高压输送管道中高固多相黏稠物料流动显示方法

　　1　引言

　　文中的“高固多相黏稠物料”指工业生产过程中产生的在常压下不具有流动性的高浓度多相混合废弃物(如煤炭行业的原生煤泥,给排水行业的脱水污泥,石化行业的油渣、油泥,有色金属行业的赤泥等)。“高固”即高浓度———现有生产工艺中所能获得的固体质量浓度的最大值,以符合“减量化原则”,最大程度减小体积和质量;“多相”———至少包括两种以上固相和液相,一般还可能含有气相。

　　作为一门新兴的综合性技术,高固多相工业废弃物的管道输送涉及流体力学、流变学、多相流等多门学科。就目前的输送系统而言,仅凭所能提供的较高压力来实现高固多相黏稠物料的管道输送,缺乏工程设计的理论基础及测试手段,输送系统设计停留在经验设计的阶段,系统参数选择盲目性大,可能导致输送失败或无功功率过大。

　　开展高固多相黏稠物料流动显示的研究,对于揭示多相流的形成机理和运动规律、完善多相流的基础理论与测试方法具有重要意义,它可为高固多相工业废弃物管道输送和处置系统的设计提供理论依据,完善新产品开发及其推广应用,推动高固多相工业废弃物管道输送及处置技术的发展,从而有利于高固多相工业废弃物无害化、资源化处置的有效实施。

　　2　流动显示技术及其方法

　　流动显示又称流场可视化,它的任务是使流体传输现象可视化。研究流场可视化的目的就是使流体在传输的过程中能够观察到流场的形态。通过流动显示实验,可以了解复杂的流动现象,探索其物理机制,为人们发现新的流动现象,建立新的概念和物理模型提供依据。流动显示是了解流动特性并深入探索其物理机制的一种最直观、最有效的手段,而且流动显示技术本身也是解决实际工程问题的重要手段[1]。

　　现阶段的流动显示方法按原理可分为光学法、过程层析成像法、放射射线法、相关法、微波法、磁核共振法和超声波法等[2]。

　　2·1　光学法

　　流动显示的光学方法通常称为无介入或无干扰的方法。任何光学方法都是建立在光波和流体流动相互作用的基础上,光线由于这种相互作用而发生变化,并带出有关流动状态的信息。其中,比较有代表性的是粒子成像测速技术。

　　应用光学法的测量精度高,又是非接触式测量,因而应用前景较好。但其测量仪器精密、昂贵,操作不易,对环境要求高,且运用光学法测量,需要激光穿过流场,故要求管壁透明,被测流固相浓度适宜。

　　2·2　过程层析成像法

　　过程层析成像法(PT),是一种以两相流或多相流为主要对象的过程参数分布状况的在线实时检测技术。该技术利用围绕被测管道的传感器阵列,以非接触方式获取被测物场在不同观测角度下的投影数据,由计算机通过某种图像重建算法求得过流截面状况的二维可视化信息。