深海采礦礦漿輸送濃度變化規(guī)律研究.pdf

1、清水泵和儲(chǔ)料罐組合的礦石輸送設(shè)備是一種采用水泵對(duì)海水加壓,然后通過(guò)儲(chǔ)料罐將礦石摻入到高壓水管中進(jìn)行礦石輸送的設(shè)備。針對(duì)該輸送設(shè)備對(duì)礦石輸送體積濃度難以按我國(guó)深海采礦中試要求進(jìn)行控制的問(wèn)題,本文采用流體分析軟件對(duì)清水泵和儲(chǔ)料罐組合的礦石輸送設(shè)備的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行仿真分析,揭示了該輸送設(shè)備內(nèi)部流場(chǎng)的基本特征,并得到了礦石輸送體積濃度變化的基本規(guī)律。本文的主要研究?jī)?nèi)容和研究成果如下:
　　 第一、在對(duì)清水泵和儲(chǔ)料罐組合的礦石輸送設(shè)備的結(jié)構(gòu)

2、進(jìn)行了剖析的前提下,首先根據(jù)產(chǎn)能要求設(shè)計(jì)和計(jì)算了輸送管道的內(nèi)徑;接著分析了儲(chǔ)料罐的工作環(huán)境和工作要求,設(shè)計(jì)了一種適合深海工作的儲(chǔ)料罐;然后針對(duì)給料過(guò)程中存在的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種文丘里給料裝置;最后分析了噴管射流沖擊力、卷吸力、卷吸量和卷吸效率等特征參數(shù),為預(yù)測(cè)礦石的流動(dòng)提供了依據(jù)。
　　 第二、對(duì)清水泵和儲(chǔ)料罐組合的礦石輸送設(shè)備內(nèi)的固、液兩相流建立了數(shù)學(xué)模型,選擇了歐拉一歐拉雙流體模型、RNGκ-ε湍流模型和Gidaspow固液相

3、間拖拽模型來(lái)模擬輸送設(shè)備內(nèi)的固液兩相流動(dòng)。
　　 第三、運(yùn)用流體分析軟件Fluent分析得到了輸送設(shè)備內(nèi)部流場(chǎng)的基本特征,同時(shí)得到了設(shè)備參數(shù)、輸送速度、顆粒粒徑和礦石堆積高度對(duì)礦石輸送體積濃度影響的一般規(guī)律?；窘Y(jié)論如下:(1)在其它條件相同情況下,噴管直徑大小決定了輸送效率的高低,噴管直徑越大礦石輸送效率越高;(2)當(dāng)噴管出口距離罐底高度為800mm時(shí),或者在800～900mm范圍內(nèi)時(shí),礦石輸送過(guò)程順暢,礦石輸送體積濃度變化幅

4、度小;(3)在Vinlet1不變情況下,礦石輸送體積濃度隨著Vinlet2的增加而降低,因此可以通過(guò)調(diào)節(jié)inlet2入口速度實(shí)現(xiàn)對(duì)礦石輸送體積濃度的控制;(4)在相同工況下,礦石最大輸送體積濃度隨著顆粒粒徑的增大而降低;(5)儲(chǔ)料罐內(nèi)礦石充裝程度對(duì)礦石輸送體積濃度的影響極小,基本保持不變。
　　 第四、利用相似理論建立了礦石輸送設(shè)備的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析,驗(yàn)證了輸送設(shè)備的可行性;同時(shí)將在不同工況下的礦石輸送體積濃度值擬合得到的