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深海矿石输送设备输送特性研究

徐海良 饶星 杨放琼

徐海良,饶星,杨放琼. 深海矿石输送设备输送特性研究[J]. 机械科学与技术,2020,39(6):829-835 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190169
引用本文: 徐海良,饶星,杨放琼. 深海矿石输送设备输送特性研究[J]. 机械科学与技术,2020,39(6):829-835 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190169
Xu Hailiang, Rao Xing, Yang Fangqiong. Exploring Conveying Characteristics of Deep-sea Ore Transporting Equipment[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2020, 39(6): 829-835. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190169
Citation: Xu Hailiang, Rao Xing, Yang Fangqiong. Exploring Conveying Characteristics of Deep-sea Ore Transporting Equipment[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2020, 39(6): 829-835. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190169

深海矿石输送设备输送特性研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20190169
基金项目: 国家自然科学基金项目(51775561)与湖南省自然科学基金项目(2018JJ2522)资助
详细信息
    作者简介:

    徐海良(1965−),教授,博士,研究方向为深海采矿,1357856570@qq.com

    通讯作者:

    杨放琼,教授,博士,yfq20100@163.com

  • 中图分类号: P744; TD807

Exploring Conveying Characteristics of Deep-sea Ore Transporting Equipment

  • 摘要: 为研究深海矿石输送设备输送特性,运用计算流体力学理论和Fluent软件对设备内固液两相流进行三维仿真,研究喷射速度、泵水速度、喷射高度和颗粒粒径对出料质量流量和出口处颗粒平均速度的影响规律。研究结果表明:随喷射速度的增加,出料质量流量先增大后减小,存在最佳喷射速度,出口处矿石平均速度基本呈线性增加;随泵水速度增加,出口处矿石颗粒平均速度大致呈直线上升,出料质量流量变化不大;随喷射高度增加,出料质量流量先上升后下降,在喷射高度为500 mm时最大,而出口处矿石平均速度基本不受影响;随颗粒粒径的增大,出料质量流量先急剧增大,当粒径超过15 mm时缓慢上升,最后缓慢下降,出口处颗粒平均速度基本不受粒径的影响。
  • 图  1  阀控式清水泵矿石水力输送设备原理图

    图  2  仿真模型

    图  3  喷射速度与出料量的关系

    图  4  不同喷射速度下出口处矿石平均速度

    图  5  泵水速度与出料量的关系

    图  6  不同泵水速度下出口处矿石平均速度

    图  7  喷射高度与出料量的关系

    图  8  不同喷射高度下出口处矿石平均速度

    图  9  颗粒粒径与出料量的关系

    图  10  不同颗粒粒径下出口处矿石平均速度

    图  11  实验平台

    图  12  实验原理图

    表  1  矿石输送设备主要结构参数

    名称数值名称数值
    储料罐直径d2/mm1 820喉管直径d4/mm200
    储料罐高度h1/mm1 100喉管长度h2/mm450
    喷管直径d1/mm100输送管直径d3/mm240
    锥形管锥度α/(°)75输送管长度l/mm4 000
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    表  2  网格无关性验证结果

    编号网格数量出料量/(kg∙s−1)相对误差/%
    M1237 68845.24
    M2306 53238.6214..63
    M3459 84735.448.23
    M4695 93634.781.86
    M5927 05034.420.95
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    表  3  4种参数组合

    工况泵水速度/(m3·h−1)喷射高度/mm颗粒粒径/mm
    148030010
    248040015
    364030010
    464040015
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    表  4  实验值与仿真值对比

    编号喷射速度/
    (m∙s−1)
    泵水速度/
    (m3∙h−1)
    颗粒粒
    径/mm
    出料质量流量/
    (kg∙s−1)
    相对误差/%
    仿真值实验值
    134801033.5330.519.00
    236401535.2131.5210.50
    344801038.7635.747.79
    446401541.4237.968.35
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  • 收稿日期:  2019-04-08
  • 刊出日期:  2020-06-05

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