受限空間內密實擠壓 ,實現顆粒間空隙減小,接觸麵積大,顆粒相互機械齧合,團圓粘結成為剛性柱狀體。壓力越大 ,散料體積被壓縮越大,孔隙越小,散料成型結構越穩定M.散體物料壓力成型過程包含4個階段:顆粒滑移從頭排列,顆粒間大空洞被充填;細顆粒充填顆粒間的孔隙;細顆粒進一步破碎及塑性變形 。
  
  顆粒塑性變形促進顆粒擴大表麵積的接觸並形成新的相互接觸表麵 ,有益於顆粒機械齧合和粘結成型。
  
  散體物料的成型及其強度與模壓力、粘結劑的種類和含量,散料的粒級、含水量、模壓時間和擠壓速度等有關。實驗室銅尾砂模壓成型研究指出,價廉的水泥、黃泥、石灰是較好的尾砂型料粘結材料,當尾砂、水泥、黃泥、石灰混合比為35:2:5:3時,混合料含水量為23%,最大模壓力為2X106Pa時,模壓成型的尾砂型料經養護3d抗壓強度達3.1MPa抗拉強度達2.16MPa,完全滿足在砂漿管道內一定間隔的輸送和礦山充填強度的要求。在有壓管道引水係統的工程設計中,必須對水擊進行計算,確定可能出現的最大和最小水擊壓強,研究防止和削弱水擊感化的適當措施水擊計算,其方法有解析法、圖解法和特征線法等,其中特征線法能夠借助於計算機計算考慮阻力影響的較複雜的水擊題目 ,方法嚴密,且具有較高的精確度。故本文利用特征線法對鋼管和pvc管道中的水擊進行計算,分析水流流速、管道材料、管壁厚度對水擊壓強的大小 、水擊壓強的長過程和水擊相長等的影響,為工程中采取防止和削弱水擊感化的措施時提供一定的h逐一計算節點測壓管水頭,m;v計算節點流速,m 9逐一管道與水平麵夾角,度;c按下式確定,E-一管道材料彈性係數;W―管道壁厚;C1逐一參數,由埋設方式確定 。
  
  當管道沒有軸向活動時,C1按下式確定,特征線方程及其離散bookmark2利用特征線法對水擊進行計算時,所用方程:其中 ,為管道材料泊鬆比對上式進行離散,可求出非邊界節點上壓力與流速如下 ::李治勤,男,1965年3月生,碩士,講師,研究方向:水力學及河活動力學,太原,030024其中Ax與At分別為間隔與時間步長2計算初始條件及邊界條件bookmark5表1閥門處最大水擊壓力與管內流速的對應關係序號管內流速直接水擊壓力/MPa間接水擊壓力/MPaPVC管鋼管PVC管鋼管11.表2 110mmPVC管道中不同W/D時最大水擊壓力序號W/D管內流速/(m.s-1)最大水擊壓力/MPa相長進表3200mmPVC管道中不同W/D時最大水擊壓力序號W/D管內流速)最大水擊壓力/MPa相長計算示意圖初始條件。管內初始流速按正常引水時流量計算 ,各節點初始壓力按下式計算,上遊邊界條件。該處測壓管水頭h=H=下遊邊界條件。當閥門忽然封閉時,該處水流流速v= 0;當閥門按直線規律逐步封閉時,該處水流流速及水頭按下式確定,3計算結果及其分析係數取3.X 1Cf;鋼管沿程阻力係數取0.025,彈性係數取2K 1010.從計算結果可以看出:在同一管道中,隨著管內水流流速的加大 ,閥門處最大水擊壓力將增加。表1為鋼管及PVC管道中發生直接水擊與間接水擊時閥門處最大水擊壓力與管內流速的對應關係閥門處最大水擊壓力除受管內水流流速影響外,還與管道的相對壁厚W/D之值的大小有關表2與表3為110mm與200mm兩種管徑,不同W/D的PVC管道中最大水擊壓力值 。固然從上至下流速值逐步增加 ,但最大水擊壓力並不逐步增加,而3)管內流速不同,閥門處最大水擊壓力的增加幅度也不同與為PVC管道中不同水流流速時閥門處最大水擊壓力的變化過程,與為鋼管中不同水流流速時閥門處最大水擊壓力的變化過程圖中給出了在第1相內水擊壓力的增加幅度相長等值從圖及表1可以看出,管道材料的不同將影響水擊波的傳播速度,從而影響閥門承受最大水擊壓力的時間。管道的材料彈性係數越大,水擊波在其中傳播的速度就越快,如許,閥門承受最大水擊壓力的時間就越短;同時,管道材料的不同還對最大水擊壓力的大小產生影響,管道的彈性係數越大,其最大水擊壓力就越高流速相同時,鋼管中的最大水擊壓力較PVC管道中的最大水擊壓力為高從表2與表3中可以看出,管道W/D值的大小亦將影響水擊波的傳播速度,從而影響水擊的相長W/D值越大,水擊的相長就越短,閥門承受最大4結論閥門處最大水擊壓力的大小不僅取決於管內水流的流速 ,還與管道的W/D值的大小有關。同一管道中,最大水擊壓力隨著流速的增加而增加;不同管道中,最大水擊壓力隨著W/D值的增加而增加。中國鋼管信息港貿易訊息平台
  
  

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