Движение крупнодисперсных гидросмесей

При движении крупно дисперсных гидросмесей (d_т > 23 мм) со скоростями выше критических твердые частицы перемещаются прерывным взвешиванием в пристеночной области потока, перекатыванием и волочением по нижней стенке трубопровода. Образующаяся при этом подвижная шероховатость обусловливает подтормаживание потока, и силы трения наряду с плотностью и концентрацией твердого являются основными в затратах энергии на транспортирование.

Определение удельных потерь напора (м/м) осуществляется по формуле А. Е. Смолдырева [15]:

где: c₁’ = 0,30,5 d_cр;

s₃ – объемная концентрация в гидросмеси крупнодисперсных фракций.

Критическая скорость (м/с) при движении крупнодисперсных гидросмесей определяется по расчетной зависимости, вытекающей из формулы для удельных потерь напора при динамическом подобии [15]:

где: c’ = 35 D;

Движение полидисперсных гидросмесей

На режимы движения полидисперсных гидросмесей оказывает влияние соотношение различных фракций материала. Наиболее существенным является наличие тончайших и тонких фракций, которые при концентрации свыше 0,250,30 способствуют снижению величин удельных потерь напора и критической скорости вследствие образования несущей среды повышенной плотности и вязкости.

Для определения удельных потерь напора (м/м) при движении полидисперсных гидросмесей рекомендуется расчетная зависимость, полученная Г. П. Дмитриевым на основе известного в гидродинамике принципа наложения сопротивлений при движении монодисперсных гидросмесей [15]:

где: с₀, с₁, с₁^’ – эмпирические коэффициенты:

с₀ = 1,22,5s_c, c₁ = 35 D^-1, c₁’ = 35 d_cp;

d_cp – средневзвешенный диаметр крупных частиц;

_1с – индекс несущей среды, содержащей тончайшие и тонкие фракции (d_т=00,15 мм);

s_c, s₁, s₂, s₃ – объемные концентрации в гидросмеси тончайших (00,074 мм), тонких (0,0740,15 мм), мелких (0,152,5 мм) и крупных (свыше 2,5 мм) фракций, в сумме составляющие общую концентрацию s и определяемые пропорционально процентному объемному (массовому) содержанию соответствующих фракций (q_c, q₁, q₂, q₃) в общем гранулометрическом составе твердого:

; ; ; ;

a_lc – относительная плотность твердого в несущей среде плотностью _lc:

;

_*1c – гидравлическая крупность (м/с) мелких частиц в стесненных условиях несущей среды [15]:

;

_1c – коэффициент гидравлического сопротивления трения при движении несущей среды, определяемый по соответствующим формулам для трубопроводов со сварными и фланцевыми соединениями труб:

,

 – f(d_ср) при d_ср=0,150,5мм – =5,2+3,2d_ср;

d_ср=0,51,5мм – =6,5;

d_ср=1,53,0мм – =8-d_ср;

здесь ; ,

где: _1с – динамический коэффициент вязкости несущей среды:

_1с = _н + _стм _стм = (0,51,0)_н

_н – нормальная вязкость;

_стм – минимальная структурная вязкость суспензии с остаточными структурными связями;

_1c – плотность несущей среды:

.

Расчетная зависимость для определения критической скорости движения полидисперсных гидросмесей выведена из случая максимального насыщения потока твердыми материалами [15]. Режим транспортирования в тонкодисперсной несущей среде определяется, в основном, мелкими и крупными частицами. Их критическая скорость значительно превышает критическую скорость тонкодисперсных частиц, которой можно пренебречь. При этом влияние тонких классов 00,15 мм в расчетной зависимости учитывают величинами a_lc и _*1с:

где: с, с' – эмпирические коэффициенты:

с = 712s₂^-1, c’ = 35  s₃^-1.