高粘度流体的电磁驱动液环管道输送装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了高粘度流体的电磁驱动液环管道输送装置及方法，该输送装置包括：输送管，所述输送管一端设置有进液口，所述输送管另一端设置有出液口，所述进液口用于通入磁性导电液体；连接管，插接在所述输送管靠近所述进液口的一端，用于向输送管通入高粘度流体，位于所述输送管内的所述连接管的外壁与所述输送管的内壁间隔设置以形成流通腔，所述磁性导电液体穿过流通腔与高粘度流体接触；外附层，用于将磁性导电液体吸附在输送管的内壁形成液环并随高粘度流体同步流动。本发明专利技术实现了高粘度流体和管壁之间液环的稳定附壁以避免高粘度流体与输送管内壁接触而影响产生较大的输送阻力，实现了高粘度流体的低压输送。实现了高粘度流体的低压输送。实现了高粘度流体的低压输送。

【技术实现步骤摘要】
高粘度流体的电磁驱动液环管道输送装置及方法


[0001]本专利技术涉及高粘度流体输送
，尤其涉及高粘度流体的电磁驱动液环管道输送装置及方法。

技术介绍

[0002]当粘稠物质比如稠油、乳化炸药等沿管道流动时，由于粘度很大，通常处于层流状态，此时摩阻主要是高粘度流体与管壁间的摩擦以及管壁附近各层间的相互剪切，导致高粘度流体在管道内流动时管阻很大，使得其输送距离短，输送速度低，无法长距离大流量输送。
[0003]目前，煤矿井下预裂爆破中，现在的钻井技术已经能打出1～2公里的深孔，但是炸药在管道中输送只能数十米，无法实现大深度的预裂爆破。急需一种能将类似乳化炸药的高粘度流体在管道中进行远程输送的技术。
[0004]如管道常温下输送高粘稠油，则管线压力必然很高，甚至原油粘在管壁上而无法输送。加热、稀释和乳化是目前解决稠油输送问题的主要方法。稠油加热输送需要很高的温度(>80℃)，加热稠油能耗大、保温困难、管道建设费用高；稀释输送需要30％的稀释剂，而且稀释混合后很可能会降低稠油和轻油的品质，乳化输送的掺水率(掺水量与整个管输量的比值)约为30％，乳化、破乳、水分离都困难。因此都不是理想的经济的稠油管输方法。
[0005]液环输送时用低粘度的液体(如水)沿管内壁周围形成液环将高粘度流体限制在管道的中心部位流动而进行输送的一种技术。由于管壁直接接触的是低粘度液体，因而在常温下，与高粘度原油输送时相比流动过程中阻力大卫降低。而处于管中心的高粘度流体(如原油)，不管粘度多高，甚至凝固状态，都可以在较低流动阻力下进行管道输送。显然，运用液环输送技术运输原油的一大优点就是节省动力费用，而更大的优点在于节省了大量的燃料油。然而，在液环输送过程中，由于存在Rayleigh
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Taylor(瑞利—泰勒)和Kelvin
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Helmholtz(开尔文—亥姆赫兹)不稳定性，即核心处的液体密度小于液环中水的密度而出现偏心流动以及在流动过程中两相流体界面处液膜破碎而引起两相流体的混合，并最终导致液环的破坏，使得该技术难以直接应用于工业实际。

技术实现思路

[0006]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了高粘度流体的电磁驱动液环管道输送装置及方法，。
[0007]本专利技术提出的高粘度流体的电磁驱动液环管道输送装置，包括：
[0008]输送管，所述输送管一端设置有进液口，所述输送管另一端设置有出液口，所述进液口用于通入磁性导电液体；
[0009]连接管，插接在所述输送管靠近所述进液口的一端，用于向输送管通入高粘度流体，位于所述输送管内的所述连接管的外壁与所述输送管的内壁间隔设置以形成流通腔，所述磁性导电液体穿过流通腔与高粘度流体接触；
[0010]外附层，用于将磁性导电液体吸附在输送管的内壁形成液环并使磁性导电液体随高粘度流体同步流动。
[0011]优选地，所述外附层包括环形分布且间隔设置的正电极和负电极以使相邻正电极/负电极之间均分布有一负电极/正电极，相邻正电极和负电极之间还分布有N磁极/S磁极，所述N磁极和S磁极间隔分布以使相邻N磁极/S磁极之间均分布有一S磁极/N磁极。
[0012]优选地，所述磁性导电液体的流速不低于所述高粘度流体的流速。
[0013]优选地，所述磁性导电液体为在低粘度溶剂中溶解铁磁性纳米颗粒和电解质，且所述低粘度溶液能够从高粘度流体中去除。
[0014]优选地，所述铁磁性纳米颗粒为纳米四氧化三铁或高顺磁性纳米颗粒。
[0015]本专利技术提出的上述高粘度流体的电磁驱动液环管道输送装置的输送方法，方法步骤如下：
[0016]S1：将高粘度流体通过输送泵经连接管泵送至输送管内；
[0017]S2：将磁性导电液体通过输送泵经进液口泵送至输送管内；
[0018]S3：通过启动外附层的正电极、负电极、N磁极和S磁极，使磁性导电液体吸附在输送管内壁形成液环并随被其包覆的高粘度流体同步流动，实现高粘度流体的输送。
[0019]本专利技术提出的上述高粘度流体的电磁驱动液环管道输送装置在石油、乳化炸药运输中的应用。
[0020]本专利技术的有益技术效果：
[0021](1)本专利技术采用采用磁性流体作为液环介质材料，在输送管道外部布置磁极，在管道内壁附近形成磁场，这样磁性流体就会稳定的依附在管道内壁上，使中心处的高粘度流体与管壁之间隔着水性的低粘度介质而不会直接接触；液环介质中添加电解质，提高其导电性能，在管道上开孔间隔布置电极，这样在电极通电的情况下，会再与其接触的含有电解质的液环中形成电流。由于外界布置有磁极，管道内壁附近的液环还受到磁场的影响。在磁场中的电流受到Lorentz力的影响，带动附件的液环材料沿着管道方向前进。通过调节高粘度流体的流动速度，同时通过调节电流强度以调整液环的前进速度，可以实现液环的速度与高粘度流体速度相等，这样高粘度流体内部和外部的速度一致，避免了高粘度流体产生速度梯度，也就避免了由于高粘度流体的速度梯度产生的能量消耗而引起的无法远程传送的问题；同时还可以实现液环介质运行速度高于核心高粘度流体运行速度，这样可以在长距离输送过程中实现对核心高粘度流体的拖动，补偿其由于长距离输送产生的速度损失实现高粘度流体的长距离、超长距离管道输送。
[0022](2)本专利技术实现了高粘度流体和管壁之间液环的稳定附壁以避免高粘度流体与输送管内壁接触而影响产生较大的输送阻力，实现了高粘度流体的低压输送；本专利技术还实现了液环的自主可控前进，避免了液体运动过程中由于液环与管壁、液环内部、液环与核心流体之间剪切导致的能量损失，同时可以拖带核心的高粘流体，以补偿其输送过程中的能量损失，以实现高粘度流体的远程超远程管道输送；本专利技术可以大大节省动力费用，尤其在一些输送空间受限制或者高温敏感的高粘度流体的远程输送过程中更具有特殊的优势。
附图说明
[0023]图1为本专利技术提出的高粘度流体的电磁驱动液环管道输送装置的结构示意图。
[0024]图2为本专利技术提出的输送管的剖视图；
[0025]图3为本专利技术提出的输送管内部液体流向示意图。
[0026]图中：1
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输送管、11
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进液口、12
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出液口、2
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连接管、3
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外附层、31
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正电极、32
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负电极、33
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N磁极、34
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S磁极、4
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磁流体液环、5
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高粘度流体。
具体实施方式
[0027]参照图1
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3，本专利技术提出的高粘度流体的电磁驱动液环管道输送装置，包括：
[0028]输送管1，所述输送管1一端设置有进液口11，所述输送管1另一端设置有出液口12，所述进液口11用于通入磁性导电液体；
[0029]连接管2，插接在所述输送管1靠近所述进液口1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高粘度流体的电磁驱动液环管道输送装置，其特征在于，包括：输送管，所述输送管一端设置有进液口，所述输送管另一端设置有出液口，所述进液口用于通入磁性导电液体；连接管，插接在所述输送管靠近所述进液口的一端，用于向输送管通入高粘度流体，位于所述输送管内的所述连接管的外壁与所述输送管的内壁间隔设置以形成流通腔，所述磁性导电液体穿过流通腔与高粘度流体接触；外附层，用于将磁性导电液体吸附在输送管的内壁形成液环并使磁性导电液体随高粘度流体同步流动。2.根据权利要求1所述的高粘度流体的电磁驱动液环管道输送装置，其特征在于，所述外附层包括环形分布且间隔设置的正电极和负电极以使相邻正电极/负电极之间均分布有一负电极/正电极，相邻正电极和负电极之间还分布有N磁极/S磁极，所述N磁极和S磁极间隔分布以使相邻N磁极/S磁极之间均分布有一S磁极/N磁极。3.根据权利要求1所述的高粘度流体的电磁驱动液环管道输送装置，其特征在于，所述磁性导电液体的流速不低于所述高...

【专利技术属性】
技术研发人员：周大鹏，陈金华，张成俊，王凤超，周晓红，夏光，张计璨，林飞，王德玲，翟清翠，张春燕，杨同仕，何振，岳彩新，孙晨，方国营，李强，张阳光，
申请(专利权)人：中煤科工集团淮北爆破技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：