基于旋轉粘度計法的水煤漿流變關(guān)系修正

轉化利用基于旋轉粘度計法的水煤漿流變關(guān)系修正桑錢(qián)鋒,段鈺鋒,陳良勇,劉猛(東南大學(xué)熱能工程研究所,江蘇南京210096)摘要:對兗州煤水煤漿進(jìn)行流變特性試驗研究,將管流法、旋轉粘度計法得出的流變關(guān)系進(jìn)行比對和分析。以測量結果更適合工程運用的管流法試驗數據為基準,對旋轉粘度計法所得的結果進(jìn)行修正,首次得出基于旋轉粘度計法的水煤漿流變關(guān)系的修正系數經(jīng)驗公式,較妤的達到運用操作簡(jiǎn)單的旋轉粘度計法得到適合工程運用的水煤漿流變關(guān)系的目的。關(guān)鍵詞:水煤漿;旋轉粘度計法;流變關(guān)系中圖分類(lèi)號:TQ534.4文獻標識碼:A文章編號:10066772(2009)040048水煤漿作為一種成分復雜的懸浮體系,其流變切應力r和剪切速率y特性的影響因素非常廣泛1-3:①煤種的理化特性;(1)②固相的容積份額;③固體顆粒大小及分布;④添加劑的種類(lèi)和用量;⑤懸浮液的pH值;⑥溫度。從(2)目前的研究看,對影響水煤漿流變特性因素的系統n(1-B")化和理論化的研究還比較少。工程實(shí)際中,大多通式中L—旋轉筒體高度;過(guò)試驗方法研究水煤漿的流變特性,主要是研究水R—旋轉內筒體半徑;煤漿的剪切應力與剪切應變速率之間關(guān)系的規律。B—旋轉內筒體與外筒體半徑之比;對兗州煤水煤漿進(jìn)行流變特性試驗研究,在試n=2驗結果基礎上以測量結果更適合工程運用的管流1.2旋轉粘度計法測量結果法試驗數據為基準,對旋轉粘度計法所得結果進(jìn)行表1為用旋轉粘度計測得的兗州煤水煤漿的流修正得出基于旋轉粘度計法的水煤漿流變關(guān)系的變關(guān)系。修正系數經(jīng)驗公式,為工程運用提供依據。2管流法測水煤漿的流變特性1旋轉粘度計法測水煤漿的流變特性2.1管流法測量原理1.1旋轉粘度計法測量原理管流法是研究水煤漿流變特性的一種非常有旋轉粘度計法是利用雙筒體的旋轉效應,直接效的試驗手段。其主要原理是:保持水煤漿在管道測量轉速、扭距等參數,然后根據所得參數通過(guò)一內的恒定剪切流動(dòng)測量水煤漿流經(jīng)直管段上壓差定的換算關(guān)系獲得水煤漿剪切速率與剪切應力之Δ和流量Q,通過(guò)換算關(guān)系,確定水煤漿剪切速率間的關(guān)系。運用同軸旋轉粘度計,通過(guò)測量可扭距與剪切應力之間的關(guān)系。壁面上的剪切應力T和T和轉速o根據下列關(guān)系式可得出圓筒壁面的剪剪切中國煤化工CNMHG收稿日期:2009-03-13基金項目:國家重點(diǎn)基礎研究發(fā)展計劃(973)資助項目(2004B2701)作者簡(jiǎn)介;桑錢(qián)鋒(1984-),男,江蘇南通人,碩士研究生《潔凈煤技術(shù)》2009年第15卷第4期轉化利全國中文核心期刊礦業(yè)類(lèi)核心期刊《cAcD規范》執行優(yōu)秀期刊表1旋轉粘度計法所得水煤漿的流變關(guān)系質(zhì)量濃度剪切速率y壁面切應力r/Pa質(zhì)量濃度653%3.640000800R11.92剪切速*Y/(s)15.711.95圖1水煤漿真實(shí)流變曲線(xiàn)25.7質(zhì)量濃度67.1%67.1%38.3149.43·D=25mm18.6328.62剪切速率y/(s)68.2%00800000070.54圖2水煤漿真實(shí)流變曲線(xiàn)92.46114.87質(zhì)量濃度68.2%T=pR(3)品25B D=Q/3n+1(4)▲D=50mm式中R—管道直徑;L—試驗管段長(cháng)度;剪切速率Y/(s)Q?！囼灩芏蝺葻o(wú)滑移條件下水煤漿流圖3水煤漿真實(shí)流變曲線(xiàn)DYdIf(T)drindn/4,其中,3基旋轉粘度計法的水煤漿流變關(guān)系修正3.1對旋轉粘度計法所測流變關(guān)系修正的意義VTR旋轉粘度計使用的試樣少,溫度控制簡(jiǎn)單易高濃度水煤漿在管內流動(dòng)時(shí)存在滑移現象需行,粘度可直接讀出,是實(shí)驗室分析牛頓流體和非要對滑移進(jìn)行修正。質(zhì)量濃度為6.1%和牛頓流體的常用儀器。但是,旋轉粘度計在分析非68.2%的兗州煤水煤漿在管內流動(dòng)存在滑移現象,牛頓流體時(shí),所測量的數據往往會(huì )有一定的誤差。必須進(jìn)行滑移修正之后,才能得到其真實(shí)的流變候克鵬”等人的研究證實(shí)旋轉粘度計對于測量非模型。牛頓流體不精確。筆者用旋轉粘度計所測流變關(guān)22管流法測量結果系與管流法所得結果有較大差別,在表2中給出比各濃度下兗州煤水煤漿的真實(shí)流變關(guān)系如圖較。工程上一般認為用管流法試驗所得數據比較圖3所示。接近工程實(shí)際,具有很高的工程利用價(jià)值。但是,用廣義賓漢體模型進(jìn)行擬合,可得兗州煤水煤相對于旋轉浹而言管流法所需試驗臺龐漿的流變關(guān)系式為大,試中國煤化工不易控制。對于濃度653%:r=4041+0.336y1水煤對CNMHG變萬(wàn)化的非牛頓濃度67.1%:T=40.761+0.1550流體來(lái)說(shuō),所要進(jìn)行的重復試驗量相當巨大。如果濃度682%:T=1741+2.409y12能夠利用旋轉粘度計測出適合工程實(shí)際的流變關(guān)基于旋轉粘度計法的水煤漿流變關(guān)系修正轉化利用系的話(huà),那么,旋轉粘度計法相對于管流法無(wú)疑具取相同值,理論上可以認為在修正過(guò)程中,這些因有巨大的優(yōu)越性。筆者以測量結果更適合工程運素對修正系數的影響可以忽略不計。修正系數主用的管流法試驗數據為基準,對旋轉粘度計法所得要與質(zhì)量濃度有關(guān),其它影響因素可以忽略不計。的結果進(jìn)行了修正。3.8表2管流法和旋轉粘度計法所得水煤漿的流變關(guān)系對比13.506500.600.6700.680069036.1911.92圖4修正系數與質(zhì)量濃度關(guān)系15.760.8311.954結論17.22通過(guò)對水煤漿流變關(guān)系進(jìn)行的試驗研究,得出67.1%0000000400114.16了以下結論49.43153.95(1)管流法與旋轉粘度計法所得流變關(guān)系有所61.1199.12差異,認為旋轉粘度計法的誤差較大18.6342.160000(2)以測量結果更適合工程運用的管流法試驗28.6267.31數據為基準,對旋轉粘度計法所得的結果進(jìn)行修118.0370.54169.06正,首次得出基于旋轉粘度計法的水煤漿流變關(guān)系的修正系數經(jīng)驗公式,該修正系數是對旋轉粘度計114.87法所測得的壁面剪切應力的修正;(3)修正系數隨著(zhù)濃度的升高而有所降低,這3.2流變關(guān)系修正結果并不是說(shuō)明在高濃度下兩種試驗方法所測結果相表2列出了各濃度下,管流法和旋轉粘度計法接近。在高濃度下,壁面剪切應力較低濃度下增加的流變關(guān)系對比。表中,1,2分別表示用旋轉粘度極大,所以盡管修正系數變小,但壁面切應力的相計法所測的壁面切應力及用管流法所得流變關(guān)系對誤差是增大的,與文獻[5]中指出的非牛頓體偏式計算所列剪切速率下的壁面切應力離牛頓流體的程度越大,修正誤差也越大的結論并從表中可看出2種試驗方法所得流變關(guān)系差不矛盾。別很大。筆者采用修正壁面切應力的方法來(lái)對旋轉粘度計的流變關(guān)系進(jìn)行修正。設k為修正系數,魯考文獻T2=kr1。對表2中的r1,n2進(jìn)行線(xiàn)性擬合得到濃[1 Woskoboenko, Fedir, sIemon, Stanley R., Creasy,eta度為65.3%,67.1%,68.2%的條件下,修正系數分Rheology of Victorian brown coal slurries: Part 2. Effect of別為3.682,3.169,2.376?？梢悦黠@看出:隨著(zhù)濃PH[J]Fuel,l989,68(1):120-124度的升高,修正系數隨之降低,如圖4所示。對圖4[2]劉寶林孔現水煤漿流動(dòng)特性及其流變模型確定方中的試驗數據進(jìn)行多項式擬合,得出修正系數k與法綜述[J].煤化工,1995,(4):49-53質(zhì)量濃度φ的經(jīng)驗公式[3]江體乾.化工流變學(xué)[M].上海:華東理工大學(xué)出版k=-637.56+1965.34d-1505.9(5)社,2004.文獻[1-3]指出:水煤漿的流變關(guān)系的影響因[4]陳良勇,高濃度水煤漿的流變特性與壁面滑移效應試驗研究[門(mén)],燃燒科學(xué)與技術(shù).2008,14(4):317素主要為:①煤種的理化特性;②固相的容積份額中國煤化工及其測試研究[.試③固體顆粒大小及分布;④添加劑的種類(lèi)和用量CNMHGI8-19⑤懸浮液的pH值;⑥溫度。所用的2種試驗方法下轉第41頁(yè))使用的是同一種水煤漿,試驗中的參數如溫度等也《潔凈煤技術(shù)》2009年第15卷第4期轉化利用全國中文核心期刊礦業(yè)類(lèi)核心期刊cAcD規范》執行優(yōu)秀期刊能隨著(zhù)摻混的木屑半焦量的逐漸增大而減小,這說(shuō)CO2氣氛下的氣化行為進(jìn)行模擬。明了煤與一定比例的木屑混合,可以相應地提高反(2)煤與一定比例的木屑混合時(shí),可以相應地應活性。產(chǎn)生這種現象的原因可能是由于生物質(zhì)提高其反應活性。半焦中存在的金屬氧化物(主要是鉀、鈉)的含量大參考文于褐煤半焦的緣故(從表2可見(jiàn)),因為鉀、鈉等金屬氧化物對半焦的氣化反應具有一定的催化作用。[]于樹(shù)峰仲崇立農作物廢棄物液化的實(shí)驗研究[燃料化學(xué)學(xué)報,2005,33(2):205-210.結論[2]閹常峰陳勇,李海濱,等.廢木料焚燒爐燃燒過(guò)程的(1)未反應收縮核模型更適合于對混合焦在數值模擬[門(mén)]燃料化學(xué)學(xué)報,2004,32(6):705-710Study on kinetic models of co-gasification of biomassand coal in an atmosphere of coBIAN Wen, ZHANG Ke-da, WEN Fang, LIANG Da-ming, DONG Wei-guo, WANG PengBey ing Research Institute of Coal Chemistry, China Coal Research Institute, Beying 100013, China)Abstract: The main kinetic models of char gasification were reviewed, The gasification data of two chars were usedin these models correlated coefficient was used to evaluate the models. The results indicated that unreacted shrinking core model was more suitable for mixed coke gasification behavior simulation, and calculated the correspondingactivation energy. By comparing the activation energy data found that a certain proportion of coal and sawdust mixedcould accordingly improve its reactivity.Keywords: char; biomass char; carbon dioxide; model上接第50頁(yè)Empirical formula of modified coefficient about theCWSs rheological relationSANG Qian-feng DUAN Yu-feng, CHEN Liang-yong, LIU MengThermal Engineering Research Institute, Southeast University, Nanying 210096, ChinaAbstract: The research of rheological property is the premise and basis to determine CWS's( coal-water slurry )lowrules in the pipeline. In this article, there are some experimental researches about rheological property to cws madefrom yanzhou coal. Based on the rheological relation obtained by the methods of pipe-flow and rotation viscometermade some contrasts and analysis, and thental data obtained by the method of pipe -flthe standard one then made someby thefirst time, got a empirical formula of modified coefficient about the Cws's rheological relation. This way realizedpurpose that to get the CwSs rheological relation that can fit the中國煤化工the method of rota-CNMHGeywords: coal-water slurry; rotation viscometer; rheological rela煤焦與生物質(zhì)焦在CO2氣氛下共氣化動(dòng)力學(xué)模型研究