三相流管道输送技术研究

管道运输的应用越来越广泛，在工程船舶中，绞吸式挖泥船的输泥就是山管道来完成的。现在作业中的绞吸式挖泥船以固-液两相流输送泥浆，其输送距离都不长，这使得某些工程无法施工。采用传统方法延长排距投资费用巨大，并且使用不灵活。气-固-液三相流管道输送是一门刚刚兴起的新技术，本课题研究的目的就是要将三相流管道输送技术应用到绞吸式挖泥船的输泥中，以延长其输送泥的距离。 三相流管道输送就是将压缩空气以某种方式加入到两相流管道中，利用其减阻和助推作用来延长排距。本文首先对三相流管道输送进行了理论研究，利用流动的基本方程推导出了管道内三相流动的阻力计算模型，并进行了求解。理论计算的结果表明，压缩气体的作用不会使管压发生大的变化。此外分析了利用三相流管道输送延长排距的可行性和优越性。 为了弄清楚三相流管道输送的基本规律，就必须在试验台上进行模型研究。本文根据实船排泥管内的流动型态，对原型与模型的相似关系进行了分析，得出了在管道相似中主要是阻力相似的结论，这是设计试验台和指导模型试验的依据。 本文开发了用于实验数据采集的微机检测系统。包括系统的总体设计，智能仪表的选择和设计，以及用Visual C++开发上位机监控软件。该系统在试验中得到了应用。 由于气体加进管中时状态会直接影响管内的流动型态，因此探索合适的加气方式是本课题要解决的关键问题。为了保证气体加入到管中后管压降不增大，先后设计出多种加气喷嘴在试验台上进行了加气输送试验，最后筛选出旋转射流水气混合喷射加气方式作为研究重点。利用旋转射流水气混合喷射加气喷嘴进行了大量不同参数下的对比试验，通过对实验结果的分析，得出了合理的加气参数。 根据模型试验的成果，利用相似关系，设计了实船管道加气输泥的加气装置，利用该套装置在400m3/h绞吸式挖泥船上进行了三相流管道输送的应用试验，对实验结果进行了分析处理，结果表明利用三相流管道输送延长排距是切实可行的，研究到达了预期目标。