浆体管道结垢机理及防止措施的研究

摘要

管道运输的应用已经有一百多年的历史,伴随着管道运输的广泛应用,管道结垢问题成为了制约管道运输发展的重要问题。管道结垢轻则使管道内径变小,单位流量减少,达不到预期流量的要求,单位能耗增大,造成运输成本的增加;重则造成管道堵塞,管道报废,既对生产造成巨大影响,又是资源的巨大浪费。正是基于管道结垢的严重危害性,很多专家学者和工程技术人员力图在管道设计、管道运输对象、管道铺设环境、管道输送的控制等方面减少管道结垢几率,在管道使用期间进行检测、定期除垢。本文根据前人的研究成果,在充分理解浆体管道输送主体的基本性质和垢物的基本性质的基础上,分析了浆体管道结垢的机理,并列举了一些国内外防垢、除垢的方法,提出了控制流速防垢除垢法,并对该法的可行性进行了分析,旨在探索一种一劳永逸的防垢除垢方法,实现管道运输的更好发展。

目录

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摘要

Abstract

1 绪论

1.1 管道水力输送的发展

1.2 管道水力输送的特点

1.3 管道输送方面的理论研究成果

1.4 本文研究的背景及内容

2 基本理论

2.1 固液两相流的基本理论

2.1.1 粒状物料的基本性质

2.1.2 浆体的基本性质

2.1.3 固液两相流的流动特性

2.1.4 固体颗粒与流体的相对运动

2.2 污垢的基本理论

2.2.1 污垢的形成过程

2.2.2 几种典型的结垢曲线

2.2.3 污垢受力分析

2.2.4 经典污垢理论模型

3 管道结垢机理分析

3.1 固体颗粒对结垢的影响

3.1.1 形状与粒径

3.1.2 固体颗粒沉降

3.1.3 细颗粒絮凝与聚凝

3.1.4 颗粒的受力

3.1.5 颗粒的粒度分布

3.2 浆体的浓度对结垢的影响

3.3 浆体的流速对结垢的影响

3.4 化学物理反应对管道结垢的影响

3.5 其它因素对结垢的影响

4 现有管道的防垢与除垢措施

4.1 管道防垢措施

4.1.1 物理防垢措施

4.1.2 化学防垢措施

4.1.3 其它防垢技术

4.2 管道除垢技术

4.2.1 高压水射流除垢

4.2.2 Pig 除垢技术

4.2.3 化学除垢技术

4.2.4 机械除垢方法

4.2.5 超声波除垢方法

4.3 防垢除垢方法的评价

5 控制流速达到防垢除垢的可行性分析

5.1 理论分析

5.2 理论推理过程分析

5.2.1 水平管道内各个质量的确定

5.2.2 动量交换过程中浆体速度的改变量分析

5.2.3 动量交换过程中的附加压力ΔP 引起的浆体速度的变化分析

5.2.4 对 k_1 取值的分析

5.2.5 垢物受力分析及运动分析

5.3 考虑防垢除垢前提下界限速度的计算方法

5.3.1 考虑附着力影响下的堆积速度计算过程

5.3.2 浮游界限速度的计算过程

5.3.3 计算流程图

5.3.4 计算过程验证

5.4 实例应用

5.4.1 美国黑迈萨输煤管道系统

5.4.2 尖山铁精矿浆体管道输送系统

结论

参考文献

附录A 浆体冲刷垢物过程的示意图

附录B 速度求解过程

作者简历

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