第28卷第20期中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)Vol.28No.20Jul.15,200848200年7月15日 Proceedings of the CsEE""2 08 Chin. Soc. for Elec E"文章編號(hào):02588013(2008)20004807中圖分類號(hào):0373文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A學(xué)科分類號(hào):47010濃度對(duì)水煤漿壁面滑移和流變特性的影響陳良勇,段鈺鋒,趙國(guó)華,劉猛(東南大學(xué)熱能工程研究所,江蘇省南京市210096)Effects of Concentration on Wall Slip Behavior and RheologicalCharacteristics of Coal Water SlurryCHEN Liang-yong, DUAN Yu-feng, ZHAO Guo-hua, LIU Meng( Institute of Thermal Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, Jiangsu Province, China)ABSTRACT: Experimental researches were carried out on a切應(yīng)力時(shí)才產(chǎn)生壁面滑移現(xiàn)象;臨界剪切應(yīng)力和屈服應(yīng)力隨pilot-scale slumy transportation apparatus to investigate effects濃度增加有相同的變化趨勢(shì),2者相對(duì)大小不同,導(dǎo)致滑移of volume concentration on slip flow of coal water slurry貢獻(xiàn)率隨壁面剪切應(yīng)力的變化呈現(xiàn)2種相反的趨勢(shì)濃度越(CWS) in pipes with different diameters of25,32,40and高,真實(shí)剪切粘度越大,非牛頓流體特性越顯著50 mm. a procedure combining traditional Mooney method for關(guān)鍵詞:水煤漿;流變特性;壁面滑移;正則化wall slip correction with numerical technique based onTikhonov regularization was applied to determine true rheology 0 3IEof CwS and wall slip behavior. The results suggested that slip水煤漿在煤的燃燒、氣化和液化等潔凈煤技術(shù)velocity increases with increasing concentration in the low領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用2,水煤漿管道輸送技術(shù)則是range of concentration. While in the range of high這類總體技術(shù)的重要組成部分。水煤漿為高濃度液concentration, slip velocity decreases with increasing固兩相流體,流動(dòng)特性和流變特性復(fù)雜多變,尤其concentration. Critical wall shear stresses were observed是流動(dòng)過程中的壁面滑移現(xiàn)象對(duì)流變特性的測(cè)量beyond which slip phenomenon occurs. With the increasing o和管道阻力的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)造成很大困難。因此,確定concentration there are similar trends in variations of criticalwall shear stress and yield stress. Depending on difference壁面滑移特性和真實(shí)流變特性是準(zhǔn)確預(yù)測(cè)水煤漿between the value of yield stress and that of critical wall shear流動(dòng)阻力特性的先決條件。水煤漿的壁面滑移現(xiàn)象sres. slippage contributions exhibit opposite trends with通常是由于壁面剪切作用導(dǎo)致壁面上顆粒向管中increasing wall shear stress. The true shear viscosity and心遷移或靜態(tài)壁面損耗作用,在壁面上形成一層低non-Newtonian behavior increase when concentration is粘度的“液體層”,在“液體層”的潤(rùn)滑作用下,漿體與壁面間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)4國(guó)內(nèi)有學(xué)者對(duì)水煤KEY WORDS: coal water slurry; rheological propert;wal漿的壁面滑移進(jìn)行了研究,但主要集中在現(xiàn)象的slip; regularization研究上。本研究在中試規(guī)模的水煤漿輸送裝置上進(jìn)摘要:在中試規(guī)模水煤漿輸送試驗(yàn)裝置上,采用直徑25、行流量壓力降試驗(yàn),通過改變管徑和水煤漿濃度32、4和50mm的直管系統(tǒng)地考察了濃度對(duì)水煤漿壁面滑研究濃度對(duì)水煤漿壁面滑移特性和流變特性的影移流動(dòng)特性的影響聯(lián)合采用經(jīng)典Mmry滑移修正方法和響。液固兩相流體壁面滑移特性通常采用經(jīng)典Tikhonov正則化數(shù)值計(jì)算方法,確定了水煤漿的真實(shí)流變 Mooney滑移修正方法米確定,所得結(jié)果準(zhǔn)確性在特性和壁面滑移特性。結(jié)果表明,在低濃度區(qū),滑移速度隨很大程度上依賴于測(cè)量管徑的數(shù)目和試驗(yàn)條件;另濃度增加而增加;在高濃度區(qū)滑移速度隨濃度增加而降低。外,采用經(jīng)典 Mooney滑移修正方法的過程中會(huì)引管內(nèi)流動(dòng)存在臨界剪切應(yīng)力只有壁面剪切應(yīng)力高于臨界剪入新的誤差,某些情況下得到壁面滑移速度大于管基金項(xiàng)目:國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃基金項(xiàng)目(2004CB217701),內(nèi)平均流速的不合理現(xiàn)象。為解決以上問題,本文oject Subsidized by the Special Funds for Major State B從假設(shè)的滑移流動(dòng)方程出發(fā),利用經(jīng)典Mooney滑esearch Projects of China(2004CB2177o1)移修正方法的模型檢驗(yàn)功能和 Tikhonov正則化計(jì)20期陳良勇等:濃度對(duì)水煤漿壁面滑移和流變特性的影響算方法8的可靠性,確定水煤漿的真實(shí)流變特性和壁面滑移特性,并詳細(xì)研究濃度對(duì)水煤漿的壁面滑移特性和真實(shí)流變特性的影響1試驗(yàn)系統(tǒng)及方法1.1試驗(yàn)系統(tǒng)及裝置水煤漿輸送及測(cè)量裝置如圖1所示,主要包括攪拌裝置、漿料罐、螺桿泵、循環(huán)回路和數(shù)據(jù)測(cè)量采集系統(tǒng)。試驗(yàn)過程中,料罐中水煤漿始終保持?jǐn)噲D2煤粉粒度分拌,由螺桿泵送入循環(huán)回路,經(jīng)試驗(yàn)管段和電磁流Fig. 2 Size distribution of the coal particles量計(jì)后送冋煤漿罐循環(huán)使用。流量改變通過調(diào)節(jié)螺度下均保持添加劑質(zhì)量/煤粉質(zhì)量在6‰。桿泵的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn),試驗(yàn)中最大流量為16m3/。試驗(yàn)2滑移特性和真實(shí)流變特性確定方法測(cè)量段為普通鋼管,采用直徑分別為25,32,40和50mm。試驗(yàn)管段上壓力降和流量分別用隔膜差設(shè)水煤漿在圓管內(nèi)穩(wěn)定層流狀態(tài)下具有如圖3壓計(jì)和電磁流量計(jì)測(cè)量,測(cè)量精度為±%,兩種信所示的流動(dòng)結(jié)構(gòu),即流動(dòng)由滑移層和核心流兩部分號(hào)均送入數(shù)字采集系統(tǒng)。在循環(huán)回路的上部水平段構(gòu)成?；茖拥恼扯冗h(yuǎn)小于核心流漿體的粘度,其設(shè)有冷卻裝置,試驗(yàn)過程中通過調(diào)節(jié)冷卻水量來調(diào)厚度通常為幾微米到幾十微米,與管徑相比極節(jié)和穩(wěn)定漿料罐內(nèi)水煤漿溫度,漿體溫度始終保持小在壁剪切應(yīng)力的作用下,滑移層內(nèi)存在很大速在(201)℃。為保證數(shù)據(jù)的可靠性,每一工況重復(fù)度梯度,于是在管道壁面上表現(xiàn)出宏觀的滑移流測(cè)量2~3次:當(dāng)水煤漿濃度改變后,對(duì)電磁流量計(jì)動(dòng),滑移速度定義為壁面上核心流漿體速度與管道和差壓計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)壁面速度的差值。管內(nèi)水煤漿在任意一點(diǎn)N的速度為壁面滑移速度和該點(diǎn)的剪切速度之和,即:(1)式中:u、4、k分別為漿體速度,壁面滑移速度和剪切速度流動(dòng)方向滑移層核心流一煤漿儲(chǔ)罐:2一攪拌機(jī):3螺桿泵;4測(cè)量段;5一換熱面6隔膜法蘭;7一差壓變送器:8電磁流量計(jì);9電阻溫度計(jì)0-AD轉(zhuǎn)換器:1一計(jì)算機(jī):12-隔膜壓力表圖1水煤漿輸送實(shí)驗(yàn)裝置Fig. 1 Schematic diagram of experimental setup圖3水煤漿管內(nèi)滑移流動(dòng)結(jié)構(gòu)12試驗(yàn)物料Fig, 3 Slip-flow structure of coal water slurry試驗(yàn)以神華煤制成的氣化用水煤漿作為研究由方程(1)在管道斷面上積分得到滑移流動(dòng)方對(duì)象,煤粉呈雙峰分布,平均粒徑1345μm,粒徑程分布如圖2所示,真密度1465gm3,最大填充份額572%。試驗(yàn)在體積濃度41.7%~55.%范圍內(nèi)的6個(gè)濃度下進(jìn)行了測(cè)量。所用水煤漿均由煤粉、自式中:V為管內(nèi)平均流速:D為管徑;為壁面剪來水和添加劑由南京大學(xué)國(guó)家水煤漿工程技術(shù)研切應(yīng)力:內(nèi)剪切應(yīng)力;為屈服應(yīng)力;(辦、4(可)究中心添加劑研究所提供屬陰離子型表面活性劑)為要求解的剪切速率函數(shù)和滑移速度函數(shù)。此外,在煤漿儲(chǔ)罐中按照一定重量比混合并經(jīng)過充分?jǐn)囘€要求解屈服應(yīng)力和臨界剪切應(yīng)力,且解應(yīng)滿足:拌制成。當(dāng)濃度改變時(shí),均采用新制備的水煤漿。為減少添加劑因素的影響,制備的水煤漿在所有濃slip(Fwc-0(4)中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)第28卷式中,為臨界剪切應(yīng)力,即管道壁面上出現(xiàn)滑移在給定的壁面剪切應(yīng)力下,隨管徑的減小,8VD現(xiàn)象的最小壁面剪切應(yīng)力。方程(2)中有2個(gè)未知函值增大。這種現(xiàn)象正是壁面滑移所引起的附加流數(shù)和2個(gè)未知數(shù),存在多種可能的解,由多個(gè)管徑動(dòng)程度不同造成,各曲線間分離越大,壁面滑移下測(cè)量得到的流動(dòng)數(shù)據(jù)來確定n和(),就成流動(dòng)越顯著,而且8VD曲線的相互分離程度明為一個(gè)不確定問題的求解過程, Tikhonov正則化方顯地隨濃度變化。法已證明是解決這類不確定問題的有效方法。本32濃度對(duì)滑移速度的影響文采用文獻(xiàn)[8提出的 Tikhonov正則化方法(原文獻(xiàn)試驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果表明,滑移速度隨壁面剪切的[8]有誤,相關(guān)修正見附錄A)確定水煤漿的壁面滑變化可以用通用關(guān)系式(5表示:移特性和真實(shí)流變特性,與經(jīng)典 Mooney滑移修正方法相比, Tikhonov正則化方法有如下優(yōu)點(diǎn)91:式中:a、b為模型參數(shù),當(dāng)b=1時(shí),么隨玩線性增①無需預(yù)先給出i()和x的函數(shù)形式;②有效加,當(dāng)=0時(shí),和玩間呈冪率關(guān)系。表1中列過慮試驗(yàn)數(shù)據(jù)中噪音,給出可靠結(jié)果;③能方便的出了滑移速度對(duì)壁面剪切應(yīng)力的擬合關(guān)系式,圖采用計(jì)算機(jī)程序求解,同時(shí)給出a()和x的數(shù)給出了k隨和體積濃度的變化規(guī)律。可以看出,值解,可直接用于流動(dòng)問題的數(shù)值求解;④數(shù)據(jù)處濃度對(duì)水煤漿壁面滑移速度的影響非常顯著。濃度理過程中能最大限度地利用試驗(yàn)數(shù)據(jù),不會(huì)引入新從41.7%增加49,5%時(shí),u隨濃度顯著增加;隨的誤差等。z線性增加,而且在很小的壁面剪切應(yīng)力下就產(chǎn)生由于 Tikhonov正則化方法無法對(duì)滑移流動(dòng)方滑移流動(dòng)。濃度超過51.7%后,4隨濃度的增加而程()進(jìn)行檢驗(yàn),因此在計(jì)算前,必須先用 Mooney迅速減小,要達(dá)到相同的滑移速度,濃度越高時(shí)所滑移修正方法對(duì)方程()的適用性進(jìn)行檢驗(yàn)。采用經(jīng)施加的壁面剪切應(yīng)力就越大:存在較大的臨界剪切典 Mooney繪圖方法表明,滑移速度僅與壁面剪切應(yīng)力,只有壁面剪切應(yīng)力高于臨界剪切應(yīng)力后,才應(yīng)力有關(guān),所以方程(2)同樣可用 Tikhon正則化產(chǎn)生滑移流動(dòng):ks隨x呈現(xiàn)加速增加的趨勢(shì),在方法求解。本文中if(玩)和x的解均采用超過臨界剪切應(yīng)力的附近區(qū)域內(nèi)表現(xiàn)更加顯著。tikhonⅴ正則化方法編制程序求得:其中,屈服應(yīng)從表1看出,濃度在417%495%變化時(shí),方力采用迭代方法求解,求解方法見文獻(xiàn)⑨。最后,程(5中的指數(shù)b=1,系數(shù)a則隨濃度的增加而顯著數(shù)值解的結(jié)果回代到方程(2)進(jìn)行檢驗(yàn)。增加。在這一濃度區(qū)域,厶隨孤變化規(guī)律同文獻(xiàn)[6]3結(jié)果與討論表1水煤漿的壁面滑移特性和真實(shí)流變特性Tab 1 Wall sHip behavior and true rheological3.1滑移現(xiàn)象characteristics of coal water slurries為便于分析和計(jì)算,流量壓力降數(shù)據(jù)需先簡(jiǎn)體積濃屈服臨界剪切真實(shí)流變化為8VD曲線。此處僅給出濃度為551%的水度應(yīng)力P應(yīng)加P滑移速度特性r煤漿在不同管徑下的測(cè)量結(jié)果,如圖4所示。測(cè)000219量結(jié)果表明,水煤漿管內(nèi)流動(dòng)存在明顯的壁面滑495241340.00(x-134)2440.3060移現(xiàn)象,即不同管徑下的x-8WD曲線相互分離,57%5175006(4-15y2950907y5381562277000101(-227)2156+1298y3420001073412)}9296+0.0424y28M538%visom0300600900120015圖4管徑對(duì)55.1%水煤漿流動(dòng)特性的影響ig. 4 Effects of pipe diameter on flow behavior of圖5濃度對(duì)壁面滑移速度的影響yater slurry at concentration of 55. 1%Fig. 5 Effects of concentration on slip velocity第20期陳良勇等:濃度對(duì)水煤漿壁面滑移和流變特性的影響和14]的研究結(jié)果類似,盡管所研究的對(duì)象和管道壁面特性等因素差別較大,但a具有相同的量級(jí)濃度超過517%時(shí),a卻隨濃度升高略有降低,指數(shù)b則隨濃度升高而升高;b的增加表明,盡管濃度增加使滑移速度降低,但壁面剪切應(yīng)力對(duì)滑移速度的影響卻在上升。從以上分析可以看出,滑移特性的差異將整個(gè)濃度測(cè)量范圍劃分為兩個(gè)區(qū)域,這主要是因?yàn)榛茖有纬蓹C(jī)理存在差別。在41.7%~495%的低濃度范圖6濃度對(duì)與τ的影響圍內(nèi),滑移層主要通過靜態(tài)壁面損耗作用形成,離Fig 6 Efects of concentration on t and Twe散的大煤粉顆粒無法完全填充到壁面附近的區(qū)域,小當(dāng)濃度從495%增加到51%,和的值從而在壁面十形成了低粘度滑移層。此時(shí),滑移層迅速增加到3412和26Pa,且玩m值高于值在零或很小的壁面剪切應(yīng)力下也會(huì)存在,正是由于以濃度50%左右為轉(zhuǎn)折點(diǎn),可和在低濃度它的潤(rùn)滑作用,核心區(qū)漿體在很小的壁面剪切應(yīng)力區(qū)和高濃度區(qū)的量級(jí)和變化趨勢(shì)存在顯著差別。這作用下就開始滑移流動(dòng)。由于壁面剪切應(yīng)力限制于表明,在濃度50%左右時(shí),煤粉濃度的進(jìn)一步增加較低范圍內(nèi),尚不足以引起壁面附近的顆粒向管中使?jié){體的流動(dòng)特性發(fā)生了巨大轉(zhuǎn)變,而且這種轉(zhuǎn)變心方向運(yùn)動(dòng),滑移層厚度基本不隨壁面剪切應(yīng)力變也引起了漿體和壁面間作用力的顯著變化。如上文化,所以k隨玩呈線性增加。當(dāng)濃度高于51.7%時(shí),所述,在低濃度區(qū),滑移層在很低的壁面剪切應(yīng)力滑移層的形成更多地受到壁面顆粒遷移的影響。壁下就可以形成,在滑移層的潤(rùn)滑作用下漿體呈現(xiàn)出面剪切應(yīng)力較低時(shí),在濃度差的作用下煤粉顆粒對(duì)0或很小的z值;由于滑移層的粘度遠(yuǎn)比核心區(qū)壁面施加一定的作用力,形成的液體層厚度不足以低,所以x總小于可在高濃度區(qū),顆粒與顆粒間覆蓋粗糙表面,顆粒和管道壁面之間會(huì)產(chǎn)生摩擦力作用力的迅速增加導(dǎo)致漿體的屈服應(yīng)力顯著增加且隨濃度的增大而增大,此時(shí)不會(huì)產(chǎn)生滑移現(xiàn)象只有當(dāng)管道壁面附近的漿體內(nèi)部產(chǎn)生足夠大的剪當(dāng)超過漿體的屈服應(yīng)力后,壁面附近的漿體開始切速率梯度,壁面上的顆粒才能脫離壁面向管中心產(chǎn)生剪切變形,隨著壁面剪切應(yīng)力超過τ,壁面附遷移,因此,κ值總比丐值大,并隨z增加而增加。近的部分煤粉顆粒開始克服濃度差產(chǎn)生的滲透壓由以上分析看出,濃度變化使呱和可相對(duì)大力向管中心遷移,從而在壁面上形成滑移層316,小不同,導(dǎo)致水煤漿在低壁面剪切應(yīng)力下的流動(dòng)漿體在滑移層的潤(rùn)滑作用下向前流動(dòng)。顯然,煤粉方式產(chǎn)生差異。在低濃度區(qū),w<可在壁面剪切濃度越高,臨界剪切應(yīng)力就越大,產(chǎn)生相同的滑移應(yīng)力小于屈服應(yīng)力的范圍內(nèi),漿體以柱塞流的形速度所需的壁面剪切應(yīng)力也就越大。在超過臨界剪式流動(dòng);只有壁面剪切應(yīng)力超過屈服應(yīng)力后,核切應(yīng)力的較大范圍內(nèi),管道壁面附近的煤粉顆粒隨心流漿體出現(xiàn)剪切變形,此后漿體流動(dòng)才由剪切壁面剪切應(yīng)力增大進(jìn)一步減少,滑移層厚度相應(yīng)地流動(dòng)和滑移流動(dòng)共同控制。在高濃度區(qū),<玩e增加,κ隨τ呈現(xiàn)加速增加的趨勢(shì)。壁面剪切應(yīng)力在和τw之間時(shí),流動(dòng)為純剪切流;本試驗(yàn)還對(duì)濃度低于417%的兩種濃度水煤漿壁面剪切應(yīng)力超過臨界剪切應(yīng)力后,漿體的流動(dòng)的流動(dòng)特性進(jìn)行了測(cè)量,除去測(cè)量和計(jì)算誤差的影才由剪切流動(dòng)和滑移流動(dòng)共同控制。從試驗(yàn)結(jié)果響,各個(gè)管徑下τ8D曲線基本重合,表明管內(nèi)看,濃度較高時(shí),由于屈服應(yīng)力迅速增大,在壁流動(dòng)不存在壁面滑移現(xiàn)象。雖然試驗(yàn)結(jié)果并不能明面剪切應(yīng)力超過屈服應(yīng)力后很寬的范圍內(nèi)為純剪確地指出濃度低于何值時(shí)滑移現(xiàn)象消失,但濃度較切流動(dòng),此時(shí)輸送阻力很大。因而,減小高濃度低時(shí),滑移現(xiàn)象的確不存在5189下的屈服應(yīng)力和臨界剪切應(yīng)力值對(duì)減小輸送阻力3.3濃度對(duì)臨界剪切應(yīng)力和屈服應(yīng)力的影響具有重要的意義,在實(shí)際輸送中可通過適當(dāng)提高圖6給出了試驗(yàn)水煤漿的屈服應(yīng)力和臨界剪切水煤漿溫度等措施來實(shí)現(xiàn)應(yīng)力隨濃度的變化規(guī)律。濃度從41.7%增加到495%3.4濃度對(duì)流變特性的影響的較寬范圍內(nèi),κ和可值從零緩慢增加到13.4和表1中給出了水煤漿的真實(shí)流變特性,即剪切24Pa,兩者的大小始終非常接近,只是τv值比值應(yīng)力和真實(shí)剪切速率之間的關(guān)系,擬合式中屈服應(yīng)中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)第28卷力值為 Tikhonov正則化方法最后迭代結(jié)果,擬合相圖7、圖8同時(shí)給出了495%和55.1%2種濃關(guān)度均在0985以上。圖7、圖8分別給出了6種度下的表觀流變特性曲線和表觀粘度曲線,采用管濃度水煤漿的剪切應(yīng)力和剪切粘度隨真實(shí)剪切速徑25mm的測(cè)量數(shù)據(jù)并按照無滑移條件計(jì)算得到。率的變化趨勢(shì),其中剪切粘度由(6)式計(jì)算得到:與真實(shí)流變特性相比,水煤漿管內(nèi)流動(dòng)的壁面滑移7=r/y()效應(yīng)不能忽略:首先,在給定壁面剪切應(yīng)力下,漿式中:m為剪切粘度;y真實(shí)剪切速率。隨濃度的體的表觀變形率要遠(yuǎn)大于真實(shí)變形率,真實(shí)粘度也增加,水煤漿的剪切粘度增加。濃度從41.7%增加遠(yuǎn)比表觀粘度大,而且濃度越髙,這種差別也就越到49.5%時(shí),雖然濃度增加幅度相對(duì)較大,但剪切大。其次,若采用表觀值來描述漿體的流變特性將粘度增加不大;當(dāng)濃度從495%增加到55.9%時(shí),發(fā)生很大偏差,如在濃度551%時(shí),采用管徑25mm剪切粘度急劇增加。隨濃度的增加,水煤漿表現(xiàn)出的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算得出漿體表觀流變特性可用賓漢越顯著的非牛頓流體特性,在先后經(jīng)歷了牛頓流模型來描述,真實(shí)流變特性則需要用屈服一冪率模體、賓漢流體和屈服一冪率流體后濃度達(dá)到51%型來描述,而且流變特性指數(shù)遠(yuǎn)大于1。時(shí),水煤漿在高剪切速率下表現(xiàn)出脹流體特性。從3.5濃度對(duì)滑移貢獻(xiàn)率的影響圖8看出,當(dāng)濃度高于49.5%時(shí),漿體在低剪切速通常,采用滑移貢獻(xiàn)率來表示滑移對(duì)管內(nèi)流動(dòng)率下經(jīng)歷顯著的剪切變稀特性后,粘度基本不再隨的影響,滑移貢獻(xiàn)率表示為剪切速率變化,表現(xiàn)出一定的牛頓流體特性。這表Qu明,漿體在受到剪切作用后,固相顆粒的排列迅速2m Vm由雜亂狀態(tài)向有序狀態(tài)過渡,部分小顆粒填充到大式中:E為滑移貢獻(xiàn)率,下標(biāo)m表示為試驗(yàn)測(cè)量值;顆粒堆砌產(chǎn)生的空間中,從而形成密實(shí)的堆積結(jié)Q為由滑移提供的流量;Qn為管內(nèi)流量的測(cè)量值;構(gòu),并在高剪切速率下保持穩(wěn)定V為管內(nèi)平均流速的測(cè)量值。圖9給出了不同濃度下滑移頁獻(xiàn)率隨壁面剪切應(yīng)力的變化規(guī)律。在低壁面剪切應(yīng)力下,滑移貢獻(xiàn)率主要取決于臨界剪切應(yīng)力和屈服應(yīng)力的相對(duì)大小,在高壁面應(yīng)力下主要取決于壁面滑移速度和水煤漿的真實(shí)剪切粘度。濃度在41.7%-49.5%時(shí),由于τw<可,在低壁面剪切應(yīng)力下,Em隨壁面剪切應(yīng)力的增加而迅速減小:濃度在517%51%時(shí),由0400800120016002000剪切速度s于w>可,在壁面剪切應(yīng)力小于臨界剪切應(yīng)力時(shí)T真實(shí)值:A一按照無滑移條件計(jì)算得到的表觀值為零,當(dāng)壁面剪切應(yīng)力高于臨界剪切應(yīng)力時(shí),C迅圖7濃度對(duì)水煤漿流變特性的影響速上升。在以上2個(gè)濃度區(qū)域,E都隨濃度的增加Fig 7 Efects of volume concentration on而增加,并在高壁面剪切應(yīng)力下達(dá)到穩(wěn)定值。由計(jì)rheological behavior of coal water slurry算得到的壁面滑移速度和真實(shí)流變特性看出,濃度在41.7%~495%時(shí),C隨濃度的增加主要是由于壁472%T-O-551(A)0▲41712001600剪切速度s02004006008001000T真實(shí)值:A一按照無滑移條件計(jì)算得到的表觀值圖8濃度對(duì)水煤漿剪切粘度的影響離散點(diǎn)一試驗(yàn)值:連續(xù)曲線一理論計(jì)算值ig. 8 Efects of concentration on shear圖9濃度對(duì)滑移貢獻(xiàn)率的影響viscosity of coal water slurryFig 9 Effects of concentration on slip concentration第20期陳良勇等:濃度對(duì)水煤漿壁面滑移和流變特性的影響面上滑移速度增加所致:濃度在517%-51%時(shí),度隨濃度增加而增加,隨壁面剪切應(yīng)力線性增加;G隨濃度的增加主要是由于核心流的流量迅速減而在高濃度區(qū),滑移速度隨濃度增加而降低,隨壁少所致。因此,滑移貢獻(xiàn)率除與壁面剪切應(yīng)力有關(guān)面剪切應(yīng)力增加而加速增加。外,還是臨界剪切應(yīng)力、屈服應(yīng)力、壁面滑移速度、(2)臨界剪切應(yīng)力和屈服應(yīng)力隨濃度變化具真實(shí)流變特性的函數(shù)。通過試驗(yàn)獲得壁面滑移特性有相似的趨勢(shì);在低濃度區(qū),2種應(yīng)力值均較低并和真實(shí)流變特性后,水煤漿的滑移貢獻(xiàn)率可用理論隨濃度緩慢增加,臨界剪切應(yīng)力略小于屈服應(yīng)力;式(8)計(jì)算在高濃度區(qū),2種應(yīng)力隨濃度急劇增加,臨界剪切1po, min(T,, reekmax(t,, tw)(8)非牛頓流體特性越顯著,各個(gè)管徑下的表觀流變特性與真實(shí)流變特性差別就越顯著。式中:E為理論滑移貢獻(xiàn)率;Q為核心流的流量(4)在高、低2個(gè)濃度區(qū)域,滑移貢獻(xiàn)率均V為核心流的平均流速。在給定的壁面剪切應(yīng)力隨濃度的增加而增加,并在高剪切應(yīng)力下達(dá)到穩(wěn)定下,V隨管徑的增加而增加,所以總隨管徑增大值;基于臨界剪切應(yīng)力和屈服應(yīng)力的相對(duì)大小不而減小。本文對(duì)水煤漿的理論滑移貢獻(xiàn)率進(jìn)行了計(jì)同,滑移貢獻(xiàn)率隨壁面剪切應(yīng)力的變化呈2種相反算并與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比,兩者之間的平均誤差在的趨勢(shì)。5%10%之間圖9中給出了濃度為495%和551%,參考文獻(xiàn)和理論計(jì)算值符合較好。丁寧,張傳名,曹欣玉,等,410h六角切圓鍋爐水煤漿燃燒試3.6計(jì)算結(jié)果的驗(yàn)證驗(yàn)與數(shù)值模擬門,中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2006,26(11):4146Ding Ning, Zhang Chuanming, Cao Xinyu, et al. 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