固液两相流设计渣浆泵

固液两相流设计渣浆泵

甘肃工业职工大学

秦勇

本文通过固液两相流的动量方程,初步分析了固液两相流的特点,并简单介绍了应用固液两相流设计渣浆泵的有利之处。1　离心泵叶轮中固液两相流分析1.1　固液两相流的动量方程

假设固相由均匀颗粒组成,忽略颗粒之间的作用力:液相作为理想流体处理。由于固液各相的速度场不同,采用两相流体模型,分别建立固液两相流体的动量方用Cv 表示固液两相流体的体积浓度,则在任一体积为V 的两相流体中,液相的体积为(1-Cv )V 。因此液相的动量方程为:D V _f Ds =f f _-△P P f +

Fs

_(1-Cv )ρf

(1)固相和液相在两相流场中同一位置所受压力相同,因此颗粒所受压力亦可用液相类似的方法处理,同时根据动量迭加原理,可得到固相动量方程:

(1+C ρf ρs )D V _s Ds -C ρf D s D V _

f Ds =f _s -△P P s +1Cv ρs

F _ds (2

)

式中:V _

f —液相的速度向量ρf —液相的密度fs _—单位质量固体的质量力

Vs _

—固相的速度向量 ρs —固相的密度

Fdf =Fds —单位体积两相流体中固相和液相之间的作用力

C —系数,对于圆球C =1/2 P —固体颗粒单位体积所受压力1.2　研究叶轮中固液两相流体的相对运动,则对于液相有:

D W _

f Ds =f f _-△P

P f +

F d f _(1-Cv )ρf

(3)对于固相有:

(1+C ρf ρs )D W _s Ds -C ρf D s D W _

f Ds =f s _+△P P s +1Cv ρs

F _ds (4)

式中:W _f —液相的相对运动速度 W _

s —固相的相对运动速度

对于(3)(4)二式各项在圆周、径向等方向的分量进行分析可得:固液两相在叶轮流道中流动属于分离流动,即固液两相的速度场是不同的。当固相密度大于液相密度时,固相相对速度及其分量比液相的大,颗粒越粗,它们之间的差值越大:但是固相的绝对速度圆周分量小于液相。沙里亚用高速摄影机拍摄了直径为7.4mm 的钢球和直径7.5mm 的铝球在叶轮水流的运动,分别考察了在1.29Qn 、Qn 、0.53Qn 等工况,得出无论是小流量、额定流量还是大流量均符合这一规律。2　两相流设计的渣浆泵的特点2.1　效率高

由于渣浆泵的自由通过直径加大,叶片数减小,同时内部间隙加大,加上固体的撞击和磨损,摩擦系数加大,机械效率和容积效率必然下降。通常容积效率和机械效率变化范围不大,占的比重也比较小,所以水力效率的变化是主要的,直接影响泵的效率。但是按照两相流设计的渣浆泵的叶型和流道是按照水流的真正速度场设计的,能够最有效地转换能量,而且在一定条件下,水力效率不仅不会下降,反而会有所上升。使渣浆泵输送介质的效率在很大范围内都高于清水。当然如果固体的浓度很高,流量百分比很大,绕流阻力损失占的比重加大,就不一定仍然高于清水,但是实验结果表明,当矿物浆的重量浓度达到50%左右的时候,效率仍然高于清水的效率。2.2　使用寿命长

按两相流设计可以有效地转换能量,减轻磨蚀。从汽蚀破坏的角度来看,两相流设计泵的叶型和流道是按两相流中水流的速度场进行计算的,其压力场也是可以控制的。因此按两相流设计的渣浆泵在实际变工况运行中,很少会发生两相流汽蚀破坏,而是越磨越光,没有出现鱼鳞状或蜂窝状的破坏形式。

从两相流运动方程可以看出,如(下转第17页)

(上接第24页)果用很高速度输送固体,固液两相运动的速度差可以很小,其速度场和压力场变化的规律近于清水泵,就容易获得汽蚀性能良好的渣浆泵,而且速度变化率易于一致,撞击磨损大大减小,泵的使用寿命就可以大大延长。

2.3

适于高浓度水力输送

固体水力输送的载体是水,耗水量的大小直接

影响到水力输送的竞争能力从输送固体的角度而言,浓度当然是越高越好;对输送物料的主要设备渣浆泵来说,随着固体浓度的升高,不仅水力性能大幅度下降,而且经常容易发生事故。两相流设计渣浆泵来说,随着固体浓度的升高,不仅水力性能大幅度下降,而且经常容易发生事故。两相流设计渣浆泵本身就是按照一定的浓度设计的,并且设计浓度可以取的很高,水力性能也不会下降。这对于工业部门的节水有着重要意义。

(参考文献略)

对我区发展黑木耳生产

的几点建议

天水市北道区农技中心张保田何恩光

我区自70年代段木栽培黑木耳,至今已有近30年的栽培时间。年产黑木耳一直保持2.7万k g 左右(干品),是我区东南6乡广大农户的主要经济来源之一。但随着1998年我省封山育

林政策的实施,段木栽培黑木耳生产

将成为历史。笔者认为我区今后发展黑木耳生产应做好以下几方面的工作:1加强领导,政策扶持我区黑木耳生产在段木栽培阶段基本上是自由发展,每年大约栽培30000架左右,需菌材约六万方,且主要来自国有森林。由于我省封山育林政策的实施,菌木来源将基本堵绝,今后黑木耳生产必须走袋料栽培之路。要实现这一飞跃性的转变,就需要政府部门加以引导。因此,应尽快成立区食用菌生产领导机构,下设研究所,推广管理站,栽培示范场,负责全区袋料栽培黑木耳技术的宣传培训、指导和菌种供应等。在发展初期,银行应给耳农提供一定数量的低息贷款,加以扶持,以确保我区黑木耳生产长期、稳步、协调发展。2推广袋料裁培技术黑木耳袋料栽培技术在全国各地已悄然兴起,地沟栽培,暖棚栽培等高产技术已得到广泛应用,而我区则将各种农作物秸杆和农副产品下脚料仍做为垃圾焚烧,或倒入河沟,浪费了大量的自然资源。随着段木栽培的停止,袋料栽培已势在必行。我区应尽快组派人员赴有关省区学习黑木耳袋料栽培的先进技术。并通过研究示范,重新组装配套成适合我区的高产栽培技术,为我区黑木耳袋料生产的推广从技术上提供必要条件。3加强菌种管理我区木耳菌种一直从外地购进。近几年在耳区

也有一些个体户从事菌种生产销售。但由于生产者技术水平较低,缺乏系统的生产理论知识,以致引进菌种性状不明,转管代数不清,生产条件差,操作

不严格,菌种质量存在重大问题,坑农害农情况时有发生,减产绝收户不断出现,由此引发的经济纠纷为数不少。因此,在今后的黑木耳菌种生产中,应严格按照农业部颁发的《食用菌暂行管理条例》中的有关条款,对全区菌种市场加以清理整顿,采取关、停、转、并的方法,使菌种生产走上规范化发展的道路。并将母种的生产权划归区级以上推广研究机构,栽培种的生产权划归乡级以上推广机构,以杜绝伪劣菌种上市。4引进培育优良菌株菌种的优劣是木耳生产高产高效的首要条件。生产中应不断引进培育,筛选出适宜我区气候

条件和袋料栽培的高产优良菌株,供应市场。并积极引进推广毛木耳,黄背木耳等品种,多品种,多方位发展我区木耳生产。5加强技术网络建设在我区木耳生产中,应充分发挥科学技术的作用,建立健全研究科技网络,实行以国有科研推广机构为主体,科普协会为辅的发展思路,形成多层次,多方位的研究推广机构,促进科技成果转化,开展科研推广指导一条龙服务,把新技术、新成果迅速传播到千家万户,使我区木耳生产有大的突破。