高浓度黏稠膏体体积弹性模量预测模型

高浓度黏稠膏体管道输送正朝着高压力、大浓度、长距离、大口径方向发展,但随着输送距离与泵送压力提高,输送系统会出现物料严重返流和管道剧烈振动。上述问题均受长输系统中高浓度黏稠膏体受压后弹性恢复影响,与高浓度黏稠膏体体积弹性模量有关。为建立高浓度黏稠膏体体积弹性模量的预测模型,以煤泥膏体为例,采用定义法设计煤泥膏体体积弹性模量的实验装置,并对实验装置进行误差分析,研究了压力、环境温度、含气量对体积弹性模量单因素影响规律。研究发现相同压力下,煤泥膏体体积弹性模量随环境温度、含气量的增大而减小,随压力呈非线性变化,当压力较小时,体积弹性模量随着压力上升而急剧增大;当压力超过一定值,体积弹性模量趋于稳定;当压力继续增大,超过一定界限,其值会继续增大。通过回归分析,在煤泥膏体压缩阶段,体积弹性模量与环境温度的变化规律与压力无关,体积弹性模量随环境温度、含气量的升高而减小。基于上述理论分析,提出了适用于压缩阶段任意压力煤泥膏体体积弹性模量的修正系数,给出任意压力和不同环境温度、含气量的体积弹性模量模型;对煤泥膏体预测值与实验值进行偏差计算,在压缩阶段绝大部分偏差都在3%以下,可实现对体积弹性模量准确预测。

护手霜灌装流变特性分析及柱塞式灌装机构设计

为了提升对护手霜等黏稠物料的灌装速度,设计了新型双头垂直柱塞式灌装机构,并研究护手霜的流变特性,以及以不同灌装速度对其灌装推力产生的影响。选取市面上有较大占有率的某品牌护手霜为研究对象,利用旋转流变仪对其进行流变试验,并结合流变试验数据对其进行流变方程的拟合以及垂直柱塞式灌装机构设计,最后根据拟合得到的流变方程的参数对护手霜进行灌装流变仿真分析。通过对护手霜进行流变试验以及流变方程拟合发现,护手霜具有非牛顿流体的剪切稀化特性,在采用非牛顿流体幂律黏度模型(Non-Newtonian Power Law model)的流变方程有很好的拟合相关性,且拟合相关性达到了0.98以上。在对护手霜进行灌装仿真模拟,且以最大的灌装速度0.337 m/s对其进行灌装时,需要的最大的灌装推力为2251.145 N。能够为类似护手霜等非牛顿流体的灌装输送生产以及垂直柱塞式灌装机构的设计提供借鉴与理论的指导。