离心式泥浆泵的选择与应用

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1、离心式泥浆泵的选择 与 应用美格莱姆艾德通 过 流通的 固一液混 合物是 一种具有特定流动复杂 现象的二相流,随之产生的摩擦阻力是 依赖 于微 粒的体积、尺寸、分布、形状、密度、浓度、管路、平 均流 速仪以及管道的安装斜度等等。无论何时,需要 搞清楚总水头的精确意义,用 于输送 固体微 粒的管道直径全部或一部分 流动试验 的任务被带进实验 室来。当初执行研究计划 的经验方 法 也许是 合适的。而本 文带给读者 的情报则是需要确定泥浆泵 流道的摩擦力和恰当选择泥浆泵的 工程 师们 的指 导性文件。泥浆可分为沉 淀物及非 沉 淀物,直径为? ?的石英砂子 在 ? ?的水中的沉 淀速度大约 是? ?

2、。泥 浆沉 淀物粒子尺寸超过?时,沉 淀速度就会大于? ? ?。与则会被认为是非 沉 淀物 或慢 沉 淀物。把 泥浆分为沉淀物与非沉淀物是重要的,因为它 们 的流动 特性很不一样。如 图?是在非理想 流 动下的非牛顿层流的输送速度,右边是理 想 流动的紊流输送速度?指横坐标而 言?,显然,右 边 流速大 于左边。沉淀物的曲线 接近于 液体流的曲线而且速度是递增 的。液体曲线 上的偏差是 由沿着 管壁较大的漂 移滑动的固体微粒 增大了的 阻力而产生的因为在输送二 相流的管通中,管 道附近 固体微粒的速度要小些?管壁载荷就 是接 近于管壁 滑动的 较大飘移的固体微 粒?。随着流 速的减小,在管壁上

3、开 始形 成静止 的沉淀物。当能量消耗率最小时,不考虑管道中是有效的 泥浆 流 动状 态是可行的。在 无量 纲形式? ?,?之汽南凌途龙浇合物乎均速度喻图?摩擦压力梯度与流 速间的关系在不同 流动特性下 的摩擦压力涕度曲线 图。在图飞中,上面曲线的左边表示泥浆非沉淀物其中?。二摩擦压力梯度?单位管长的水 柱?叹? ?二固体颗粒 的比重? ?二体积浓度?小数?能量消耗率?无量纲,其涵义是在水平距 离上把?磅 的固体移动?叹所需要 的能量。常用单位是 把?磅固体输送?叹所需要 的功? ? ?。应 该说从 能量的观?点上看,使? ?最小时选择工作 速度?,是 最有效的?但以管道成本、沉淀速度、离心泵

4、 的特性角度考虑的工作速度?。将大于?长小时的?二。这一结果 即?。二功?。?及?叻?。?曲线将在管道尺寸及 工作条件确定之后进 行 仔细检查。管道中流动的非泥浆 沉淀物在通过某一流道截面 时,微粒的 分布是有规律的,速度分布也是对称的。泥浆非泥浆物可以看作是一个假想流体。其混合物的密度是?。即伽?众盏缪攘圈刻吸够火侍东捆毋二自。如图?所示 流动可 能 的紊流,也可能是层流,因为假想流体的明显的 粘滞性,使得比液休的输送需要更多的时 间。在层流流 动中,内在的剪切应 力?是应变率 的函数。剪切应 力以描 绘 图象应变 率函数那样,都叫做流线 图。泥浆层 流按流线 图分类表 示为图?所示。最简单

5、的 流线图是 图?如方程?所 示根据层 流推 导出来 的关系 式不能适应紊流的,使得在这种情况下有一个不同的评价过程 是必要的。戴西韦斯伯和科里 勃 克梯度是这样表 示的?、?。、二一食 上了户,?,?切?演?务么饭 力?螂麟 探瘪儡、?滋服应刀五兔毒?图“与时间无关够流变图所示 的牛 顿流体?图?下面部分?。牛顿流体流 线图直线的斜率就是速度记。水是一种牛顿流体?符合牛顿内摩擦定律的流体 译者 注?,但一些合有粘土?如胶态的高岭 土?的泥 浆都是非牛顿流体,但很多是假想塑性体。?价尽诺比维特斯及篡里理论上证明,流变待性正好可以用园形管道中均匀层流的试验方法 来确定。诺比维特和漠里所有管中层流

6、表示为?这里?。?水的 比 重? ?“或? ?“?。?摩擦压力梯度?每叹管长水头的损失值?叹?。二无量纲 的 边界阻力系数。?二管道内径。户。?混合物密度?假想 流体?二?平均流 速。科里 勃克方 程中的单相 流 流动 边界阻力系数是被假定应 用于假想流体?无沉淀泥浆?上,?二?一二币一之?。? ? 一 乙? 斌主。?若?。? ?,?。?“在此?二相当于砂粒 的粗糙高度?,二户,?,?价?雷 诺数?二?。丁?、一二 ?这里,?是泥浆动力?粘性系数。?方程?是 利用管形粘度 计测 量总结出的换算关系,可以用之进 行工程设计。另外 推导出的换算定律,即诺比维特斯和 莫里依靠通过实验确定的流 线图来

7、 推导管 壁应变?卜?二二。二二,率 与色 架塑之间的关系。 一切?曰“?、,“许多非沉雄泥浆的 动 力粘性系数琳是 与其运动粘性系数街和混合物的 密度有关的。但 其他非沉淀泥浆的动力粘性系数是不同的。就大体而论,目前从固一液两相沐的特点研究非沉 淀泥浆的性质还没有一个可以信赖的方法。布鲁克费德 及其 他类型的维形 粘度计对测泥浆来说一般是不能令人满意的,因而 管流试验对于确定 非沉淀泥浆的 流 变特性是必要的,这 些试验是以紊流中获得足够的数据?速度?,使从 层 流到紊流的变化就能够确定下来。实际上,象层流的 非沉淀泥 浆输送是被避免的原因是一些大的粒子 沉淀到管来底部而静止 不动。在大多数

8、情况下,系统的设计速度比临界点的速 度稍高,而在 一般 情况下,对管道 阻力应 用方 程?或图 表?得 到合理的数值,并且就 可以讨 论 泥浆柱 的摩擦力的合力?不用 水柱表示?。表?固液二 相流比重 浓度图象曲线译译?之之命?萨卜几谧。哟二? 扁积?黯二?斋扩共中?二阔体比重 色岁水与固体混合物比女沪闭该在混合号百分 死沉淀泥 浆沉淀泥浆通 常是不均匀的混 合物,其中一部分 固体微粒被悬 吊着输送,而另 一部分则在 内壁 上“爬行”运动。载荷层次系数?就是 管壁 上 的输送量与总输送量 的比值,是一个描写流动状态有用的 参数。因为悬 浮过程 就 是管中平 均速 度的作用,?的涵义 就 是?。

9、的函数。在足够高的混 合速度下被输送 的所有砂 粒被吊悬起来?假想的 均 匀 的悬浮物?,这时?。在较小的速度 下 砂粒趋向于沉向管的底部,于 是就 在管的底部移动。因为底 部固体 的阻 力是大的,反之,以悬浮?题粒之间导 致 的附 加阻 力是小的,摩擦压力梯度从 水的 曲线?图?越来越 散开,且随?的增大,?。减小。当速度减小到沉淀速度 极 限值时,不均匀混合物 的极限区域产生了,接着固体颗粒开始 在管 壁 上存在。尽管一 些小的 颗粒静止在 管的底部并没有多少坏处,但是在 流动 截面上对 静止 的微粒 就没原因不考虑 它们了。为了排除静止在管壁上的颗粒,没计时 必须使?。?沉淀速 度,这一

10、沉淀速度可以 以诺漠图 来考虑 或判断,威尔 逊和吾德发展 的诺漠图翻 印成图?。在 诺漠图左边?二? ?适合泥浆必在右半边对泥 浆 则?年?。郊淀速度的作用甚至在 意义 上还是 一个谜。因为 沉淀物 是按 微粒大 小系列组成灼。开始城察静止 沉淀物 简单地看 到,容 易沉淀的颗娜下沉。查阅图?,?尺 寸为?。如?到? ?峻微粒以最大 的沉淀速度 下 沉,在速度减小材,这 些颗 粒首先停留到管 壁上。调和 一些蒸扰 的实验 并查 阅最小值?一?。?曲线 即得到临界极 限沉淀速度。但?用 离心泵 抽送的沉淀泥浆的输送速 度高于沉淀速度的情况是有限的,尽管 说对于沉淀速度涵义 是一个奇 妙 的想

11、法,静 止物在下面 的有限范围,起先被认为是非均 匀沉淀,但管道设计是用下限的?,。在紊流 临界范 围内,与静止有关的仍是沉淀速度这一概念。根 据威尔逊和韦特 公式?参考文献?一“?矶丫一鑫 几“?”,?,?,?沉淀的极限速度?了二和流速?。时 的流 动阻力系数?二微粒 直径?输送管内径。方程?右 边最突出的 变量是?,。那个更小的 但有特 殊意义 的变量?么牙石及? ? ?分别 是涡流强度及换算数值大小。从主观上看,方 程?是合理 的。沉淀的实际评断和沉淀极 限速度用 图?所示曲线 很容易表达出来。如图?所示的最小 的砂子 即悬浮在水中不会下沉,? 所示是 尺寸为?至?坦的砂子可以在管吐?讲

12、?飞?飞, ? 译护才?工?丰 叠拌冶峥? ? 鲤部协助幼幼朽加封? ? ?岭姚奸吩娇峥竹洛? ?幼助了士 士味?拈幼拈劫终?睡砂漆峥介比? ? 阵琪?略体礴哎?月,子 竺 器才肠,妥逻弓甲践, 静奢?卜?图?混合物极限沉淀速度下的曲线图机旋骊酗协,?乙? 介忿认。 了 乓二多臼沉淀速度,则所有管 壁 上都存在。威尔逊和西 里福特利用 层次系数?的概念,及悬浮物的极限 速度表示 总的摩擦压力梯度的 总余量?。一? ?是?山侧川?一?。?一? ?,?一? ?从仿翻,其中层次系数?为。?、”仄?一石? 、?。?口名畴。“沁三?,名? ?动图?沉淀及悬浮速度壁 上移动。?表示 当?。?沉淀速度时,尺

13、寸为? ?的 砂粒静止在管壁 上?表示砂 粒尺寸? ? ,于? ?,?。?,?沉淀速度,一些砂子将停留在静止的 管壁上,而一些将悬浮起来? 表示?。?。是 小于?和?都是泥浆的性能参数?。?被输送的 混合物比重? ?只有液体产生的管道 摩 擦压 力 梯度。从一个较大的试验 结果中通过对复杂流动 区域流动现象的研究,用?。产代替?和?。,将上式简化为?,?,己一?因为不 同固体粒 子的平 均尺 寸下?。?的意义如图表?所示,方 程?可以转 化为图表?管道摩擦力与液体平均 速度 的关系口口口口口卜卜? ? ?口口口口口口口口口口口口口口口口巨巨巨巨巨巨巨口口口口门门口口口口口口 口口口口口口口口口

14、口口口日日口口口口? ? ?口口口口日日口口口口口口口口口口 口口口口? ? ?工工? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?二二川川厂厂? ? ?仁仁扫扫? ? ?口口口口口口口口口口口口 图图图图图履履田田目目口口口口旧旧? ? ? 卫卫国国圈圈囱囱翻翻恩恩只只阮阮叮叮团团反反乙乙日日巴巴日日口口曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰曰口口口贝贝哎哎翻翻? ? ? ? ?口口巨巨? ? ? ? ? ?日日区区乙乙匕匕? ? ? ? ?区区口口目目只只国国系系 限限 圈圈日日 压压压日日国国圈圈? ? ? ? ?口口日日? ? ? ? ? ?历历且且巴巴狡狡二二长长乙乙国国

15、日日卜卜国国日日四四爵爵 杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯杯日日日四四目目团团目目门门日日口口? ? ?口口盟盟日日窟窟经经国国压压复复羹羹且且巨巨国国目目巨巨旧旧?二二 了? ? ? 二二二二口口口口口口口口口口口口口口口口口口日日日口口门门酮酮日日巨巨口口日日网网跳跳属属筐筐多多夏夏毒毒?主主口口目目日日日日日日口口口口挺挺挺挺挺挺挺挺挺挺挺挺口口口一? ? ?田田? ? ? ? ?杯二二二? ? ? 扭? ? ? 曰甲曰夕侧侧目目印印日日口口日日口口口口口口口口口口口口口口日日日日日日日日口口崖崖泽泽泽泽泽泽泽泽泽泽泽泽泽泽?所示的抛物线。摩擦最 小处是用最早奢名的离心泵 稳定作用 下最 低速?。?。 。处。第一次导出的方程?直接地 提供了确定?,的平均值。表?从方程?的 第一个变形方 案导出并月提供?。的极限值,以及在稳定 工 作下 常见泥浆微 粒的平 均尺 寸、浓 度和光滑管的直径。用自表?推 出的管 道设计 速 度?和合适的安 全系数,管道摩擦力用于输送固液二相流可 能还需 要用表?及表?方可 表示 出来。总的管 道摩擦力需转换 成泥 浆拉 时需 根表?管道流