进气方式增强气举提升效率的实验研究

论文摘要

气举技术已应用于地下采矿、深井取水、石油开采、深海采矿和河湖清淤等领域,但国内外对该装置进气方式的研究涉猎较少。基于实验研究,探讨进气方式对气举提升性能的影响规律,通过对气流喷嘴个数、排列方式及其喷射角度的实验研究,寻求最优工况下对应的进气方式组合。对气举的工作原理进行了介绍,分析了影响管道阻力损失的因素,建立了气举提升效率模型。对现有的水力提升系统进行改造,建立了一套小型气举提升系统,着重设计了气体喷射装置。选用普通河沙(平均粒径为3mm,密度2050 kg /m~3)模拟水下固体物料抽吸过程,研究进气方式对气举提升性能的影响规律。设计了两种气体喷射器(圆形和方形),改变其气流喷嘴个数、排列方式及其喷射角度,研究进气方式对气举装置的排水量、排沙量、颗粒浓度和气举提升效率的影响规律。结果表明:采用圆形气腔时,在一定气流量下,发现采用3个气流喷嘴的排水量和提升效率最高,采用6个气流喷嘴的排沙量和颗粒浓度达到最高;对于6个气流喷嘴的四种排列方式,其中直径三孔、一边一孔和一边两孔所对应的排水量、排沙量、颗粒浓度以及提升效率达到最高。采用方形气腔时,气流喷嘴个数对排水量、排沙量、颗粒浓度和提升效率的影响比较复杂;在不同喷射角度下,α=90°时排水量和气举提升效率最大,α=17°时排沙量最大,α=64°时颗粒浓度最大。本文的研究为地下采矿、深井取水、深海采矿和河湖清淤等应用领域提供实际应用参考,对我国的河道和港口清淤、地下矿物开采以及海洋资源开发有重要意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的与意义
• 1.2 气举技术国内外研究现状和发展趋势
• 1.2.1 国内外研究现状
• 1.2.2 气举技术发展趋势
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 气举技术的理论研究
• 2.1 气举工作原理
• 2.2 气举提升条件
• 2.2.1 垂直提升管中固体颗粒最小提升速度
• 2.3 垂直提升管道阻力损失影响因素分析
• 2.4 气举提升效率模型的建立
• 2.4.1 假设条件
• 2.4.2 气举提升效率模型
• 第三章 气举提升装置的试验研究
• 3.1 试验设计思路及试验流程
• 3.1.1 试验装置的设计思路
• 3.1.2 试验装置的工作流程
• 3.2 主要实验部件
• 3.2.1 测试装置的设计
• 3.2.2 实验仪器的选型
• 3.3 实验方案
• 3.3.1 实验参数的确定
• 3.3.2 实验方法及内容
• 3.4 试验结果处理及分析
• 3.4.1 圆形气腔气流喷嘴个数的试验研究
• 3.4.2 圆形气腔气流喷嘴结构布置的试验研究
• 3.4.3 方形气腔气流喷嘴个数的试验研究
• 3.4.4 方形气腔气流喷嘴结构布置的试验研究
• 3.4.5 气流喷嘴角度的试验研究
• 第四章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢