樊建伟[1]2002年在《煤锭管道输送的力学机理研究》文中研究说明煤锭管道输送技术是最近才着手研究的一项新的工业技术，其机理研究主要是根据两相流的基本理论，研究煤锭在输送过程中的各种参数的变化。在前人理论分析的基础之上，经过深入细致的研究分析，实现了煤锭的管道水力输送，成功地把理论应用到实践中去。本课题主要的内容和结论如下： 1、首先在理论分析中简要地介绍了两相流的一些基本概念，然后结合煤锭管道输送的具体情况，对煤锭在管道中运动的力学机理进行了深入细致的剖析，完成了对煤锭在管道中运动力学机理的研究。 2、在实验中，完成了对管道输送阻力的测量；并且测出了不同流量下，煤锭与水之间的相对运动速度；还完成了对固定煤锭前后端面速度场的测量。从中我们可以得出：煤锭管道输送技术可以成功地运用到实践生产中去。
董显伦[2]2007年在《管道车运移水力特性的初步试验研究》文中研究说明与传统管道水力输送方式相比，筒装料的管道水力输送方式是一种洁净环保高效的水力输送方式，它具有纯料输送、无脱水工序、占地少和无污染、能耗小、固体和液体物料均可输送、用水少等优点，是一种有利于我国国民经济可持续发展的新型的管道水力输送方式。简装料的管道水力输送方式，可将固态、液态或气态物料密闭于料筒(管道车)中，借助缝隙螺旋流的能量实现运移并且可以控制输送量。筒装料管道水力输送的流场是极其复杂的叁维动边界流场，由于试验手段限制，本文进行了初步的试验研究。在相同流量情况下，环状缝隙宽度的不同，必然导致流速大小的不同和流速分布的不同，同时引起压力分布和能耗的不同，以及管道车运动速度的不同。本文着重就缝隙宽度对流场特性的影响进行了研究。通过试验和分析，我们得出管道车运移时速度、能耗的一些基本规律：1．未放入管道车时，流量越大，阻力损失越大。放入管道车后的流量～能耗损失关系与放车前相一致；但是流量～单位能耗的关系却不同，单位能耗不再是单纯的随流量增加，而是有个变化的过程，先变小后变大。正常输送中的平均能耗存在谷值，其可通过系列优化试验找到。通过适当提高流量，以提高车的速度使其在经济流速范围之内而能耗却较小，这样就可以提高输送系统的输送效率。2．在上游水库的水位一定时，只有合适的缝隙宽度才能保证较低的能耗，缝隙宽度过大或过小都将增大能耗。3．增耗比反映筒装料管道水力输送系统的能耗增加的幅度最大不超过25％，说明用管道车输送物料在能耗方面确实是令人满人的。增耗比并非随着流量(或管道水流速度)的增加而增加，这也揭示了影响能耗的因素很多，但是可以通过优化试验找出在较大的流量(或管道水流速度)情况下使增耗比却比较小的管道车参数，从而提高输送效率。4．同一缝隙宽度条件下，上游库水位越高(相应的流量一般也越大)，管道车的轴向运动速度越大，这样就可以通过提高上游库水位来提高管道车的轴向运动速度并将其控制在经济流速范围之内，从而有利于提高管道输送系统的输送效率。5．将正交设计的基本理论和方法应用于管道车结构参数优化试验，通过极差分析和方差分析的方法对管道车运行参数进行了优化从而选出管道车的最优参数。优化结果可以为简装料管道水力输送的后续研究提供依据。本文为简装料管道水力输送的进一步的技术研究提供依据，对于丰富和发展管道水力输送理论(特别是容器式管道水力输送理论)有着非常重要的意义。
赵轲[3]2003年在《煤锭管道输送的力学机理研究》文中指出煤锭管道输送技术是一种新型的物料输送技术，长期以来，研究的主要内容大部分是关于应用的一些问题，而关于煤锭在输送过程，诸如起飞之前的受力等情况却甚少涉及。本文应用绕流理论对圆柱形煤锭模型纵向绕流的受力在实验的基础上进行了分析。本文的主要内容如下： 1、首先阐述了绕流理论的主要内容，对圆柱绕流时升力的产生进行论证，并对理论推导的条件与本实验实际条件的不同作了分析。 2、实验测量了煤锭模型静止于管道底部时的表面压力分布，借鉴前面的理论分析得到了煤锭在起飞前和中途由于悬浮力不够大而落在管道底部时的受力情况和流体流动的流场分布情况。
李文娟[4]2016年在《型煤成型及其水力管道输送机理研究》文中提出随着工业和经济的不断发展,我国对煤炭需求量逐年上升,现有的煤炭运输能力已经不能满足煤炭的需求量。煤炭运输能力长期处于运力不足的状态,煤炭运输进入了一个瓶颈阶段。作为一种新型的煤炭运输方式,型煤管道水力输送技术被提出来用于缓解煤炭运输运力不足。但是该技术存在型煤无法完全满足水力输送的要求、型煤列(多个型煤首尾相接形成一列)的水力学特性研究不充分以及缺乏对型煤管道水力输送技术综合评价等问题。因此,开展适于管道水力输送的型煤成型研究、型煤列在水力输送过程的水力学特性和输送的数值模拟的研究以及对型煤管道水力输送技术进行环境影响、经济成本和能耗的综合评价有利于推动该技术的发展和实际应用。本文首先对型煤成型进行了研究,根据压制型煤工艺过程,对现有的小型液压成型机进行了改造,实现型煤压制和脱模自动实现,设计了型煤成型所需的模具,便于开展型煤成型的试验研究。同时搭建了总长15 m、管道内径50mm的型煤管道水力输送试验系统,对输送系统的设计方案进行了优化。在型煤成型方面,选取无烟煤、烟煤和褐煤作为原料,阳离子乳化沥青和聚乙烯醇作为型煤的粘结剂,开展了直径45mm和直径135mm两种型煤的压制试验,提出了型煤压制工艺所需的关键参数,研究了原煤种类、成型压力、煤粉粒径以及粘结剂种类和添加量对型煤成型的影响。本文对型煤的结构、防水性能、耐磨性能和抗压强度进行了研究和检测,提出了管道水力输送技术对型煤的最低要求,明确了型煤满足管道水力输送要求的成型压力、煤粉粒径以及粘结剂的添加量的必要条件。在型煤列水力输送机理方面,研究了型煤列在管道中运输时管道的阻力损失和沿程阻力损失。利用光电计时器测量了单个型煤和型煤列的速度随水流速度变化情况。本文测量了型煤列在不同水流速度下的表面压力,计算了型煤列的拖拽力和抬升力,分析了两种力对型煤运动的影响,最后得出了型煤的拖拽力因子和抬升力因子。利用动网格技术和Fluent软件对型煤在管道输送的运动进行了数值模拟,展示了型煤从静止到启动以及通过管道转折处的运动变化,并将模拟计算得到的型煤速度变化和管道压力变化与已有实验测量的结果进行对比,发现数值模拟结果与测量结果很好地吻合,并通过模拟结果分析了型煤的受力变化和影响。本文利用扫描电镜研究了不同成型压力下无烟煤型煤、烟煤型煤和褐煤型煤的微观结构,采用氮吸附法测量了叁种型煤的孔隙结构和孔的比表面积,对型煤成型过程以及压力和粘结剂对煤粉结构的影响进行了分析和讨论。利用热分析技术对型煤的燃烧特性进行了检测和研究,得到了型煤的燃烧特性参数并与原煤的燃烧特性参数进行对比,发现加入粘结剂对煤炭的成分含量发生了变化。无烟煤和褐煤的燃烧性能提高而烟煤的燃烧性能下降。最后研究了型煤在燃烧气氛下污染物排放特性,发现阳离子乳化沥青降低了无烟煤和烟煤的SO2排放浓度却增加了褐煤的SO2排放浓度。聚乙烯醇降低了无烟煤的SO2排放浓度但增加了烟煤和褐煤的SO2排放浓度。粘结剂降低了无烟煤的NOx排放浓度却增加了烟煤和褐煤型煤的NOx排放。最后,本文建立了型煤管道水力输送技术、火车输煤和汽车输煤的评价体系,详尽搜集了叁种运输方案的数据,建立了叁种运输方案能耗、污染物排放和经济成本的数据清单,对叁种运输方案的能耗、环境影响进行了综合评价和对比,发现型煤管道水力输送技术的表现优于其余两种方案。采用生命周期成本分析方法对叁种运输方案的经济成本进行了评估和分析,发现型煤管道水力输送技术的收益优于其余方案,投资成本也最小,但该技术的年运营成本高于火车输煤方案,低于汽车输煤方案。粘结剂的成本在整个运营成本中占很大比例。对影响评价结果的关键因素—粘结剂用量、成型压力、煤粉粒径和型煤在管道中的磨损率进行了敏感性分析,定量了这四种因素对输出结果的影响。
全炳欣[5]2007年在《管道水力输送中料筒起动试验初步研究》文中研究说明管道运输作为一种运输方式，与铁路运输、公路运输、航空运输和水路运输一起并称为五大运输方式。随着社会的进步，传统的交通运输方式已经开始不能满足社会发展的需求，为此，许多国家正在研究管道输送系统，以寻求解决现代社会发展带来的巨大交通运输压力的方法。作为一门新兴技术，虽然管道输送在世界范围已广泛地应用于生产，但总的来说它还处在发展阶段，许多理论和技术问题还未取得统一认识。因此研究管道输送特性对于解决交通运输问题有着重要的意义。本文是基于国家自然科学基金资助项目《筒装料管道水力输送的水流特性试验研究》(50579044)中的料筒起动问题进行研究。通过建立一个管道水力输送系统，利用试验研究的方法，对管道水力输送中料筒的起动问题进行了研究。主要研究内容如下：筒装料管道水力输送的水力特性问题，实质是具有一定的内部动边界环状缝隙螺旋流运动特性问题。本文则着重分析料筒在不同载荷条件下的起动问题。由于料筒所输送物料的容重不同，相同体积的料筒的载荷量不同。因此，本文拟定了不同的载荷量和不同的料筒结构参数，通过试验，分析不同载荷量和不同料筒结构参数条件下的起动流速，以及起动时的管道的压力分布、能耗的影响因素及特点。依据试验数据，分析料筒在不同载荷量和不同结构参数条件下，料筒起动问题及能耗的关系和压力分布特点。试验分析结果如下：1、通过对管道中静止料筒的受力分析，阐述了料筒起动的机理，以及料筒存在时对管道水流的影响和出现的问题。2、通过试验数据分析和拟合曲线得出，在荷重和料筒长度相同的情况下，较大的直径有利于料筒的起动；在荷重和直径相同的情况下，较长的长度有利于料筒的起动；在料筒结构参数一定的情况下，荷重越小越有利于料筒起动，且荷重与起动流速成线性关系。3、通过正交试验的极差分析和交互作用的影响中得出，在影响料筒起动的各因素中，对料筒起动流速影响因素最大的是料筒的直径，其次是料筒的长度，影响因素最小的是料筒荷载重。4、通过量纲分析与π定理，推出了特定因素下的料筒的起动流速公式。5、通过试验得出料筒在测试端的压强呈现出波型规律分布。6、通过有压管道的淹没出流，拟合出流量和水头损失的曲线，并根据不同结构参数下料筒起动时的试验数据，计算出料筒在特定情况下的能量损失。本文研究结果对管道输送理论的进一步研究具有一定的参考价值，对于改进管道运输技术、提高运输质量具有实际意义。
童学卫[6]2008年在《不同荷载条件下筒装料管道水力输送水力特性的试验研究》文中研究表明筒装料管道水力输送作为一项新型的物料管道输送技术,是一种洁净环保高效的水力输送方式,具有纯料输送、没有脱水工序而占地少和无污染、能耗小、固体和液体物料均可输送、用水少等优点,是一种新兴的极有前途的科学技术,具有广阔的应用前景,因此对筒装料管道水力输送的研究具有重大的理论价值和实际意义。本论文内容结合国家自然科学基金项目“筒装料管道水力输送的水力特性研究”(50579044),以模型试验为主,采用理论分析与模型试验相结合的技术路线,就不同荷载条件下筒装料管道水力输送特性进行了研究。研究的主要内容及成果如下:1.通过前期试验确定了管道车的试验结构参数,加工制作出了管道车模型,设计并安装筒装料管道水力输送试验系统。2.通过清水试验测得的各种数据来计算管道沿程阻力系数λ,建立了管道沿程阻力系数λ与雷诺数Re的关系。3.建立管道车运动过程中管道车荷载与管道车平均速度的关系。荷载与管道车平均速度呈线性关系,管道车的平均速度随着荷载的增大而减小。通过同一荷载下不同流量的试验,得出流量影响管道车平均速度的主要因素。同一规格的管道车在同一荷载条件下,车速随着流量的增加而增加,大致成线性关系。4.得出了不同荷载下,管道车水力输送时的压力分布情况和同一断面处不同时刻随着小车的运行压力的变化情况。同一规格的管道车在不同流量和不同荷载条件下,不论有无管道车的运行,压力分布曲线的趋势都大致相同,压力值随着离进水口的距离而减小。而对单个测点来说,管道车尚未运动至测压点附近时,该测压点压力保持不变;管道车运动至测压点附近时,该点受其影响,压力将逐渐下降;管道车远离测点附近时,该点压力逐渐上扬并最终保持之前压力不变。5.分析了不同荷载对管道车水力输送能耗的影响和能耗值的变化情况。同一流量下,管道车运行时的能耗值随着荷载的增加而增大,能耗增量与荷载增量成线性正比关系。6.对有导流条管道车的运行进行初步探讨,建立了旋转角速度与荷载的关系式,为试验数据的分析提供了理论依据。7.对试验指标的影响敏感性进行分析。环状缝隙宽度B、荷载G和流量Q均会对能耗产生影响,影响程度依次为流量Q、环状缝隙宽度B和荷载G。本文的研究工作将为确定筒装料管道水力输送的技术要素提供依据,研究结果对简装料管道水力输送的进一步研究具有重要的价值,同时也为以后工业化应用提供了参考。
张晓东, 武利生, 赵轲, 阎庆绂, 李元宗[7]2003年在《煤锭管道输送的动力学特性》文中提出本文分析了煤锭管道输送中煤锭在不同运动状态下的受力情况。通过大量试验测出了静止于管流中的煤锭表面的压强分布 ,绘制出了反映煤锭表面压强分布规律的压强系数曲线 ,为研究煤锭管道输送的力学机理提供了必要的实验依据
许飞[8]2011年在《筒装料管道水力输送平直管段轴向流速研究》文中研究指明随着社会的发展进步,人们对生存环境的质量日趋重视,节能减排等措施也被提上日程。作为温室气体排放大户的物流运输领域,更应该以身作则,改革创新,落实贯彻低碳环保理念,而筒装料管道水力输送正是这样一种符合低碳环保理念的,无污染零排放的新型物料运输方式。因此,对其进行研究具有深远的社会和生态意义,而轴向流速的动态变化对物料的安全运输非常重要,所以本文着重对筒装料管道水力输送平直管段的轴向流速进行研究,为这种新型物料运输方式的研究进展提供一定的理论依据。本论文结合国家自然科学基金课题“筒装料管道水力输送的水力特性研究”(50579044),采用模型试验、理论分析与数值模拟的技术路线对筒装料管道水力输送平直管段的轴向流速进行研究,具体研究内容与成果如下：1.管道车在管道中运行时对轴向流速的影响是局部的,且有时限性,会随着时间的推移逐渐减弱。2.各个试验工况下的管道水流流速分布都呈现出中心高,管壁处低的规律,符合紊流对数分布。3.不同型号的管道车运行到管段的相同位置时,对于直径较大的管道车,其造成的管道内水流流速等值线分布较密集,流速梯度较大；而对直径较小的管道车,其运行过程中对水流的影响为：流速等值线分布较稀疏,流速梯度较小,同时在管壁附近一定区域内出现较大流速。4.同一型号的管道车运行到不同位置时,就流速梯度的大小来看,管道车在测量断面下游车后起始处时,该测试断面的流速梯度最大,管道车运行到测量断面下游管段中间点时次之,管道车运行到管道出口处和在测试断面上游时,断面的流速梯度大小相近,为最小。从断面流速分布的最大值来看,管道车运行到测量断面下游车后起始处时最大,运行到其余位置时较小,且无明显规律。5.在不同的流量条件下,管道车运行到不同位置时在同一断面的流速等值线分布特点为：在低流量条件下,管道内水流的流速较低,流速的断面等值线分布较稀疏,流速梯度较小,漩涡比较多；在高流量条件下,管道内水流的流速较高,流速的断面等值线分布较密集,流速梯度较大,漩涡较少。6.同一型号管道车运行过程中,平弯管段出口测量断面的流速等值线分布有较大幅度的偏心情况,且有较多的漩涡,紊流特性明显要比直管段的测量断面要强。本文的研究成果对进一步研究筒装料管道水力输送技术具有重要的参考价值,同时为合理设计筒装料管道水力输送技术并为该技术的推广应用提供理论依据。
路明[9]2007年在《导流条安放角对筒装料管道水力输送特性影响的试验研究》文中研究说明筒装料的管道水力输送是一种洁净环保高效的水力输送方式，它具有纯料输送、没有脱水工序而占地少和无污染、能耗小、固体和液体物料均可输送、用水少等优点，是一种有利于我国国民经济可持续发展的新型管道水力输送方式。该输送方式不同于传统的浆体管道水力输送，又和普通的型料平直流管道水力输送有很大区别，是一种新兴的极有前途的科学技术，因而具有广阔的应用前景，对筒装料管道水力输送的研究具有重大的理论价值和实际意义。本论文内容结合国家自然科学基金项目“筒装料管道水力输送的水力特性研究”(50579044)，采用理论分析与模型试验相结合的技术路线，就导流条对筒装料管道水力输送特性的影响进行了研究。研究的主要内容及成果如下：1．依据管道车周向运动特性，在分析管道车周向受力的基础上，从理论上建立了管道车周向旋转角速度的表达式，讨论了导流条安放角对旋转角速度的影响。研究表明：管道车旋转角速度大小与导流条安放角、导流条个数、导流条高度、导流条长度、筒装料比重以及管道车规格等参数密切相关。在单参数变化情况下，旋转角速度与导流条安放角、导流条个数、导流条高度表现出正相关关系。管道车若发生周向旋转，导流条结构参数的组合值必须大于某一临界值，该临界值与管道车形状及筒装料比重有关。2．基于水力学理论和管道车在管道内的运动特性，建立了管道车运动方程及环隙流的连续性方程，定性分析了管道车运动过程中环隙流轴向和周向流速分布的特点。从环隙流连续性方程看出管道车轴向运动速度与环状缝隙流轴向平均速度呈负相关。3．管道车上导流条的安装使管道车在发生轴向运动的同时产生周向旋转运动。在物理模型试验中，以气泡作为示踪介质，对管道车旋转引起的非恒定螺旋流的扰动范围进行了测试，初步得到了非恒定螺旋流的显着影响范围。4．设计管道试验系统，并加工管道车模型，试验并测试了管道车旋转角速度、轴向运行速度、管道车压力损失及管道车运行时对下游压力的影响，对物理模型得到的数据进行分析研究，得到一定结论。导流条安放角是影响筒装料管道水力输送压力损失的一个主要因素，较低的系统能耗应存在一个合理的导流条安放角取值范围。具有一定弯曲角度的导流条是管道车发生周向旋转的主导因素，在流量一定的情况下较大的安放角能使管道车产生较大的旋转角速度。此外，导流条也是影响管道车轴向运行速度的一个重要因素，但轴向车速受其他因素的影响也比较明显。试验数据还表明，在管道车下游一定范围内产生了非恒定螺旋流，受非恒定螺旋流的影响，管道车前端较近的测点压强体现出随机性，个别测压管的水头因受局部强烈的紊动而表现出大于无管道车时测压管水头的现象；较远的测点压强呈现规律的压力衰减特性，且有车时测点的测压管水头均低于无车时的测压管水头。5．依据数理统计理论，对压力损失的影响参数进行了敏感性分析，得到相应的主要影响因素的影响程度，在环状缝隙宽度B、导流条安放角θ、筒装料容重γ及水流流速ν四项参数当中，其对压力损失影响的主次关系为：B＞θ＞γ＞ν。此外，以相对于管流流速的较大管道车运行速度、较小的压力损失和较重输送荷载为目标，采用多指标试验分析方法对管道车结构参数进行了初步优化，优化方案将为筒装料管道水力输送的进一步研究提供有益的参考。本文的研究工作将为确定筒装料管道水力输送的技术要素提供依据，研究结果对筒装料管道水力输送的进一步研究具有重要的价值。
马成功[10]2018年在《不同车间距条件下相同管道双车车间断面螺旋流流速特性研究》文中研究说明随着我国经济的快速发展,人民生活水平的显着提高,人们的出行以及货物运输越来越频繁,传统的运输方式(公路、铁路、航空和水路)承担的运输压力越来越大,且每到人流或物流运输高峰的时候,传统运输方式很难满足人们和经济发展的需求。因此,我们需要找到更多的且经济环保的运输方式以满足人们日益增长的需求。而筒装料管道水力输送正是基于此种情况提出来的,是一种节能环保的新的运输方式。本文在国家自然科学基金项目“管道列车水力输送能耗研究(51179116)”、“管道缝隙螺旋流水力特性研究(51109155)”和山西省青年科技研究基金“平直有限管域内柱状体绕流场特性研究(201701D221137)”的资助下,采用理论分析与模型试验相结合的方法,对不同车间距条件下相同管道双车车间断面的螺旋流流速特性进行了研究,得到如下结论:(1)在流量和车型相同的情况下,同一车间距下测试断面上轴向流速分布的均匀性与测试断面和管道后车的距离成正比,但在管道内壁表面附近轴向流速波动较大。此外,从1#断面到5#断面,轴向流速沿程呈递减的趋势;随着车间距的增加,同一断面的轴向流速波动越来越小,当车间距小于50cm时,随着测环半径的增大,也就是从管道轴心到管壁,轴向流速均先增大后减小,当车间距为90cm时,从管道轴心到管壁,轴向流速基本处于下降的趋势,呈同心环状分布。(2)同一测试断面上的径向流速随着车间距的增加而减小;同一车间距下,同一测试断面的径向流速在背离管道圆心的方向上较大,在指向管道圆心的方向较小,1#测试断面的径向流速最大,5#测试断面的径向流速最小,测试断面的径向流速与距离管道后车的距离成反比;在极轴方向径向流速随着测环半径的增加呈现出先增大后减小的变化趋势;径向流速在测环方向呈波浪状分布。(3)同一测试断面上的周向流速随着车间距的增加而减小;在同一车间距情况下,距离管道后车较近的测试断面周向速度较大,且周向流速分布较为紊乱;测试断面周向速度的最大值位于圆心与管壁之间,大约二分之一管道半径位置,周向流速的最小值位于管壁位置附近。(4)流量为30m~3/h时,管道双车最佳车间距为90cm。(5)同一流量下,车间断面的平均轴向速度和轴向流速梯度沿程下降的趋势,即1#断面的轴向平均速度和轴向流速梯度最大,5#断面的轴向平均速度和轴向流速梯度最小;同一测试断面的轴向平均流速与流量的大小成正比,且流量越大,轴向流速沿着极轴和测环方向分布越均匀。(6)不同车型的管道车均是1#测试断面上的轴向流速梯度较大,之后测试断面上的轴向流速梯度趋于平缓;管道车直径对车间断面轴向流速的影响大于车长对于车间断面轴向流速的影响,当管道车直径较小时,车间断面的轴向流速分布较均匀。本文研究不仅丰富和完善了筒装料管道水力输送技术理论,而且加快了筒装料管道水力输送的应用进程。
参考文献：
[1]. 煤锭管道输送的力学机理研究[D]. 樊建伟. 太原理工大学. 2002
[2]. 管道车运移水力特性的初步试验研究[D]. 董显伦. 太原理工大学. 2007
[3]. 煤锭管道输送的力学机理研究[D]. 赵轲. 太原理工大学. 2003
[4]. 型煤成型及其水力管道输送机理研究[D]. 李文娟. 浙江大学. 2016
[5]. 管道水力输送中料筒起动试验初步研究[D]. 全炳欣. 太原理工大学. 2007
[6]. 不同荷载条件下筒装料管道水力输送水力特性的试验研究[D]. 童学卫. 太原理工大学. 2008
[7]. 煤锭管道输送的动力学特性[J]. 张晓东, 武利生, 赵轲, 阎庆绂, 李元宗. 水力采煤与管道运输. 2003
[8]. 筒装料管道水力输送平直管段轴向流速研究[D]. 许飞. 太原理工大学. 2011
[9]. 导流条安放角对筒装料管道水力输送特性影响的试验研究[D]. 路明. 太原理工大学. 2007
[10]. 不同车间距条件下相同管道双车车间断面螺旋流流速特性研究[D]. 马成功. 太原理工大学. 2018