软粘土——粘塑性物料管道输送的减阻表面膜选择方法，涉及粘塑性物料管道输送技术。包括采用与输送管道内壁相同的材料并做同样的表面处理的试板，表面膜选择测试仪进行的实验比较，确定试件的重量和试件与试板的接触面积的计算方法。使得表面膜减阻效果的比较，变得轻松、方便、准确。不但可得出最佳的表面膜层，而且还可以计算出管道输送相关参数，使输量更大，输距更远，能耗更省。具有原理简单，计算方便的特点。适用于各种粘塑性物料减阻表面膜的选择测试。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及粘塑性物料管道输送，尤其是软粘土的管道输送技木。
技术介绍
流体减阻问题自从Toms和Kramer先后发现高分子稀溶液或弾性材料护面都能实现粘性减阻以来，已经近半个世纪了，由于エ业生产中到处都存在粘塑性流体，而减阻技术又直接为节约能源、提高效率服务，因而倍受重视。近年来减阻研究取得了长足发展，在国际上已召开多次有关减阻的学术会议，减阻已发展成一门专门独立学科。除航空、航海夕卜，管道输送中开展了大量减阻研究，以及在石油管道中除加热降粘减阻外，还开展了磁减阻、水环减阻等，而高浓度高粘度固液两相流体减阻，近年来也进行了一定的实验研究。例如在煤的液化技术中，在水煤浆中加入有机添加剂减阻或掺气减阻；在封闭式采矿中对高浓度全尾矿砂边壁加水减阻等等。有关高分子减阻和表面活性剂减阻的研究报道较多， 如 Virk P. S. (1971)，Den Toonder J. M. J.，et al (1997)，Warholic M. D.，et al (1999)，Sreenivasan, K. R. , et al (2000), Lee, D. , et al (2001) [17], Ilg, P. , et al (2002), MinT.，et al (2001, 2003), Taegee M.，et al (2003)等进行了高分子添加剂在湍流流动减阻中的应用研究和实验研究，但是将表面膜减阻应用到粘塑性物料输送中，以及减阻表面膜选择方法的研究，鲜见报道。陶松垒等提出表面膜减阻方法与粘塑性物料管道输送技术(ZL20071026557.X)，采用在物料与管道间设置表面膜的被膜方法，仿生鱼体表面膜、动物肠道膜的表面膜减阻方法，一种输料管道的内壁降低壁摩擦力的表面处理方法。使物料的内摩擦カ大大高于管壁摩擦力，把降低壁摩擦力问题突显成为管道输送系统中的主要矛盾，在管道输送中其他很多复杂的问题，都降为可以忽略的次要矛盾。一个很复杂的问题简单化了，只是着重研究降低壁摩擦カ问题，克服软粘物料与管道内壁的粘滞性，粘塑性物料远距离管道输送的难题就得以解决。由于输料管道为高能表面，管壁的表面能很大，于是管壁与物料的间粘附功也很大，物料在管壁上的粘附作用カ很强，造成输料管道阻力很大。当输料管道进行处理，在管壁上増加吸附层，并加入表面活性剤。在输送过程中表面活性剂进入并吸附于管道的内壁上，从而形成ー层牢固的表面膜。使得管壁与物料之间垫有一层悬浮膜，使物料与管道相隔离，避免物料与管道之间的直接摩擦，以减少粘塑性物料扰动及与管壁粘滞阻力，同时也减少了管道的磨损。如输送软粘土时加入的表面活性剂和水，就可以在管壁上铺展，表面活性剂就以疏水的碳氢链吸附于管壁上，带有ー层表面膜的极性基伸入管内吸附在管壁上，将原来高能表面的管壁被表面膜覆盖，此时软粘土的移动在表面膜上进行，其粘附カ降低。使软粘土在低能耗的前提下进行输送，实现了软粘土的远距离管道输送。表面膜的选择是远距离输送粘塑性物料的关键技术之一，根据输送物料选择不同的表面膜，对不同配方的表面膜的减阻效果进行试验至关重要。
技术实现思路
为了解决这ー问题。专利技术人进行了多方位的研究。在浙江省自然科学基金“粘塑性泥土管道输送新方法及机理的研究”(M503164)，“软粘土——粘塑性物料管道柱流输送特性研究” (Y505041)，杭州重点科技创新基金“环保型清淤输泥设备”(20051321B13)，省教育厅重点科研基金“宾哈姆体管道输送新方法暨环保型清淤输泥设备的研究”(20010430)的资助下。课题组在前期研究的基础上，专利技术了粘塑性物料管道输送的减阻表面膜选择方法。本专利技术采用表面膜选择测试仪进行的实验比较方案，其特征是第I步固定试板把与输送管道内壁相同的材料做成试板，固定于测试仪的动板上，并调整至水平；第2步喷涂表面膜在试板上划分成几个区域，并分别把几种表面膜液喷涂于试板的各自区域上； 第3步按下式确定试件的重量及试件与试板的接触面积I ,W = — nd pi4 3S = -ndl 5W-试件的重量，单位g，S-试件与试板的接触面积，单位cm2，d-输送管道的内径，单位cm，P -输送物料的密度，单位g/cm3，I-输送管道的内壁取值长度，单位cm ;第4步放上试件把需输送的物料装满按上式制作的容器中作为试件，并把试件倒置于试板的各自区域中；第5步启动测试仪使动板的一端缓慢升高，当试件开始滑动时停止上升，以最先滑动区域上的表面膜为佳，这样反复多次验证，排除偶然性；第6步振动比较选择不同频率与振幅进行上述测试，这样重复多次，纪录读数，取平均值，比较得出该物料管道输送的最佳表面膜和相关參数。为了使试验更接近实际的输送状态，做实验的试板可采用与输送管道内壁相同材料和同样表面处理的平面板，也可采用与输送管道曲率相同的曲板，或直接采用输送管道。为了使试验的时间和场景的一致性，把试板上划分成几个区域，或多个曲板固定于测试仪的动板上，把重量相等的多个试件同时进行实验与比较。为了模拟工程中的实际情况，在表面膜选择测试仪上设置可调频率与振幅的振动器。选择不同频率与振幅进行测试，即可找出最有效的频率与振幅范围。本专利技术的优点I.由于采用了表面膜选择测试仪进行的实验比较方案，表面膜减阻效果的比较，就变得轻松、方便、准确。2.由此选择出特定物料的最佳表面膜，降低壁摩擦力，不但使管道输送的沿程阻力小，能耗省，而且減少管道磨损和物料的扰动和破损。使输量更大，输距更远，能耗更省。3.原理简单，计算方便。在管道输送中有很多复杂力学的问题，本专利技术抓住降低壁摩擦力这个管道输送系统中的主要矛盾，忽略了次要矛盾。只是着重研究降低壁摩擦カ问题，克服软粘物料与管道内壁的粘滞性，一个很复杂的问题简单化了。不但可得出最佳的表面膜层，而且还可以计算出管道输送的相关參数。4.由于模拟工程中的实际情况，采用与输送管道曲率相同的曲板，或直接用实际工程中的输送管道做成试板，所得的实验数据更接近于实际工程中的エ况，具有较好的指导性。附图说明图I为表面膜选择测试仪主视图。图2为试板上的试件受力分析图。图3为曲面试板截面图。表面膜层(I)、试板(2)、试件(3)、绞链(4)、刻度杆(5)、顶板￠)、液压操纵杆(7)、液压缸(8)、顶杆(9)、水平仪(10)、振动器(11)、动板(12)、实验台板(13)、调节旋纽(14)、曲板(15)、圆形试件(16)、试件的重量(W)、试件对试板的正压カ(N)、试件的下滑力(F)、试板与水平线的夹角(A)具体实施方式 下面结合附图，对本专利技术作进ー步的说明。 实施例I平面试板对软粘土进行表面膜选择测试。土样的物理力学指标淤泥质粘土、含水量为49.3%、土粒比重2. 73、孔隙比I.38、液限40.6%、塑限20. 1%、粘粒含量45%、渗透系数9. 69 X l(Tcm/s、压缩系数O. 82MPa'固结系数2· 57X 10_3cm2/s、压缩模量2. 5MPa、快剪凝聚カ11. 7kPa、快剪内摩擦角7度、固快凝聚カ9. OkPa、固快内摩擦角19度。如图I所示，表面膜选择测试仪包括实验台上设置的动板(12)和调节系统，与动板(12) —端连接的提升装置，提升装置采用液压顶杆(9)方法，顶板(6)本文档来自技高网...
【技术保护点】
粘塑性物料管道输送的减阻表面膜选择方法，采用表面膜选择测试仪进行的实验比较，其特征是：第1步固定试板：把与输送管道内壁相同的材料做成试板，固定于测试仪的动板上，并调整至水平；第2步喷涂表面膜：在试板上划分成几个区域，并分别把几种表面膜液喷涂于试板的各自区域上；第3步按下式确定试件的重量及试件与试板的接触面积：W=14πd2ρlS=35πdlW？试件的重量，单位：g，S？试件与试板的接触面积，单位：cm2，d？输送管道的内径，单位：cm，ρ？输送物料的密度，单位：g/cm3，l？输送管道的内壁取值长度，单位：cm；第4步放上试件：把需输送的物料装满按上式制作的容器中作为试件，并把试件倒置于试板的各自区域中；第5步启动测试仪：使动板的一端缓慢升高，当试件开始滑动时停止上升，以最先滑动区域上的表面膜为佳，这样反复多次验证，排除偶然性；第6步振动比较：选择不同频率与振幅进行上述测试，这样重复多次，纪录读数，取平均值，比较得出该物料管道输送的最佳表面膜和相关参数。
【技术特征摘要】
1.粘塑性物料管道输送的减阻表面膜选择方法，采用表面膜选择测试仪进行的实验比较，其特征是 第I步固定试板把与输送管道内壁相同的材料做成试板，固定于测试仪的动板上，并调整至水平； 第2步喷涂表面膜在试板上划分成几个区域，并分别把几种表面膜液喷涂于...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶松垒，李未材，陶钧炳，朱婉珍，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。