氣力提升系統(tǒng)有著成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、環(huán)境污染少和安全可靠等優(yōu)點(diǎn),能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)的輸運(yùn)系統(tǒng)無法應(yīng)用的場(chǎng)合,如水文地質(zhì)復(fù)雜礦區(qū)鉆孔水力開采、深海采礦和較深水域河道清淤等。尤其是將氣力提升系統(tǒng)應(yīng)用于鉆孔水力開采、深海采礦和河道清淤,這對(duì)減少經(jīng)濟(jì)發(fā)展與礦產(chǎn)資源供應(yīng)之間的矛盾,改善河道環(huán)境都具有重要意義。目前對(duì)于不同固體顆粒介質(zhì)下,氣力提升機(jī)理和性能方面的研究不夠完善,導(dǎo)致氣力提升系統(tǒng)的應(yīng)用受到限制。因此,本文以不同固體顆粒介質(zhì)下的氣力提升系統(tǒng)作為研究對(duì)象,采用理論與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方式著重探討氣力提升機(jī)理和性能隨運(yùn)行參數(shù)的變化特征。文中通過基于牛頓第二定律建立了不同固體顆粒介質(zhì)下的臨界提升模型,并分析了氣力提升系統(tǒng)中固體顆粒介質(zhì)的臨界提升條件,之后基于能量守恒定律建立了包含固體顆粒速率和液相速率的提升效率模型。采用麥飯石陶瓷顆粒和河沙固體顆粒分別作為氣力提升系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置的提升介質(zhì),獲取了氣力提升性能隨運(yùn)行參數(shù)的變化規(guī)律,同時(shí)運(yùn)用高速攝像儀分別拍攝了兩種提升介質(zhì)下的氣液固三相流流場(chǎng)結(jié)構(gòu),并在此基礎(chǔ)上,基于圖像處理技術(shù)得到了氣力提升管內(nèi)的流動(dòng)機(jī)理,結(jié)果表明:兩種固體顆粒介質(zhì)下,固體顆粒的提升速率和液相的提升速率均隨淹沒率的升高出現(xiàn)增加趨勢(shì),而隨進(jìn)氣量的增加均呈先增大后減少直至趨于平緩的變化規(guī)律;兩種固體顆粒介質(zhì)下的氣力提升效率均隨淹沒率的升高出現(xiàn)增加趨勢(shì),而隨進(jìn)氣量的增加則呈現(xiàn)出類似于反比關(guān)系;當(dāng)進(jìn)氣量較低時(shí),河沙固體顆粒的提升速率比麥飯石陶瓷顆粒的提升速率高。此外,臨界提升模型和提升效率模型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。兩種固體顆粒介質(zhì)下的氣液固三相流均存在四種流型,分別為顆粒渦環(huán)流、顆粒波浪流、密集型泡狀流和顆粒環(huán)狀流,其中密集型泡狀流不僅在同一流型下,流型特征差異最小,而且在該流型下,兩種固體顆粒的提升速率均達(dá)到最大;同一流型間的微小變化,將引起兩種固體顆粒介質(zhì)在軸向和徑向上的運(yùn)動(dòng)速度出現(xiàn)較大差異。本研究的主要內(nèi)容較為貼近工程實(shí)際,取得的研究成果具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH21
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 本課題的研究背景及意義
    1.2 氣力提升系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 氣力提升系統(tǒng)的建模研究
        1.2.2 氣力提升性能的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 氣力提升系統(tǒng)內(nèi)部流動(dòng)機(jī)理研究現(xiàn)狀
    1.3 多相流研究現(xiàn)狀
        1.3.1 高速攝像法在多相流中的應(yīng)用
    1.4 本課題的主要研究?jī)?nèi)容
第二章 氣力提升系統(tǒng)的理論分析與建模
    2.1 氣力提升系統(tǒng)的提升原理
    2.2 氣力提升性能影響分析
    2.3 氣力提升機(jī)理中固體顆粒介質(zhì)的臨界提升條件
    2.4 氣力提升系統(tǒng)效率模型
    2.5 總結(jié)
第三章 不同固體顆粒介質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)
    3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>    3.2 實(shí)驗(yàn)裝置及其參數(shù)要求
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        3.2.2 參數(shù)要求
    3.3 實(shí)驗(yàn)過程與方法
    3.4 本章小結(jié)
第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    4.1 運(yùn)行參數(shù)對(duì)不同固體顆粒介質(zhì)下氣力提升性能的影響
    4.2 不同固體顆粒介質(zhì)下氣力提升機(jī)理的分析
        4.2.1 不同固體顆粒介質(zhì)下氣力提升管內(nèi)的流型特征
        4.2.2 不同固體顆粒介質(zhì)下氣力提升管內(nèi)顆粒的運(yùn)動(dòng)速度
    4.3 總結(jié)
第五章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間主要的研究成果
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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