高濃度水煤漿的流變特性和滑移特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、大規(guī)模高效氣流床煤氣化技術(shù)的發(fā)展，要求其達(dá)到更高的日處理能力和碳轉(zhuǎn)化率。這就決定了所使用的水煤漿要具有較高的濃度、較好的可泵性和霧化特性，而這些特性又直接取決于水煤漿的流變性。因此，開(kāi)展高濃度、大容量漿態(tài)非牛頓流體的流變特性、滑移機(jī)理和流動(dòng)規(guī)律等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文通過(guò)理論分析和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，系統(tǒng)地研究了高濃度水煤漿的流變特性及其在管道輸送過(guò)程中出現(xiàn)的滑移現(xiàn)象和機(jī)理。 在理論分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)

2、多管徑管流試驗(yàn)，研究了高濃度水煤漿管道流動(dòng)的流變特性和滑移的影響，分析了滑移現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)理，提出了一種新的滑移速度修正模型，成功地對(duì)水煤漿流動(dòng)過(guò)程中滑移的影響進(jìn)行了修正，并得到了水煤漿的真實(shí)流變特性。結(jié)果表明，在低濃度時(shí)水煤漿具有牛頓流體的性質(zhì)，隨著濃度的增加漿體呈現(xiàn)出非牛頓流體的性質(zhì)(剪切變稀或剪切增稠)。水煤漿的管內(nèi)流動(dòng)存在一個(gè)屈服應(yīng)力，且濃度越高，屈服應(yīng)力越大，漿體流動(dòng)都需要克服一定的剪切應(yīng)力。流變模型可用有屈服冪率或Hersch

3、el-Bulkey方程描述，低濃度時(shí)符合賓漢體模型。 滑移現(xiàn)象是水煤漿類(lèi)懸浮液固有的特殊流動(dòng)現(xiàn)象，表現(xiàn)為流動(dòng)過(guò)程中在固體壁面處出現(xiàn)一層只有連續(xù)相而無(wú)分散相的薄層。本文提出了滑移現(xiàn)象產(chǎn)生的條件，即只有壁面剪切應(yīng)力超過(guò)一臨界壁面切應(yīng)力以后才會(huì)產(chǎn)生滑移速度并出現(xiàn)滑移現(xiàn)象；并首次獲得了濃度為67.1％和68．2％的兗州煤水煤漿的臨界剪切應(yīng)力值分別是6.31Pa和20.35Pa。在壁面切應(yīng)力一定的情況下，滑移引起的附加流量隨管徑的增加而減

4、小。 在分析水煤漿流動(dòng)過(guò)程中的滑移現(xiàn)象和滑移速度的基礎(chǔ)上，通過(guò)非牛頓流體理論，首次導(dǎo)出了水煤漿流動(dòng)過(guò)程中滑移層厚度的簡(jiǎn)化公式。試驗(yàn)結(jié)果表明，滑移層厚度和煤顆粒的平均粒徑大致在相同數(shù)量級(jí)內(nèi)，且水煤漿流動(dòng)過(guò)程中，滑移層厚度從產(chǎn)生到最終穩(wěn)定有一個(gè)隨剪切速率的增加先增加后減小并逐步穩(wěn)定的過(guò)程。 文章的最后通過(guò)理論分析和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，借助旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，分析了不同煤種水煤漿的流變特性，指出溫度、濃度、剪切速率、煤種和添加劑等因