Rozkład stężenia objętościowego cząstek stałych w przekroju poprzecznym kwadratowego przewodu podczas hydrotransportu mieszaniny gruboziarnistej

• Autorzy: Yao N. , Qiu H. , Xia J. , Sobota J.

Warianty tytułu

EN

Distribution of solid volume concentration in the cross-section of a square conduit during hydrotransport of a coarse mixture

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Na podstawie analizy sił działających podczas przepływu mieszaniny ciecz-cząstki piasku oraz wprowadzając parametr k, uzyskano formułę do obliczania położenia strefy maksymalnego stężenia objętościowego cząstek stałych w pionowej osi przekroju poprzecznego przewodu. Formuła została ustalona na podstawie badań przepływu mieszaniny gruboziarnistej o stężeniu objętościowym 5%, zawierającej ziarna piasku o średnicach 0,5 mm, 1,0 mm lub 3,0 mm, w przewodzie o przekroju kwadratowym (50 mm×50 mm), przy trzech prędkościach przepływu – 1,5 m/s, 2,0 m/s i 2,5 m/s. Profile stężenia cząstek w przekroju poprzecznym przewodu określono wykorzystując metodę PIV (particle image velocimetry). Weryfikacja zaproponowanej formuły, otrzymanej na podstawie wyników badań przepływu w przewodzie kwadratowym wykazała, że z wystarczającą dokładnością może być ona stosowana do analizy hydrotransportu mieszanin gruboziarnistych w rurociągach.

EN

A formula for calculating the location of maximum solid particle volume concentration zone on the vertical axis of the transverse conduit profile was obtained from analysis of forces acting during the flow of liquid-sand particle mixture as well as by the parameter k introduction. The formula was determined on the basis of flow test results for the 5% coarse mixture (vol.) containing sand grains of 0.5 mm, 1.0 mm and 3.0 mm in diameter in a 50 × 50 mm square conduit, at three flow velocities: 1.5 m/s, 2.0 m/s and 2.5 m/s. The transverse concentration profiles were measured using the PIV (particle image velocity) method. Verification of the proposed formula, obtained from the results of the flow tests in the square conductors, showed that with sufficient accuracy it can be applied to the analysis of coarse mixture flows in the pipelines.

Słowa kluczowe

PL

hydrotransport; mieszanina gruboziarnista; rozkład stężenia cząstek; przekrój kwadratowy

EN

hydrotransport; core mixtures; particle concentration distributions; square cross section

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 40, nr 3
• Strony: 47--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys.

Twórcy

autor

Yao N.

• Minzu Uniwersity of China, Department of Environmental Sciences, Beijing 100081, China

autor

Qiu H.

• Minzu Uniwersity of China, Department of Environmental Sciences, Beijing 100081, China

autor

Xia J.

• Minzu Uniwersity of China, Department of Environmental Sciences, Beijing 100081, China

autor

Sobota J.

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Wydział Inżynierii Kształtowania Środowiska i Geodezji, Zakład Mechaniki i Wytrzymałości Materiałów, pl. Grunwaldzki 24, 50-363 Wrocław

Bibliografia

• 1. D. F. MCTIGUE: Mixture theory for suspended sediment transport. Journal of the Hydraulics Division 1981, Vol. 107, No. 6, pp. 659–673.
• 2. D. A. DREW: Turbulent sediment transport over a flat bottom using momentum balance. Journal of Applied Mechanics 1975, Vol. 42, No. 1, pp. 38–44.
• 3. R. T. KNAPP: Energy-balance in stream-flows carrying suspended load. Eos Transactions American Geophysical Union 1938, Vol. 19, No. 1, pp. 501–505.
• 4. R. A. BAGNOLD: Auto-suspension of transported sediments; Turbidity currents. Proceedings of the Royal Society A 1962, Vol. 265, No. 1322, pp. 315–319.
• 5. M. A. VELIKANOV: Fluvial Process of Rivers. State Publishing House for Physics and Mathematics Literature, Moscow 1958.
• 6. R.-M. LI, H. W. SHEN: Solid particle settlement in open-channel flow. Journal of the Hydraulics Division 1975, Vol. 101, No. 7, pp. 917–931.
• 7. M. P. O’BRIEN: Review of the theory of turbulent flow and its relation to sediment-transportation. Eos, Transactions American Geophysical Union 1933, Vol. 14, No.1, pp. 487–491.
• 8. H. ROUSE: Modern conceptions of the mechanics of fluid turbulence. Angewandte Chemie International Edition 1937, Vol. 51, No. 9, pp. 2124–2128.
• 9. J. X. XIA, Z. W. JI: Mechanical interpret for vertical sediment concentration distribution in turbulent flow. Journal of Hydraulic Engineering 2003, Vol. 1, pp. 45–50.
• 10. J. R. NI, G. Q. WANG: Studies on the two patterns of vertical distributions of particle concentrations and their formation cause. Journal of Hydraulic Engineering 1987, Vol. 7, pp. 60–68.
• 11. J. R. NI, G. Q. WANG, A. G. L. BORTHWICK: Kinetic theory for particles in dilute and dense solid-liquid flows. Journal of Hydraulic Engineering 2000, Vol. 126, No. 12, pp. 893–903.
• 12. G. Q. WANG, J. R. NI: Kinetic theory for particle concentration distribution in two-phase fl ow. Journal of Engineering Mechanics 1990, Vol. 116, No. 12, pp. 2738–2748.
• 13. G. Q. WANG, X. D. FU, Y. F. HUANG, G. HUANG: Analysis of suspended sediment transport in open-channel flows: Kinetic-model-based simulation. Journal of Hydraulic Engineering 2008, Vol. 134, No. 134, pp. 328–339.
• 14. J. R. NI, X. J. HUANG, A. G. L. BORTHWICK: Characteristics of hyperconcentrated sediment-laden flows. Journal of Engineering Mechanics 2003, Vol. 129, No. 12, pp. 1489–1493.
• 15. K. PRZELOCKI, A. MICHALIK, K. KORBEL, K. WOLSKI, W. PARZONKA, J. SOBOTA, M. PAC-POMARNACKA: A radiometric device for the determination of solids concentration distribution in a pipeline. In: Proc. of 6th International Conference on the Hydraulic Transport of Solids in Pipes – HYDROTRANSPORT, 1979, Vol. 6, pp. 219–227.
• 16. J. SOBOTA: Metoda korelacyjno-skaningowa wyznaczania rozkładu prędkości cząstek stałych w przekroju poprzecznym rurociągu przy przepływie mieszanin. Archiwum Hydrotechniki 1982, t. XXIX, z. 4, ss. 531–544.
• 17. J. SOBOTA, P. JODLOWSKI: Badania globalnych i lokalnych charakterystyk przepływu mieszaniny popiołowo-wodnej w rurociągu poziomym. Archiwum Hydrotechniki 1987, t. XXXIV, z. 3–4.
• 18. J. SOBOTA, P. JODLOWSKI: The investigations of the flow characteristics of the coal-water mixture in a horizontal pipeline. Archive of Mining Sciences 1988, Vol. 33, No. 2.
• 19. J. SOBOTA, F. PLEWA: Global and local characteristics of ash mixture flows. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities 2000, Vol. 3, No. 2.
• 20. P. R. OWEN: Pneumatic transport. Journal of Fluid Mechanics 1969, Vol. 39, No. 2, pp. 407–432.
• 21. R. A. BAGNOLD: Experiments on the gravity-free dispersion of large solid spheres in a Newtonian fluid under shear. Proceedings of the Royal Society A 1954, Vol. 225, No. 1160, pp. 49–63.
• 22. A. MICHALIK: Density patterns of the inhomogeneous liquids in the industrial pipe-lines measured by means of radiometric scanning. La Houille Blanche 1973, Vol. 1, pp. 53–57.
• 23. G. Q. WANG: Theory and Experimental Study on Two-Phase Flow of Liquid-Solid and Grain Flow. Tsinghua University Publisher, Beijing 1989.
• 24. D. R. KAUSHAL, Y. TOMITA: Solids concentration profiles and pressure drop in pipeline flow of multisized particulate slurries. International Journal of Multiphase Flow 2002, Vol. 28, No. 10, pp.1697–1717.