Experimental study of parameters of coal-water mixture flow in pipelines

• Autorzy: Luo R. , Gruszczyński M. , You W. , Xia J. , Sobota J.

Identyfikatory

DOI

10.24425/118888

Warianty tytułu

PL

Eksperymentalne badanie parametrów przepływu mieszaniny węgiel-woda w rurociągach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Coal-water mixtures (CWM) were investigated in steel pipelines of 21, 29 and 47 mm diameter and in plexiglass (transparent) pipelines of diameters of 24, 32 and 50 mm and two volume concentrations: 43% and 51%. The coal-water mixture had the features of Bingham’s fluid. The results of changes of yield stress values and Bingham viscosity values are presented in relation to the concentration of the mixture. To determine the Fanning friction factor f depending on the Reynolds number uses a classic Reynolds number, a generalized Reynolds number proposed by Kembłowski and Czaban, and the Reynolds number proposed by Metzner and Reed for non Newtonian liquids described by two parameter model and modified for liquid Bingham by Chhabra and Richrdsona. The graphs f = f (Re) show that the most accurate experimental results are approximated when the Reynolds number is calculated using the Metzner and Reed equation modified by Chhabra and Richardson for Bingham liquid flow. The transition zone from laminar to turbulent flow was also analyzed. It has been found that the equation given by Wilson and Thomas and by Slatter can be used to determine the transition velocity from laminar to turbulent flow.

PL

Badano mieszaniny węgla i wody (CWM) w rurociągach stalowych o średnicy 21, 29 i 47 mm oraz w pleksiglasowych (przezroczystych) rurociągach o średnicach 24, 32 i 50 mm przy dwóch koncentracjach objętościowych: 43% i 51%. Mieszanina węgla i wody miała cechy płynu Binghama. Wyniki zmian wartości progu płynięcia i wartości lepkości Binghinga przedstawiono w funkcji koncentracji mieszaniny. Określono współczynnik oporu Fanninga f w zależności od klasycznej liczby Reynoldsa, uogólnionej liczby Reynoldsa zaproponowanej przez Kembłowskiego i Czabana, oraz od liczby Reynoldsa zaproponowanej przez Metznera i Reeda dla cieczy nienewtonowskich opisanych przez model dwuparametrowy i zmodyfikowanej dla cieczy Binghama przez Chhabra i Richardsona. Wykresy f = f (Re) pokazują, że wyniki eksperymentu są najdokładniej ekstrapolowane wtedy, gdy liczba Reynoldsa jest obliczana przy użyciu równania Metznera i Reeda zmodyfikowanego przez Chhabrę i Richardsona dla przepływu cieczy Binghama. Przeanalizowano również strefę przejściową od przepływu laminarnego do turbulentnego. Stwierdzono, że równanie podane przez Wilsona i Thomasa oraz przez Slattera można wykorzystać do wyznaczenia prędkości przejścia od przepływu laminarnego do turbulentnego.

Słowa kluczowe

EN

Bingham flow; coal-water mixture; pipeline flow

PL

przepływ Binghama; mieszanina węgiel-woda; przepływ w rurociągu

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 63, no. 1
• Strony: 99--110
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Luo R.

• Minzu University of China, Beijing, China

autor

Gruszczyński M.

• Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, Wroclaw, Poland

autor

You W.

• Minzu University of China, Beijing, China

autor

Xia J.

• Minzu University of China, Beijing, China

autor

Sobota J.

• Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, Wroclaw, Poland

Bibliografia

• [1] Cao H.D., Cao B., Xia J.X., 2014. Variant Rheological Properties of Particle Material Slurry and Mechanism Analysis. Mining and Metallurgical Engineering, China, 1-4.
• [2] Chakravarthy A., Kumar S., Mohapatra S.K., 2014. Transportation Performance of Highly Concentrated Coal-Water Slurries Prepared from Indian Coals. Applied Mechanics & Materials, 592-594, 869-873.
• [3] Chen Q.R., Wang H.J., Wu A.X. et al., 2011. Experimental Study on Hydraulic Gradient of Paste Slurry by L-pipe. Journal of Wuhan University of Technology, China, 108-112.
• [4] Chhabra R.P., Richardson J.F., 2008. Non-Newtonian Flow and Applied Rheology (second edition). Elsevier, Oxford.
• [5] Czaban S., 1990. Parametry przepływu reostabilnych mieszanin dwufazowych. Archiwum Hydrotechniki, Tom XXXVII, Zeszyt 1-2.
• [6] Haldenwang R., Sutherland A.P.N., Fester V.G. et al., 2012. Sludge pipe flow pressure drop prediction using composite power-law friction factor-Reynolds number correlations based on different non-Newtonian Reynolds numbers. Water Sa, 615-622.
• [7] Hedström B.O.A., 1952. Flow of Plastics Materials in Pipes. Ind. Eng. Chem. 44 (3), 651-656.
• [8] Kembłowski Z., 1973. Reometria płynów nienewtonowskich. WNT, Warszawa.
• [9] Metzner A.B. Reed J.C., 1955. Flow of non-Newtonian fluids – correlation of the laminar, transition and turbulent flow regions. AIChE J., 1, 434-440.
• [10] Mohapatra S.K., Kumar S., 2013. Effect of additive on the rheological properties of coal slurry. The International Conference on Solid Waste Technology and Management, At Philadelphia, 1, 1376-1381.
• [11] Panda S., 2014. Coal Water Slurry as a Substitute for Fuel Oil in India. International Journal of Engineering Research & Technology, 3 (4), 1111-1115.
• [12] Singh A., Hussain Idrisi A., Kulshrestha A., 2016. Rheological Behaviour of Coal Water Slurries with and Without Additive. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, 5 (10), 17643-17648.
• [13] Slatter P.T., Wasp E.J., 2000. The laminar/turbulent transition in large pipes. 10th International Conference on Transport and Sedimentation of Solid Particles, Wroclaw, 4-7 September, 389-399.
• [14] Slatter P.T., 1997. The role of the yield stress on the laminar/turbulent transition. 9th International Conference on Transport and Sedimentation of Solid Particles, Cracow, 2-5 September, 547-561.
• [15]Thomas A.D., Wilson K.C., 1987. New analysis of non-Newtonian flow-yield-power-law fluids, Can. J. Chem. Eng.,65, 335-338.
• [16] Thomas A.D., Wilson K.C., 2007. Rough-wall and turbulent transition analyses for Bingham plastics. The Journal of The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 107, 359-364.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018)