紅土礦流變特性的試驗(yàn)研究

摘 要：在進(jìn)行管道輸送的時(shí)候，漿體的流變參數(shù)影響漿體在管道中的水力輸送流態(tài)，因而也影響輸送的能耗。通過(guò)毛細(xì)管粘度計(jì)，對(duì)紅土礦樣做不同濃度和溫度的漿體流變實(shí)驗(yàn)，通過(guò)線性回歸做出不同濃度的流變特性曲線，分析得出一個(gè)最佳的輸送濃度和溫度度。

關(guān)鍵詞：流變特性；賓漢體；濃度；溫度

前言

隨著工業(yè)革命發(fā)展，特別是現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，管道輸送業(yè)在世界范圍內(nèi)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，固體粒狀物料的管道輸送，由于節(jié)能、保護(hù)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)， 發(fā)展很快[1]。

1試驗(yàn)原理

毛細(xì)管粘度計(jì)的主要特點(diǎn)是在已知管子尺寸和其中懸液流速的條件下，測(cè)量懸液在層流時(shí)的摩擦損失。

礦漿在毛細(xì)管中流動(dòng)，有一個(gè)阻力，管內(nèi)壁受一個(gè)剪切應(yīng)力設(shè)為τw

1.1 在毛細(xì)管取一段隔離體：

其平衡方程為：

1.2 礦漿在管內(nèi)的流動(dòng)

1.2.1 賓漢體流變方程

在圓管管流條件下，假定切應(yīng)力是沿半徑方向直線分布，那么在距離圓管中心為r處的切應(yīng)力τ可以表示為：

1.2.2 管道內(nèi)流量

因?yàn)楣艿酪话闶菆A形，距中心r處的流速都一樣，設(shè)為u（r），則q=2πr·u為圓環(huán)上的流量。設(shè)毛細(xì)管流量Q，則

式（11）可以看出：在管徑D確定的條件下，τw是流速的一次函數(shù)，其圖像為一條直線，該直線的斜率與管徑之積除以8就是膏體塑性黏度系數(shù)η的值，直線在τw軸上的截距的3/4則為屈服剪切應(yīng)力τ0的值。

2 試驗(yàn)過(guò)程

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，對(duì)影響因素進(jìn)行單一化控制，對(duì)于漿體的流變特性的影響因素主要有5種，分別是：顆粒的組成、形狀；濃度；溫度；絮凝劑；攪拌時(shí)間。本試驗(yàn)只考慮單一因素的影響，控制其他影響因素[1]。

實(shí)驗(yàn)所用紅土礦礦樣，在6個(gè)不同濃度（25%、30%、36%、38%、42%、43%）下做4組不同溫度（常溫、40°、60°、80°）的流變性能試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程與文獻(xiàn)[1]中一樣。

3 數(shù)據(jù)分析

由文獻(xiàn)[1]可以知道，在相同溫度下，濃度越大，礦漿粘度越大，對(duì)礦漿流變特性影響越明顯。在這個(gè)36%～38%濃度范圍內(nèi)，漿體的流變特性最優(yōu)，對(duì)管道輸送十分有利。

溫度對(duì)流變特性的影響同樣是明顯的，如圖1和圖2所示

由圖1可以看出礦漿濃度小于38%的時(shí)候，溫度的變化對(duì)剛度系數(shù)η影響不大；濃度較高時(shí)，溫度越高，剛度系數(shù)越小，粘度越小，越容易流動(dòng)，溫度對(duì)剛度系數(shù)η的影響在高濃度時(shí)顯著，對(duì)低濃度影響偏小。

由圖2可以看出，隨著溫度的升高礦漿的屈服應(yīng)力τ0在降低，在低濃度時(shí)，溫度的變化對(duì)于屈服應(yīng)力的影響偏小，伴隨濃度的升高，溫度的影響逐漸明顯，與常溫狀態(tài)下相比，在40°時(shí)屈服應(yīng)力τ0下降的幅度比較大，比60°和80°的時(shí)候下降的幅度都要大，溫度對(duì)屈服應(yīng)力τ0的影響有一個(gè)最佳范圍。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)不同濃度和溫度的漿體流變特性實(shí)驗(yàn)，可以看出對(duì)礦漿流變特性影響：濃度是主要的，其次是溫度。溫度40°左右，濃度36%～38%對(duì)漿體的輸送最有利。

參考文獻(xiàn)

[1]賈利.濃度對(duì)紅土礦流變特性影響的試驗(yàn)研究[J].中國(guó)科技投資，2013，26：186+189.

[2]黃玉誠(chéng)，孫恒虎.尾砂作骨料的似膏體料漿流變特性實(shí)驗(yàn)研究[J].金屬礦山，2003，（6）：8-10.

[3]費(fèi)祥俊，漿體與粒狀物料輸送水力學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1994.

[4]楊金艷，金英豪，姚香.漿體管道輸送有關(guān)技術(shù)的試驗(yàn)研究[J].礦業(yè)工程，2009，7（3）：66-68.

作者簡(jiǎn)介：賈利（1989-），男，漢族，內(nèi)蒙古鄂爾多斯人，現(xiàn)就讀于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京），資源與安全工程學(xué)院，采礦工程專業(yè)學(xué)術(shù)型碩士研究生，研究方向：綠色開(kāi)采、充填采礦。endprint

摘 要：在進(jìn)行管道輸送的時(shí)候，漿體的流變參數(shù)影響漿體在管道中的水力輸送流態(tài)，因而也影響輸送的能耗。通過(guò)毛細(xì)管粘度計(jì)，對(duì)紅土礦樣做不同濃度和溫度的漿體流變實(shí)驗(yàn)，通過(guò)線性回歸做出不同濃度的流變特性曲線，分析得出一個(gè)最佳的輸送濃度和溫度度。

關(guān)鍵詞：流變特性；賓漢體；濃度；溫度

前言

隨著工業(yè)革命發(fā)展，特別是現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，管道輸送業(yè)在世界范圍內(nèi)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，固體粒狀物料的管道輸送，由于節(jié)能、保護(hù)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)， 發(fā)展很快[1]。

1試驗(yàn)原理

毛細(xì)管粘度計(jì)的主要特點(diǎn)是在已知管子尺寸和其中懸液流速的條件下，測(cè)量懸液在層流時(shí)的摩擦損失。

礦漿在毛細(xì)管中流動(dòng)，有一個(gè)阻力，管內(nèi)壁受一個(gè)剪切應(yīng)力設(shè)為τw

1.1 在毛細(xì)管取一段隔離體：

其平衡方程為：

1.2 礦漿在管內(nèi)的流動(dòng)

1.2.1 賓漢體流變方程

在圓管管流條件下，假定切應(yīng)力是沿半徑方向直線分布，那么在距離圓管中心為r處的切應(yīng)力τ可以表示為：

1.2.2 管道內(nèi)流量

因?yàn)楣艿酪话闶菆A形，距中心r處的流速都一樣，設(shè)為u（r），則q=2πr·u為圓環(huán)上的流量。設(shè)毛細(xì)管流量Q，則

式（11）可以看出：在管徑D確定的條件下，τw是流速的一次函數(shù)，其圖像為一條直線，該直線的斜率與管徑之積除以8就是膏體塑性黏度系數(shù)η的值，直線在τw軸上的截距的3/4則為屈服剪切應(yīng)力τ0的值。

2 試驗(yàn)過(guò)程

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，對(duì)影響因素進(jìn)行單一化控制，對(duì)于漿體的流變特性的影響因素主要有5種，分別是：顆粒的組成、形狀；濃度；溫度；絮凝劑；攪拌時(shí)間。本試驗(yàn)只考慮單一因素的影響，控制其他影響因素[1]。

實(shí)驗(yàn)所用紅土礦礦樣，在6個(gè)不同濃度（25%、30%、36%、38%、42%、43%）下做4組不同溫度（常溫、40°、60°、80°）的流變性能試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程與文獻(xiàn)[1]中一樣。

3 數(shù)據(jù)分析

由文獻(xiàn)[1]可以知道，在相同溫度下，濃度越大，礦漿粘度越大，對(duì)礦漿流變特性影響越明顯。在這個(gè)36%～38%濃度范圍內(nèi)，漿體的流變特性最優(yōu)，對(duì)管道輸送十分有利。

溫度對(duì)流變特性的影響同樣是明顯的，如圖1和圖2所示

由圖1可以看出礦漿濃度小于38%的時(shí)候，溫度的變化對(duì)剛度系數(shù)η影響不大；濃度較高時(shí)，溫度越高，剛度系數(shù)越小，粘度越小，越容易流動(dòng)，溫度對(duì)剛度系數(shù)η的影響在高濃度時(shí)顯著，對(duì)低濃度影響偏小。

由圖2可以看出，隨著溫度的升高礦漿的屈服應(yīng)力τ0在降低，在低濃度時(shí)，溫度的變化對(duì)于屈服應(yīng)力的影響偏小，伴隨濃度的升高，溫度的影響逐漸明顯，與常溫狀態(tài)下相比，在40°時(shí)屈服應(yīng)力τ0下降的幅度比較大，比60°和80°的時(shí)候下降的幅度都要大，溫度對(duì)屈服應(yīng)力τ0的影響有一個(gè)最佳范圍。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)不同濃度和溫度的漿體流變特性實(shí)驗(yàn)，可以看出對(duì)礦漿流變特性影響：濃度是主要的，其次是溫度。溫度40°左右，濃度36%～38%對(duì)漿體的輸送最有利。

參考文獻(xiàn)

[1]賈利.濃度對(duì)紅土礦流變特性影響的試驗(yàn)研究[J].中國(guó)科技投資，2013，26：186+189.

[2]黃玉誠(chéng)，孫恒虎.尾砂作骨料的似膏體料漿流變特性實(shí)驗(yàn)研究[J].金屬礦山，2003，（6）：8-10.

[3]費(fèi)祥俊，漿體與粒狀物料輸送水力學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1994.

[4]楊金艷，金英豪，姚香.漿體管道輸送有關(guān)技術(shù)的試驗(yàn)研究[J].礦業(yè)工程，2009，7（3）：66-68.

作者簡(jiǎn)介：賈利（1989-），男，漢族，內(nèi)蒙古鄂爾多斯人，現(xiàn)就讀于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京），資源與安全工程學(xué)院，采礦工程專業(yè)學(xué)術(shù)型碩士研究生，研究方向：綠色開(kāi)采、充填采礦。endprint

摘 要：在進(jìn)行管道輸送的時(shí)候，漿體的流變參數(shù)影響漿體在管道中的水力輸送流態(tài)，因而也影響輸送的能耗。通過(guò)毛細(xì)管粘度計(jì)，對(duì)紅土礦樣做不同濃度和溫度的漿體流變實(shí)驗(yàn)，通過(guò)線性回歸做出不同濃度的流變特性曲線，分析得出一個(gè)最佳的輸送濃度和溫度度。

關(guān)鍵詞：流變特性；賓漢體；濃度；溫度

前言

隨著工業(yè)革命發(fā)展，特別是現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，管道輸送業(yè)在世界范圍內(nèi)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，固體粒狀物料的管道輸送，由于節(jié)能、保護(hù)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)， 發(fā)展很快[1]。

1試驗(yàn)原理

毛細(xì)管粘度計(jì)的主要特點(diǎn)是在已知管子尺寸和其中懸液流速的條件下，測(cè)量懸液在層流時(shí)的摩擦損失。

礦漿在毛細(xì)管中流動(dòng)，有一個(gè)阻力，管內(nèi)壁受一個(gè)剪切應(yīng)力設(shè)為τw

1.1 在毛細(xì)管取一段隔離體：

其平衡方程為：

1.2 礦漿在管內(nèi)的流動(dòng)

1.2.1 賓漢體流變方程

在圓管管流條件下，假定切應(yīng)力是沿半徑方向直線分布，那么在距離圓管中心為r處的切應(yīng)力τ可以表示為：

1.2.2 管道內(nèi)流量

因?yàn)楣艿酪话闶菆A形，距中心r處的流速都一樣，設(shè)為u（r），則q=2πr·u為圓環(huán)上的流量。設(shè)毛細(xì)管流量Q，則

式（11）可以看出：在管徑D確定的條件下，τw是流速的一次函數(shù)，其圖像為一條直線，該直線的斜率與管徑之積除以8就是膏體塑性黏度系數(shù)η的值，直線在τw軸上的截距的3/4則為屈服剪切應(yīng)力τ0的值。

2 試驗(yàn)過(guò)程

在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，對(duì)影響因素進(jìn)行單一化控制，對(duì)于漿體的流變特性的影響因素主要有5種，分別是：顆粒的組成、形狀；濃度；溫度；絮凝劑；攪拌時(shí)間。本試驗(yàn)只考慮單一因素的影響，控制其他影響因素[1]。

實(shí)驗(yàn)所用紅土礦礦樣，在6個(gè)不同濃度（25%、30%、36%、38%、42%、43%）下做4組不同溫度（常溫、40°、60°、80°）的流變性能試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程與文獻(xiàn)[1]中一樣。

3 數(shù)據(jù)分析

由文獻(xiàn)[1]可以知道，在相同溫度下，濃度越大，礦漿粘度越大，對(duì)礦漿流變特性影響越明顯。在這個(gè)36%～38%濃度范圍內(nèi)，漿體的流變特性最優(yōu)，對(duì)管道輸送十分有利。

溫度對(duì)流變特性的影響同樣是明顯的，如圖1和圖2所示

由圖1可以看出礦漿濃度小于38%的時(shí)候，溫度的變化對(duì)剛度系數(shù)η影響不大；濃度較高時(shí)，溫度越高，剛度系數(shù)越小，粘度越小，越容易流動(dòng)，溫度對(duì)剛度系數(shù)η的影響在高濃度時(shí)顯著，對(duì)低濃度影響偏小。

由圖2可以看出，隨著溫度的升高礦漿的屈服應(yīng)力τ0在降低，在低濃度時(shí)，溫度的變化對(duì)于屈服應(yīng)力的影響偏小，伴隨濃度的升高，溫度的影響逐漸明顯，與常溫狀態(tài)下相比，在40°時(shí)屈服應(yīng)力τ0下降的幅度比較大，比60°和80°的時(shí)候下降的幅度都要大，溫度對(duì)屈服應(yīng)力τ0的影響有一個(gè)最佳范圍。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)不同濃度和溫度的漿體流變特性實(shí)驗(yàn)，可以看出對(duì)礦漿流變特性影響：濃度是主要的，其次是溫度。溫度40°左右，濃度36%～38%對(duì)漿體的輸送最有利。

參考文獻(xiàn)

[1]賈利.濃度對(duì)紅土礦流變特性影響的試驗(yàn)研究[J].中國(guó)科技投資，2013，26：186+189.

[2]黃玉誠(chéng)，孫恒虎.尾砂作骨料的似膏體料漿流變特性實(shí)驗(yàn)研究[J].金屬礦山，2003，（6）：8-10.

[3]費(fèi)祥俊，漿體與粒狀物料輸送水力學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1994.

[4]楊金艷，金英豪，姚香.漿體管道輸送有關(guān)技術(shù)的試驗(yàn)研究[J].礦業(yè)工程，2009，7（3）：66-68.

作者簡(jiǎn)介：賈利（1989-），男，漢族，內(nèi)蒙古鄂爾多斯人，現(xiàn)就讀于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京），資源與安全工程學(xué)院，采礦工程專業(yè)學(xué)術(shù)型碩士研究生，研究方向：綠色開(kāi)采、充填采礦。endprint