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水煤浆是一种特殊的液同两相非牛顿流体,水煤浆管道输送技术具有效率高、成本低、污染小和安全可靠等优点,是大规模高效气流床煤气化技术发展的关键部分之一。目前,水煤浆管道输送技术领域的基础研究还非常滞后,存在大量问题有待解决,水煤浆在局部管件内流动的阻力特性就是其中之一。本文在该问题研究背景下,在水煤浆输送中试试验台上,对水煤浆在三类局部管件内流动的阻力特性进行了较为深入的研究。
水煤浆的一些物性参数、流变关系及水煤浆在直管内的阻力特性是分析水煤浆流经局部管件阻力特性的基础数据。因此,要对水煤浆在局部管件内流动的阻力特性进行研究,有必要对水煤浆的相关物性参数及流变关系进行测量,并得出试验煤浆的相关物性参数及流变关系式,并对直管内的阻力特性进行验证。
在水煤浆输送中试试验台上,研究了水煤浆流经突变截面(突扩、突缩)圆管的局部阻力损失,在深入探讨多种因素对局部阻力损失影响的同时,对两类突变截面圆管中局部压力损失系数随雷诺数的变化规律、有效长度比(Le/D)与雷诺数的关系进行讨论,并根据牛顿流体中局部阻力损失系数的表达方法对水煤浆在突变截面圆管的阻力损失系数进行几何修正,消除因几何特性带来的影响,得出了阻力特性的变化规律。
分别对水平和竖直两种90度弯管进行研究,讨论了一些因素对弯管局部阻力损失的影响,得出了弯管内流动的最佳弯径比。通过对水煤浆在弯管内流动的局部阻力损失系数、Le/D,摩擦阻力比等的研究,比较全面地分析了水煤浆在弯管内的阻力特性。并利用改进的阻力特性公式对竖直弯管内的阻力特性进行关联,获得经验关系式。
对水煤浆流经渐变截面(渐缩、渐扩)圆管时的阻力特性进行了研究,深入探讨了多种因素对管内局部阻力损失的影响。分析了不同渐缩角和渐扩角对局部管件的压力损失的影响,得出了渐变截面管件内流动的最佳渐变角。同时对局部压力损失系数、Le/D等的变化进行了探讨,得出了阻力特性的影响因素及其变化规律。