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水利工程论文-水平管内伴有悬浮床的冰-水两相流动特性.doc

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水利工程论文-水平管内伴有悬浮床的冰-水两相流动特性.doc

水利工程论文-水平管内伴有悬浮床的冰-水两相流动特性摘要:用当量直径为12mm的碎冰,管径为49.7mm的水平管路在低流速范围进行了冰-水两相流的输送实验,主要对伴有悬浮床的冰-水两相流动特性进行了实验和理论研究。对比实验采用比重与冰相近的聚苯乙烯颗粒-水两相流。研究结果表明,冰颗粒之间的粘性作用是引起冰-水两相流压降变化和非牛顿流体特性显示的重要因素,而且针对伴有悬浮床的冰-水两相流的非牛顿流体特性,提出了计算其输送压降的新方法。关键词:冰-水两相流非牛顿流体压降悬浮床1引言冰-水两相流是冰和水的混合流体,具有温度为0℃,固相的比重接近于1等特点,类似的还有雪-水混合流体等。有关冰-水流动和雪-水流动的研究,在国外如日本、加拿大等国家的学者在80年代末90年代初,已注意并开始对这类问题进行研究。目前,在国内对冰-水流动和雪-水流动的研究报告还很少。然而,近年冰、雪引起的问题也逐渐在我国显露出来。例如,初春的冰川、冰河开河时发生冰凌流的冰堆有阻塞河流、渠道的危险,并且直接威胁到河流上面架设的桥梁安全等的消息时有报道。又如,针对城市交通、高速公路等在冬季进行大面积、快速清除冰、雪,都涉及到冰-水和雪-水流动的问题。冰-水流动属于非沉降性固液两相流,如果不存在冰颗粒之间的粘结现象,冰-水混合流体的管路输送系统应该是稳定和安全的。考虑到冰-水体系中冰颗粒之间的粘结现象,所以冰-水两相流应称为含有粘性颗粒的非沉降性固液两相流。从高桥弘等人[1]对冰-水流体粘度测量结果看,测量数据分布呈现无规律的变化,这在一定意义上也显露出冰-水体系粘性变化的复杂性。根据以往的研究报告[2],冰-水流体输送管路在较高流速范围内流动比较稳定;但是,对于低流速范围内输送管路的压降和稳定性如何,研究很少。考虑到河道、渠道的冰凌流,或者是冰水流体潜热的利用[3]系统管内的流动特点,有必要研究低流速流动的冰-水两相流动特性。因此,作者使用粒径为12mm的碎冰,管径为49.7mm水平管路,用冰-水两相流与聚苯乙烯-水两相流的比较研究方法,对伴有悬浮床的冰-水两相流动特性以及输送压降进行实验和理论研究。2实验装置实验使用的装置略图,如图1所示,由混合槽、颗粒泵、电磁流量计、测试管等流动参数测量设备组成。测试管是内径为49.7mm,长度为12m的透明管;并能使用高速摄像机进行摄像,以便详细观察冰颗粒的运动特

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