矿浆输送及计算.
浆体管、槽输送的计算公式(二)
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟浆体管、槽输送的计算公式（二）Re———雷诺数；υl———矿浆输送的临界流速,m/s; iN———输送均匀粒径物料的单位水头损失,m 水柱/米;可按(11)式计算。
b 适用条件尤芬公式是根据固体密度δg=2.65吨/米3 颗粒试验数据推导而得的。
若浆体内固粒密度与2.65 吨/米3 相差太大，则不适用。
而且试验采用的颗粒粒径范围为0.4～1.0 毫米。
故高浓度精、尾矿皆不适宜采用。
另外，该公式是按粒径不均匀系数δ＜10 考虑的，如果δ值大于10,则得出的临界流速值偏小，故需慎重采用。
C 杜兰德(Durand)公式a 计算公式b 适用条件杜兰德公式是杜兰德(R.Durand)于1952～1954 年对圆管进行水力输送系统试验得出的，试验条件是：管径为19.1～584.2 毫米、流速为0.61～6.1 米/秒、固粒粒径为0.1～25 毫米，该公式的汁算值普遍认为较实测值偏大，但由于一般设计都希望确保安全，故未影响本公式的使用价值。
本公式试验时所采用的颗粒粒径较粗，而且也未考虑粒径dp 对临界流速υl的影晌，故对以细颗粒为主的高浓度浆体，杜兰德公式并不适用。
除上述三个公式以外，国内外还有大量的类似设计公式，如国内的金川公式、北京有色冶金设汁研究总院公式，苏联的C.г.柯别尔尼克公式等都属于这一类。
这类公式的共同特点是临界流速和单位水头损失都是随浓度的增加而增加，反映不出浆体浓度增至一定高度时，临界流速和单位水头损失反而随之降低这一重要特征。
近年来，有不少专家试图推导出反映高浓度浆体特征的水力计算公式，但至今还缺少足够实践的验证。
绝大多数高浓度浆体输送的设计参数都是通过试验取得。
下面介绍几个国内曾有人采用过的高浓度浆体输送计算公式，供参考。
D 乌。
固体物质在局部沉积管内水力输送的计算方法
固体物质在局部沉积管内水力输送的计算方法选矿厂水力输送设施的运行经验表明，在很多情况下压力输送管内的矿浆呈现局部沉积的流态，这种流态只有在管内平均流速———矿浆流量与管断面面积之比———小于临界流速时才会出现。
预计压力管内有局部沉积的水力输送的想法，正如A.Ⅱ尤芬所述，是属于H.Д. 郝林的。
这个想法的基本原理是：①局部沉积在压力管中能起调节作用，即靠沉积层厚度的变化使矿浆的容重和流速保持不变；②沉积层能防止管道很快磨损；③沉积引起粗糙度的增加并形成椭园形液流断面，从而提高了流体的紊乱程度，这对保证固体颗粒的水力输送是很必要的。
局部沉积状态的研究已进行了一系列的工作，主要还是试验工作。
第一个这样的研究是T卡利宁娜在A п尤芬的领导下进行的。
此外，A .A.斯柯钦斯基矿业学院，乌克兰苏维埃共和国科学院水工研究所，水力输送经营管理中央科学研究所，全苏《水力机械化》托拉斯、钢筋混疑土科学研究所、马格尼托哥尔斯克矿冶研究所也都进行过类似的研究。
根据A. П.尤芬、A. E.斯摩尔德列夫И.Г.哈斯喀尔别尔格、Л.С.日依沃托夫斯基和Б.И.卡尔林以及M.Я.罗西洛夫所获得的资料建立了确定局部沉积管内矿浆流动时的流速和水头损失的方法和相应的公式。
A.П.尤芬分析了局部沉积管内矿浆流动的情况，指出这种流动是非常复杂的，它与无沉积管内的矿浆流动有着本质上的差别，这个差别主要可解释为：在沉积管内矿浆流量的增加引起沉积层的局部冲刷，因此增加了液流断面，它又影响到流速，这样一来，矿浆流量的变化通过流速、液流断面的面积和形状的变化影响着水力阻力。
量的增加引起沉积层的局部冲刷，因此增加了液流断面，它又影响到流速，这样一来，矿浆流量的变化通过流速、液流断面的面积和形状的变化影响着水力阻力。
尤芬基于在局部沉积管内水力输送砂子的试验资料，提出了计算水头损失的公式。
（1）式中 VY3 —当沉积厚度h3=D—hc时的砂浆流速；R—水力半径。
磷矿浆管道输送临界流速的计算
ｆ（ ｄ，Ｄ） ＫＤ０．５ ｄ∗ ＫＤ０．３ ｌｎ（ ｄ ／ １６） ＫＤ１ ／ ３ ｄ１ ／ ６ ＫＤ１／ ３ ｄ０ ＫＤ１ ／ ６ ｄ１ ／ ３ ＫＤ０．３１２ ｄ０
表 １ 临界流速计算的经验公式
ｆ（ ρ，Ｃｖ ） （ ρｓ ／ ρｖ －１） ０．５ Ｃ∗ ｖ （ ρｓ ／ ρｗ －１） ０．７５ ［ ｌｎ（ ０．６ ／ Ｃｖ ） ］ ０．１３ （ ρｓ ／ ρｍ －１） ０．５ Ｃ０ｖ．１８６ （ ρｓ ／ ρｖ －１） １／ ３ Ｃ１ｖ ／ ６ （ ρｓ ／ ρｍ －１） ０．５ Ｃ０ｖ．２５ （ １－ρｗ ／ ρｍ ） ０．２５（ １－Ｃｖ ） ｎ／ ４
湿法磷酸厂区内及邻近周边磷矿浆的输送一般 属于短距离输送，且湿法磷酸生产用矿浆的浓度、粒 度等主要参数属于主动工艺控制量，除设计资料和 手册中推荐的输送流速外，通常认为选用恰当的经 验公式也可获得比较符合实际的临界流速。
２ 临界流速
２．１ 输送管径
由于流量是管径与流速的函数，流量一定的情
况下需先确定管径或流速中的一项，以计算另一项。 根据国内外实际经验数据，何希杰等［１］ 通过数理统
·８·
硫磷设计与粉体工程
Ｓ Ｐ ＆ ＢＭＨ ＲＥＬＡＴＥＤ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
２０１８ 年第 ３ 期
磷矿浆管道输送临界流速的计算
陈将军１，纪 熙２
（１．中石化南京工程有限公司，江苏 南京 ２１１１００； ２．江苏省特种设备安全监督检验研究院，江苏 常州 ２１３００２）
摘 要：湿法磷酸工程设计中，合理确定磷矿浆管道输送的临界流速，进而确定输送流速是管道水 力设计和设备选型的关键一环。 总结了已有临界流速计算的经验公式，并根据文献中磷矿浆的相关数 据进行了计算，且分析比较了各公式的计算结果，提出了计算过程中的注意事项。 针对湿法磷酸磷矿浆 的特点，给出了设计时临界流速计算公式的使用建议。
浅谈铁精矿长距离管道输送工程中的4种常用计算模型
第18卷第5期2020 1136! 业工程M i n i n g Eng i n eeri n g浅谈铁精矿长距离管道输送工程中的4种常用计算模型邵靖超（中冶北方工程技术有限公司$辽宁大连116600）摘要：不同的矿浆特性，表现出的流变参数不同$流动特性也不相同，对应的临界流速$摩阻损失的计算方法也不同。
总结试验公式$正确适当选择浆体长距离管道输送计算公式$可以为长距离输送提供有力设计依据$为今后的长距离管道输送设计提供指导％关键词：浆体管道输送；计算公式；临界流速；摩阻损失中图分类号：TE832 文献标识码：B 文章编号：1671 — 8550 （2020） 05 — 0036 — 05浆体长距离管道输送是指超过10 km 运距的 浆体浓度不变的输送方式％随着科学技术的发展，技术进步已极大地改善了能源利用率和零部件的寿命％在适合的条件下，浆体管道输送系统区别于传统的汽车运输与铁路运输方式，其具有稳定的运行 方式及低廉的运行成本的优点，同时由于管道是管 道运输还具有占地面积小及环保优势％在将来地下矿石运输中，水力提升将起更重要的作用。
应用范围从冶金精矿和尾矿的输送到海底钻石挖泥采集工 艺的400 mm 卵石的输送（1） %而在铁矿领域，早在1967年，澳大利亚就建成了世界上第一条铁精矿输送管道——萨凡奇河铁精矿管道输送工程，全长85 km ,我国国内是在1997年建成了中国第一条铁精矿输送管道——尖精矿 道输 工程， 104km ， 随 国内 铁精矿矿浆长距离输送管道相继建成，齐大山调军台选矿厂铁精矿矿浆管道输送，全长21 km ，大红山铁精矿矿浆输送管线，全长171 km 以及梅山铁矿铁精矿管道输送系统等％在长距离浆体管道输送工程的设计中，临界流 速v l 与水力坡度（摩阻损失）I 是进行管道规格 选取以及设备选型的重要参数依据％要想计算得出临界流速与摩阻损失，就需要选取合适的计算公式％因此，合理的选择与应用现有的浆体输送水力收稿日期：2020 — 04 — 26作者筒介：邵靖超（1987 — ）,男（达斡尔族），黑龙江大庆人，中 冶北方（大连）工程技术有限公司选矿设计院，给水排水工程师％计算公式，对于保证工程安全可靠、投资经济合理、运行高效节能具有重要的指导意义％1国内铁精矿矿浆长距离管道输送举例太钢尖山铁精矿管道运输工程，我国第一条铁 精矿 体输 道建成$ 国 精矿距离管道输送实际应用的第一例％尖山铁精矿长距离管道输送，输送距离全长102 km ，海拔高差525 m ，铁精矿比重4.78，粒度一 0. 074 mm 为 92%，输送浓度为65%，管径为D273 mm %大红山铁精矿管道输送系统⑵，本系统由中外公司合作设计而成％输送精矿浓度65%，精矿比重4. 77，管道全长204.3 km ，管径D168 mm ，单泵额定压力20 MPa %最大高差1601m ，中途采用5座泵站串联输送％管线路由穿越数座桥梁与隧道，地形起伏较大，对设计与施工都是挑战，对未来国内的长距离管道输送项目很有借鉴意义％梅山重选尾矿和降磷尾矿矿浆经过混合、浓缩，形成粒度为20 mm 、浓度为25%、铁品位24%的矿浆，经过高位料浆槽作隔膜泵的喂料，输送距离为12. 5 km ，输送压力为4. 2 MPa ，设计最 终输送压力为6. 5 MPa %管道内浆体的特性：输送计算不能简单的等同 于清水的水力计算％由于浆体所含颗粒的粒度等级以及重量浓度不同，其在管道内所形成的浆体性质也不尽相同，根据瓦斯普3所著《固体物料的浆体管道输送》，浆体存在两种状态，分别是均质流和非均质流。
充填相关计算公式
充填相关计算公式1. 采矿要求充填能力：Qn=kQkZ/γ，式中Qn 为充填能力；Qk为日产矿量；γ为矿石密度；k为采充时间不平衡系数；Z为采充与作业不平衡系数。
2. 选厂供砂能力：Qs=Qkγ1÷δ，式中Qs为供砂能力；Qk为日产矿量；γ1为全尾砂产率；δ为尾砂密度。
3. 充填输送管径与料浆流速的关系式V=Q／（3600×π／4×D2），式中V为料浆流速；Q为充填料浆流量。
4. 充填倍线（H+L）/H=γ/1.20i，式中（H+L）/H为管道总长与垂直管道高度之比，即充填倍线。
5. 压力损失i=4/D×﹙4/3τ0+8v/DμB﹚6. 充填体强度变化率7.砂仓容量的确定V=Vy/K, V为砂仓总容积；Vy为砂仓有效容积；k为砂仓容积利用系数，一般取0.8-0.95。
Vy=q/ρ, q为日产矿量，ρ为矿石密度。
8. 充填空区计算式中：——矿山年充填量，万m3/a；——矿山采矿生产能力，；——井下采充比，=0.9；——矿石/尾砂密度，=2.68t/m3。
9. 尾砂年产量式中：——尾砂年产量，万t/a；——矿山采矿生产能力，——选厂尾砂产率，%。
10. 充填尾砂量式中：——年充填尾砂量，万m3/a；K1——尾砂脱水浓缩系数，K1=1.15；K２——充填材料流失系数，K２=1.02；11. 尾矿输送临界管径计算克诺罗兹公式：MZ——重量砂水比，β——固体物料比重校正系数，Dl——临界管径，12. 临界流速计算临界流速采用克诺罗兹公式计算克诺罗兹公式：式中：Mz——重量砂水比，砂重/水重×100；β——固体物料比重校正系数；当γt≤2.7t/m3时，β=1；当γt≤2.7t/m3时，D1——临界管径。
13. 水力坡度计算水力坡度采用金川似均质流公式计算：Ic——水平直管单位长度料浆水力坡度，KPa/m；I0——水平直管单位长度清水水力坡度，KPa/m；i0=λ0V2/(2gD) Cv——料浆的体积浓度,%g——重力加速度，m/s2；D——管径，m；V——流速，m/sCx——颗粒沉降阻力系数；γt——固体物料密度, t/m3；λ0——阻力系数，14. 输送扬程计算H= h1+h2+h3+h4+h5式中：h1——砂泵几何高差压头，mH2O；h1= hn·γ浆hn——砂泵扬程几何高差，m；γ浆——泵送浆体密度，t/m3；h2——输送管道沿程阻力，mH2O；h3——输送管道沿线的局部损失，mH2O；h3=（0.1~0.15）h1h4——砂泵吸入管的压头损失，通常h4取2~4 mH2O；h5——管道出口剩余压头，通常h5取2~5 mH2O。
浆体管、槽输送的计算公式(三)
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟浆体管、槽输送的计算公式（三）F 陕西水利科学研究所公式i———输送矿浆的水力坡降,mm; δk、δg、δ0———浆体、固体、水的密度,t/m3. 其余符号同前。
b 适用条件陕西水利科学研究所公式适用条件是：d50=0.07～0.21 毫米, δg=4.51-2.92吨/米3,CV=0.487～39.4%,实际应用时计算结果应乘以安全系数，临界流速的安全系数为1.2,水头损失的安全系数为1.3. 近年来，有人试图推导高、低浓度浆体输送皆可适用的全浓度水力计算公式，但至今为止，经各方面验证证实可行的公式尚未发现。
加拿大萨斯喀彻温(Saskatchewan)研究协会曾提出计算单位水头损失的经验公式：im=A(D)B (31) 式中im———以水柱表示的浆体水力坡降,%; D———管径,cm; B———浓度的函数；A———平均流速与浆体浓度的函数。
式中A、B 是通过试验而确定的，它们将随浆体浓度及流速的变化而变化。
这个的浓度适应范围比上述任一公式都广泛，但此公式必需通过实际管道试验成果进行才能使用，因此，这公式不是一个可独立的公式。
总之，人们所希望的全浓度水力计式，目前正在研究与验证之中，尚未出现。
（二）自流管、槽输送自流管、槽水力计算，比压力输送要简单的多。
首先，浆体都属于牛顿型流体；计算的参数只是过流断而(通过临界流速确定)及敷设坡度两项。
目前，国内外用于输送的计算公式很多，在我国较常使用的有B.C 克诺罗兹、A.П.尤芬、邬尼格等公但多数人认为邬尼格公式较为符合客观实际，现将其择录如下：A 计算临界流速公式[next]B 计算过流断面公式圆管为Ql=Aυl(37) 矩形槽为Ql=mH2lυl(38)C 计算敷设坡度公式直线段敷设坡度：Jn=nJs (39) 转弯处敷设坡度：。
浆体输送管道技术全方位分析
浆体输送核心之流变技术及实验
目前，大颗粒输送高浓度、高压技术，流变与耐磨管材至关重要
1、粒径组成与流速、流变，在浆体管道输送中临界流速非常重要， 在浆体管道输送中临界流速非常重要。
国外浆体界著名学者杜兰德 、格拉弗、托马斯、瓦斯普、克诺罗兹 等，国内费祥俊、刘德中等人的研发出不同计算公式。
每个公式对于管径和临界速度的计算有差异,一些专家认为临界速度 采用计算公式可以采用，另外一些专家意见必须流变实验室出来的才能 合理应用，但是实验室及实验设备也不同，不具备出具国家权威报告资 质。
管道材质分四类，1、高分子管道包括橡胶、塑料等。2、无机非金属管道包括陶 瓷、碳化硅、铸石等。3、金属管道分为黑色、有色金属等。4、复合管道是一种材 料为基体,另一种材料为增强体组合而成的材料。
每个分类又分几百个品种，如金属类分普钢、合金钢、管线钢、不锈钢等。管线 钢又分X42-120钢级，钢级中又分钢种等，普钢又分Q235、Q345、Q390、Q420等， Q345分A、B、C、D，腐蚀包括介质、大气、水、土壤等又分化学腐蚀和电化学腐蚀。
浆体管道输送技术目前状况
• 浆体管道输送是上世纪50年代发展起来的一种新的运输方式。它是将 颗粒状的固体物料与液体介质混合输送，在管道中采用泵送的方式运输， 并在目的地将其分离出来。
• 目前国际、国内浆体管道输送发展状况总体来说，细颗粒物料长距离 高浓度浆体管道输技术在国内外较为成熟，但是此技术一直沿用50年代 的技术；
黄河流域来源于沙量很大的河流，在 河谷开阔、平缓的下游，泥沙大量堆积， 河床不断抬高，水位相应上升。年长日久， 河床高出两岸地面，成为“悬河” 。
每年大约有4亿吨泥沙淤积在黄河下游 河道内，河床逐年升高，下游河床一般高 出地面几米，最高处可达十几米，300多年来一直通过采用清理河道淤泥 的方式来保护堤坝，造成河床远高于地面的状况。
长距离矿浆管道输送发展和应用
长距离矿浆管道输送发展和应用摘要：固体物料采用管道水力输送是一种经济实用、运行可靠的运输方式，自上世纪五十年代以来，长距离高浓度管道输送得到长足发展，据不完全统计，至上世纪末，世界上已有22个国家建成近百条长距离浆体输送管道，总长度超过3500km，输送的品种达25种之多，年总输送固体量约1.5亿t。
关键词：矿浆管道输送、应用1、管道输送的优点：固体物料水力输送，尤其是高浓度浆体输送，相对于传统运输方式而言，有以下优点：建设周期短、投资少、运量大；维护简单，便于自动化控制，用人少，能耗小、运营费用低；受地形条件的限制少，易于克服自然地形的障碍；运输过程中无损耗、无泄漏、无污染，对环境和生态无影响，社会效益显著；管道输送不受气候条件的影响，均衡输送、安全可靠。
由于长距离管道输送的优点较为明显，因此，除了在石油、天然气系统长距离输送中广泛采用外，在冶金、有色金属、化工等行业也得到越来越广泛的使用。
2、RAMU红土矿项目的特点项目位于巴新马丹,由矿山、冶炼厂和长距离输送管线等三部分组成。
其中,矿山位于马丹西南75km；冶炼厂位于马丹东南55km的海边,与矿山相距约90km,长距离输送管线将矿山配制好的浆料输送至冶炼厂。
矿山为露天采矿，汽车运送至选矿厂，经过洗矿、选铬、旋流器分级、浓密机浓缩等一系列工艺，制成矿浆，送到冶炼厂进行浸出。
受当地交通运输条件以及自然环境的影响，修建公路运输成品矿浆的投资巨大，且运营费用高，因此，成品矿浆设计采用管道输送方式送至冶炼厂。
管道长度约为135km，起点标高约为706m，终点标高约为25m。
3、基础资料3.1 矿浆输送方案的确定3.1.1 试验为了满足本项目的长距离管道输送设计，前期进行了大量的试验研究和分析工作。
进行了环形管路试验，采用红土矿褐铁矿、残积矿的不同浓度矿浆进行试验，试验用环形管路的直径分别为26.6mm和53.1mm。
取得了大量的试验数据，为以后进行的咨询、设计工作提供了依据。
矿浆输送及计算课件 (一)
矿浆输送及计算课件 (一)矿浆输送及计算课件是针对矿山工业的一个重要的培训课程。
这个课程主要是通过理论和实际操作来培训矿山工人如何处理和输送矿浆。
下面就来详细介绍一下这个课程的内容。
1. 矿浆的特性和分类矿浆是指矿石经过磨矿、浸出或氰化后得到的稀浆状物质。
在这个课程中，首先会介绍矿浆的特性和分类。
矿浆的特性包括浓度、黏度、比重、酸碱度等等。
这些特性会影响矿浆的输送和处理方式。
矿浆的分类有很多种，比如根据破碎程度分为磨矿和非磨矿，根据黏度分为稀矿浆和浓矿浆等等。
了解矿浆的特性和分类对矿山工人的矿浆处理和输送有很重要的指导意义。
2. 矿浆输送原理和方法接下来，课程会介绍矿浆输送的原理和方法。
矿浆输送是指将矿浆从矿山采出地点输送到矿浆浓缩、脱水、干燥等处理设备的过程。
矿浆输送有很多种方法，比如重力输送、机械输送、液力输送和气力输送等等。
每种输送方式都有其适用的场合和优缺点。
通过学习矿浆输送原理和方法，矿山工人可以选择最适合的输送方式来提高工作效率和减少能源消耗。
3. 矿浆输送流量的计算在矿浆输送的过程中，流量的计算是非常重要的。
因为矿浆的流量大小会直接影响矿浆的输送效率和成本。
课程中会介绍一些矿浆流量的计算方法，比如传输系数法、动力学模型法和数值模拟法等等。
通过这些方法，矿山工人可以根据实际情况来预估矿浆的流量，并选择适当的输送设备和方案，从而提高工作效率和降低成本。
4. 矿浆输送过程中的安全问题在矿浆输送过程中，安全问题是比较突出的。
因为矿浆输送过程中，有可能会出现泵爆裂、管道堵塞、泄漏等危险情况。
因此，在课程中，也会介绍一些矿浆输送过程中的安全注意事项，比如对泵和管道进行定期检查和维护、设置安全限制水位和防止泵空转等措施。
这些注意事项可以提高工作安全性，减少事故的发生。
综上所述，矿浆输送及计算课件是一门非常实用的矿山工业课程。
通过学习这个课程，矿山工人可以了解矿浆的特性和分类、掌握矿浆输送的原理和方法、学习矿浆流量的计算方法、了解矿浆输送过程中的安全问题。
水和矿浆的输送
第八章 水和矿浆的输送对于湿法选矿，水是生产赖以进行的介质。
在选矿过程中，凡是有水参与的作业，又通常是以矿浆形态进行的。
因此，要保证持续正常的选矿生产，就必须妥善解决好水和矿浆的供、排和输送问题。
第一节 自流输送和压力输送选矿厂中水和矿浆的水力输送，一般采用两种方式：自流输送和压力输送。
生产实践中还经常采用这两种方式组合而成的所谓混合输送。
一、自流输送自流输送又叫无压输送。
它是利用流槽或管道的自然坡度，依据水或矿浆自身的重力作用，由高出流往低处。
自流输送通常都是没有充满管道的非满管流，输送中的水和矿浆具有自由表面，因而可以选用流槽。
自流输送的优点是不需要动力，不宜堵塞，便于疏通，维护简单。
1、临界流速自流输送的临界流速是对矿浆一类的固液混合流体而言的一个概念。
矿浆在流动中，能使其中的矿粒不沉淀下来的最小流速叫做临界流速。
临界流速的大小同矿粒的比重、粒度、形状及矿浆的浓度等因素有关，并且受管渠断面大小、断面形状，以及内壁粗糙程度的影响，一般要通过实验或经验公式计算确定。
2、临界坡度当管渠中的矿浆流速等于临界流速时，管渠所具有的坡度叫做临界坡度。
临界坡度是保证自流输送不发生淤塞的最小坡度。
表8—1列出了与粒度相关的流槽最小坡度的数直。
表8—1 流槽输送的最小坡度注：表中mm 是毫米的单位符号，前边的m 表示1/1000，即1/1000m=1mm表8—1中的数值适用于比重为2.7的矿粒。
当比重不同时，表中所列的最小坡度直还应乘以系数β加以修正。
系数β可按下列公式计算：217.21⎪⎭⎫⎝⎛--=δβ （8—1）式中 δ——矿浆中矿粒的比重 二、 压力输送如果要把低处的水或矿浆扬送到高处，或者管渠的坡度不能满足自流输送临界坡度的要求时，则必须采用压力输送（又叫有压输送）。
压力输送时，水或矿浆在外力作用下充满管道流动，流动所需要的能量由输送设备提供。
由于压力输送中，水或矿浆是没有自由表面的满管流，因此不能使用流槽。
矿浆管道输送临界流速试验研究
矿浆管道输送临界流速试验研究许振良;蔡荣宦;武日权;王铁力【摘要】In order to accurately calculate the critical velocity of slurry pipeline transportation,the influence of slurry concentration,pipeline diameter,slurry size distribution and slurry density on the critical flow velocity was analyzed according to previous experimental data,and the mechanism was elucidated.The results show that with the increase of slurry concentration and pipeline diameter,the critical velocity increases,while the critical velocity decreases gradually with the increasing of particle size and diameter ratio.On the basis of previous studies,a new model for calculating critical velocity and a new definition on critical velocity are proposed.It is fitted by dimensional analysis and verified by experiment.The maximum error between calculated value and measured value is 2.69％,and the average error is 1.29％.The average error of measured critical velocity and tested value from three famous scholars are4.18％,10.25％,11.45％,respectively.The average error of the new formula to verify the calculation of critical velocity is less than 12％,which meets the prediction of critical velocity.%为了精确计算矿浆管道输送的临界流速,根据前人试验数据,分析了浆体浓度、管道直径、浆体粒径组成及浆体密度等对临界流速的影响,并进行机理分析.在研究前人计算临界流速公式的基础上,提出计算临界流速公式新模型及临界流速的新定义,通过量纲分析拟合出临界流速计算新公式,并对新公式进行验证.结果表明,临界流速随着浆体浓度和管径的增加而增大,随颗粒粒径和管径比值的增大而减小.本文的试验临界流速实测值与计算值最大误差为2.69％,平均误差为1.29％;文献中试验的临界流速实测值与计算值平均误差分别为4.18％、10.25％、11.45％;临界流速计算新公式平均误差均在12％以内,满足稀悬液浆体管道输送临界流速的预测要求.【期刊名称】《洁净煤技术》【年(卷),期】2018(024)003【总页数】5页(P139-143)【关键词】矿浆管道;水力输送;临界流速;量纲分析【作者】许振良;蔡荣宦;武日权;王铁力【作者单位】辽宁工程技术大学矿业学院,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学矿业学院,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学矿业学院,辽宁阜新123000;中煤科工集团武汉设计研究院有限公司管道输煤所,湖北武汉430070【正文语种】中文【中图分类】TV1420 引言近年来，矿浆管道输送发展迅速，多条运量大、距离长的浆体管道已在设计和施工阶段，其中包括我国正在建造的神渭输煤管道，全长727 km，设计年输煤能力10 Mt[1]。
充填相关计算公式
充填相关计算公式1.采矿要求充填能力：Q n=k Q k Z/γ，式中Q n 为充填能力；Q k为日产矿量；γ为矿石密度；k为采充时间不平衡系数；Z为采充与作业不平衡系数。
2.选厂供砂能力：Q s=Q kγ1÷δ，式中Q s为供砂能力；Q k为日产矿量；γ1为全尾砂产率；δ为尾砂密度。
3.充填输送管径与料浆流速的关系式V=Q／（3600×π／4×D2），式中V为料浆流速；Q为充填料浆流量。
4.充填倍线（H+L）/H=γ/1.20i，式中（H+L）/H为管道总长与垂直管道高度之比，即充填倍线。
5.压力损失i=4/D×﹙4/3τ0+8v/DμB﹚6.充填体强度变化率7.砂仓容量的确定V =V y /K, V 为砂仓总容积；V y 为砂仓有效容积；k 为砂仓容积利用系数，一般取0.8-0.95。
V y=q /ρ, q 为日产矿量，ρ为矿石密度。
8. 充填空区计算a m Q R Q k cc C /7.630万=÷=γ 式中： C Q ——矿山年充填量，万m 3/a ；Q ——矿山采矿生产能力，a t Q /200万=；CC R ——井下采充比，CC R =0.9；k γ——矿石/尾砂密度，k γ=2.68t/m 3。
9. 尾砂年产量TT 0TT R Q Q ∙=式中：TT Q ——尾砂年产量，万t/a ；0Q ——矿山采矿生产能力，TT R ——选厂尾砂产率，%。
10. 充填尾砂量a m Q K K Q C T /8.87**321万==式中：T Q ——年充填尾砂量，万m 3/a ；K 1——尾砂脱水浓缩系数，K 1=1.15；K ２——充填材料流失系数，K ２=1.02；11. 尾矿输送临界管径计算克诺罗兹公式：β43248.21(2.0l Z l l D M D Q +=MZ ——重量砂水比，β——固体物料比重校正系数，17.21--=t γβDl ——临界管径， 12. 临界流速计算临界流速采用克诺罗兹公式计算克诺罗兹公式：式中：M z ——重量砂水比，砂重/水重×100；β——固体物料比重校正系数；当γt ≤2.7t/m 3时，β=1； 当γt ≤2.7t/m 3时，17.21--=k γβD 1——临界管径。
矿浆输送及计算.
砂泵的正确选择方法
3、根据液体介质性质，确定清水泵，热水泵还油泵、 化工泵或耐腐蚀泵或杂质泵，或者采用不堵塞泵。 安装在爆炸区域的泵，应根据爆炸区域等级，采用防 爆电动机。 4、振动量分为：气动、电动(电动分为220v电压和 380v电压)。 5、根据流量大小，选单吸泵还是双吸泵：根据扬程高 低，选单吸泵还是多吸泵，高转速泵还是低转速泵(空调 泵)、多级泵效率比单级泵低，当选单级泵和多级泵同样都 能用时，宜选用单级泵。 6、确定泵的具体型号，采用什么系列的泵选用后，就 可按最大流量，放大5%——10%余量后的扬程这两个性能主 要参数，在型谱图或系列特性曲线上确定具体型号。
砂泵选择与计算
b 电动机功率
P——所需电动机功率，kW; Po——泵的轴功率，kW; η z——传动效率，皮带传动η z=0.95；直接传 动η z=1.0； K——安全系数，当Po≤40kW时,K=1.20；Po＞ 40kW时，K=1.10.式中砂泵选择与计算
E 砂泵性能的调节 当砂泵的扬程的扬量不能适应设计要求时，可以通过 改变泵的转数和排出管直径进行调节，但调他范围不可超 过产品样本上所给定的允许范围，其计算公式如下： a 泵的扬量与其转数成正比
砂泵的正确选择方法
7、泵型号确定后，对水泵或输送介质的物理化学介质近似 水的泵，需再到有关产品目录或样本上，根据该型号性能 表或性能曲线进行校改，看正常工作点是否落在该泵优先 工作区?有效NPSH是否大于(NPSH)。 8、确定泵的台数和备用率：对正常运转的泵，一般只 用一台，因为一台大泵与并联工作的两台小泵相当，(指扬 程、流量相同)，大泵效率高于小泵，故从节能角度讲宁可 选一台大泵，而不用两台小泵，但遇有下列情况时，可考 虑两台泵并联合作：流量很大，一台泵达不到此流量。对 于需要有50%的备用率大型泵，可改两台较小的泵工作，两 台备用(共三抬)。对某些大型泵，可选用70%流量要求的泵 并联操作，不用备用泵，在一台泵检修时，另一抬泵仍然 承担生产上70%的输送。 9、对于输送粘度大于20mm2/s的液体泵，一定要把以水 实验泵特性曲线换算成该粘度的性能曲线，特别要对吸如 性能进行认真计算或较核。
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砂泵选择与计算
表3
各种管件折合长度
砂泵选择与计算
表4 比阻系数A值
注：表中所示等比数列铸铁管指标，钢管指标为表中值的75%、
砂泵选择与计算
C 砂泵由扬送矿浆折算清水扬程
式中 Hk——砂泵由扬送矿浆折算成清水扬程，m； Hs——由砂泵性能曲线上查出的清水扬程，m； Kh——矿浆浓度影响的扬程降低率，查表5， 也可按下式计算 Kh=1-0.25Cw （3a） Cw——矿浆浓度(质量计)，%； Km——叶轮磨损后扬程折减系数，一般取0.8~0.95； ρp，ρw——符号意义同前。 计算结果必须使选择的砂泵Hk≥所需的Hj。
砂泵选择与计算
造矿厂常用的砂泵有普通型砂泵和油隔离泥浆泵。 一、普通型砂泵 (一)类型 （1）PS型砂泵，系卧式侧面进浆离心式砂泵，用寺输 送选矿厂矿浆、重介质选矿的工作介质等，输送矿浆时最 大浓度可达60%~70%(质量计)。轴封采用低压填料形式，工 作时需通入少量清水润滑冷却；采用压入式配置，泵轴中 心线低于矿浆面1m上； （2）PH型砂泵，系卧式单级单吸悬臂式离心灰渣泵， 可输送含有砂石(最大粒度不超过25mm)的混合液体，可允 许微量粒径为50mm左右的砂石间断通过。轴封采用一般填 料密封，工作时注入高于工作压力98kPa的轴封清水。 （3）PN型砂泵，系卧式单级单吸悬臂式离心泥浆泵， 用于输送矿浆，其浓度(质量计)的最大值为50%~60%。轴封 采用一般填料，工作时注入高于工作压力98kPa的轴封清水。
砂泵选择与计算
或
QK ① 出口管直径 d=hu
0.785v
Q——所需输送的矿浆量（m3/h）； K——矿浆波动系数，K=1.1——1.2； d——砂泵出口管径（m）； v——矿浆临界流速（m/s），与矿浆浓度、矿石 密度和矿石平均粒度有关，表1。
砂泵选择与计算
表2
压力管内矿浆最小流速概略值
砂泵选择与计算
（7）PWF型泵,系卧式单级单吸悬臂式离心耐腐蚀污水 泵，适用于排送酸性、碱性或其它腐蚀性污水，液体温度 在80℃以内；需密封，其清水压力高于工作压力 49~98kPa(0.5~1.0kg/cm2)有两种密封：防止有毒性、强腐 蚀性液体外漏的机械密封(单端面)和一般填料密封。 （8）长轴立式离心泵(俗称长轴泵)系输送选矿厂的矿 浆、煤浆及各种浮选泡沫和中矿产物的专用泵，也可输送 其它液体和污水，是大型浮选厂生产中不可缺少的配套设 备之一，可使浮选厂实现回路的灵活控制。 （9）泡沫泵，属立式离心砂泵，有消泡作用，消泡率 一般在75%以上，可用于浓缩脱水前消泡输送，减少浓缩溢 流中的金属损失，又可用于泡沫产物的输送。
矿浆输送及计算
矿浆输送方式
自流输送：依靠高度差，使矿浆的势能产生矿浆流动的动 能，克服摩擦阻力，实现矿浆的搬运过程。常用的设备有 耐磨管道、砖石槽、混凝土或钢筋混凝土渠等。 压力输送：依靠泵将电能转化为矿浆的动能，克服势能和 摩擦阻力，将矿浆输送到另一处。常用的设备有泵、耐磨 guan'da耐压管道等。 混合方式输送：压力输送和自流输送相结合的方式。
砂泵选择与计算
b 电动机功率
P——所需电动机功率，kW; Po——泵的轴功率，kW; η z——传动效率，皮带传动η z=0.95；直接传 动η z=1.0； K——安全系数，当Po≤40kW时,K=1.20；Po＞ 40kW时，K=1.10.
砂泵选择与计算
B 砂泵扬送矿需要的总扬程计算 Hj——砂泵扬送矿浆折合为清水后所需的总扬程,m; H——需要的几何高差，m; h——剩余压头，一般为2m左右； ρ w——水的密度，t/m3; ρ p——矿浆密度，t/m3; L——包括直管、弯头、闸门、三通等阻力折合为直管的总长 度，m;查表3； i——管道清水阻力损失，可按i值表选取，也可按下式计算 i=Aq2v (2a) qv——矿浆流量，m3/s; A——比阻系数，查表4。 式中
砂泵选择与计算
（二）普通型砂泵的计算 砂泵的计算应根据所输送砂浆的性质(如物料粒度、密 度、硬度、矿浆浓度、粘度和腐蚀性等)来确定砂泵的类型， 然后再根据输送的矿浆量、扬程和管道阻力损失等具体条 件选定砂泵规格。确定管道直径及输送矿浆流速 A 确定管道直径及输送矿浆流速 确定适宜的矿浆流速是砂浆压力输送水力计算的重要 环节，影响临界流速的因素很多，难于找到一个适合于各 种砂石性质、浓度、粒度和流经管径等的计算公式。对于 长距离，高浓度管道输送的临界流应通过试验确定。压力 略经验值见表2.
砂泵选择与计算
表5 扬程降率Kh值
注：ρo为矿石密度,t/m3。Biblioteka 砂泵选择与计算
D 砂泵所需功率计算 a 泵的轴功率
式中
Po——泵的轴功率，kW； η ——泵的效率，查泵的清水性能曲线； Hs——由砂泵性能曲线上查出清水扬程，m; ρ p——矿浆密度，t/m3； qv——砂泵输送的矿浆量，L/s；
砂泵出口管径(临界管径)按式1计算。
砂泵选择与计算
根据DL选取标准管径D，此时矿浆的实际流速υ =qυ /(0.785D2),要 求υ ＞υ L。 式中 qυ ——输送的矿浆量,m3/s; DL——临界管径,m; υ L——矿浆临界流速,m/s; 可参照表1和表2. 表1 压力管内矿浆临界流速概略经验值
砂泵选择与计算
（4）PNJA、PNJFA型砂泵，均系卧式单级单吸离心式衬 胶泵。PNJFA型专供输送含有腐蚀性矿浆之用。它们可用 于输送种类矿浆，但不宜输送含有尖角固体颗粒的矿浆。 输送矿浆最大浓度不得超过65%(重量计)，温度不得超过 60℃，采用压入式配置，需清水密封。 （5）PNL型砂泵，系立式单级吸离心泥浆泵，可用于选 矿厂输送矿浆，其浓度(质量计)的最大值 为50%~60%。 （6）PW型泵，系卧式单级悬臂式离心污水泵，适用于 输送80℃以下带有纤维或其它悬浮物的液体和污水，但不 宜用于输送酸性、碱性以及能引起金属腐蚀的化学混合物 液体。为防止污水沿轴漏出，需要清水水封，其压力应高 于泵出口压力。