Движение суспензий

Движение стабильных суспензий (d_т = 00,05 мм) в структурном режиме при числах Рейнольдса Re < 1,510³ характеризуется наличием предельного или начального (статического) ₀ (Н/м²) и касательного (динамического)  напряжения сдвига, пластичного ядра потока диаметром D₀ с постоянными скоростями и вязкого слоя с уменьшающимися до нуля скоростями у границ потока.

При турбулентном режиме движения динамически стабильных и нестабильных суспензий (d_т = 00,074 мм) при значениях Re < (34)10³ для определения удельных потерь напора (м/м) рекомендуется расчетная зависимость Г.П. Дмитриева [15]:

где: s_c – объемная концентрация тончайших фракций в суспензии;

a_lc – относительная плотность твердого:

;

с₀=1,21,8 – для нестабильной несущей среды и с₀=1,92,5 – для структурированной несущей среды;

_с – коэффициент гидравлического сопротивления трения при движении суспензии, определяемый по соответствующим формулам для ₀ с учетом повышенной вязкости потока для трубопроводов со сварными соединениями труб:

здесь Re_c — число Рейнольдса для потока суспензии:

;

Движение тонкодисперсных гидросмесей

Тонкодисперсные гидросмеси (d_т=0,0740,15 мм) перемещаются по трубопроводам в турбулентном режиме во взвешенном состоянии. Для этого режима характерно равномерное распределение твердых частиц по сечению потока, в результате чего гидросмесь подобно суспензии приобретает свойства однородной псевдожидкости повышенной плотности и вязкости и при скоростях выше критических становятся динамически устойчивыми. Поэтому удельные потери напора при движении тонкодисперсных гидросмесей так же, как и у суспензий пропорциональны плотности [15]:

где: s₁ – объемная концентрация тонких фракций в гидросмеси;

₁ – коэффициент гидравлического сопротивления трения при движении тонкодисперсной гидросмеси, определяемый по соответствующим формулам для трубопроводов со сварными и фланцевыми соединениями труб:

здесь Re₁ – число Рейнольдса для потока тонкодисперсной гидросмеси:

;

Критическую скорость (м/с) транспортирования материалов тонких фракций определяют по формуле А. К. Курбатова:

где: с₀ – 3,03,2 – эмпирический коэффициент;

'_* – гидравлическая крупность тонких частиц, м/с;

d'_cp – средневзвешенный диаметр тонких частиц, м.

Движение мелкодисперсных гидросмесей

Для мелкодисперсных гидросмесей (d_т=0,152,5 мм) при перемещении со скоростями, на 1520% превышающими критические, характерно прерывистое взвешивание твердых частиц по всей толще потока, в основном не связанное с турбулентными пульсациями. Вследствие значительной инерции твердые частицы дробят турбулентные вихри, одновременно являясь источником интенсивного возбуждения вихревой структуры потока при их взвешивании. Этим обусловлено относительное уменьшение удельных потерь напора с увеличением скорости, выражающееся в приближении кривых i=f() для гидросмеси к соответствующей кривой для несущей жидкости.

Для определения удельных потерь напора (м/м) в этом случае рекомендуется расчетная зависимость Г. П. Дмитриева, достаточно полно характеризующая физику процесса транспортирования [15]:

где: c₁ = 59  D^-1 – эмпирический коэффициент;

s₂ – объемная концентрация в гидросмеси мелкодисперсных фракций.

Ориентировочные значения удельных потерь напора при движении мелкодисперсных гидросмесей по трубопроводам диаметром свыше 0,15 м в режиме критической скорости можно оценить по эмпирической формуле:

где: n₁ = 2,53,5 – коэффициент.

Выражение для критической скорости движения (м/с) мелкодисперсных гидросмесей [15]:

где: с=712  s₂^-1