长条状粗颗粒在垂直管路中最小输送速度试验研究

随着陆地金属资源的日益枯竭,深海矿产资源已经成为各国的重要战略目标。在深海采矿过程中,海底锰结核的形状除了圆球状,还有长条状等,颗粒形状对固液两相流管道输送特性具有很大影响。基于固液两相流垂直管道提升输送试验系统,探究不同工况下长条状颗粒在垂直上升流中最小输送速度的变化规律及特性,并得到了长条状群体颗粒最小输送速度计算公式。结果表明:长条状颗粒在垂直管道中上升过程中,颗粒中心轴与输送方向趋向于垂直,使颗粒在管道截面的投影面积最大化;长条状单颗粒的最小输送速度随着颗粒长径比增大而减小;在不同长径比工况下,随着管段颗粒平均浓度减小,长条状群体颗粒的最小输送速度均增大,且随着长径比增大,群最小输送速度减小。

基于砂丘模型的气力输送粒子运动特性

针对气力输送过程中存在严重能量损失问题,在水平管气力输送系统的粒子入口附近安装砂丘模型,探讨系统最小压力损失和最小输送速度;为了揭示砂丘模型的节能机理,采用粒子图像测速(PIV)技术和快速傅里叶变换(FFT)分别对各个工况加速区的粒子平均速度和粒子脉动速度进行测量与分析。结果表明:同样的空气输送速度下,安装砂丘模型进行输送时,粒子平均速度和粒子脉动速度的功率谱密度峰值明显大于传统气力输送系统,并且自相关系数呈现准周期变化;粒子脉动速度的两点相关系数明显大于传统的气力输送系统;在管顶部附近,粒子速度脉动强度大于传统的气力输送系统。

基于软翅的水平管气力输送系统实验研究

在水平管气力输送系统物料入口上游处安装不同长度自由摆动的软翅,通过软翅的振动增大粒子的悬浮力,使气力输送系统的能量充分地用于粒子加速,使得系统能在低速状态下安全稳定地运行,从而达到节能的目的。采用PIV技术分析粒子垂直方向的速度分量和粒子的可视化图像,以掌握软翅对粒子的悬浮作用规律;通过实验测量系统的压力损失、最小输送速度并计算能量损失系数,以验证软翅的节能效果。