[發明專利]軟粘土及粘塑性物料管道輸送的減阻表面膜選擇方法

有效

• 申請號: 201210076097.5
• 申請日: 2012-03-12
• 公開（公告）號: CN102840444A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 陶松壘;李未材;陶鈞炳;朱婉珍
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: F17D1/16
• 分類號: F17D1/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及粘塑性物料管道輸送，尤其是軟粘土的管道輸送技術。?

背景技術

流體減阻問題自從Toms和Kramer先后發現高分子稀溶液或彈性材料護面都能實現粘性減阻以來，已經近半個世紀了，由于工業生產中到處都存在粘塑性流體，而減阻技術又直接為節約能源、提高效率服務，因而倍受重視。近年來減阻研究取得了長足發展，在國際上已召開多次有關減阻的學術會議，減阻已發展成一門專門獨立學科。除航空、航海外，管道輸送中開展了大量減阻研究，以及在石油管道中除加熱降粘減阻外，還開展了磁減阻、水環減阻等，而高濃度高粘度固液兩相流體減阻，近年來也進行了一定的實驗研究。例如在煤的液化技術中，在水煤漿中加入有機添加劑減阻或摻氣減阻；在封閉式采礦中對高濃度全尾礦砂邊壁加水減阻等等。有關高分子減阻和表面活性劑減阻的研究報道較多，如Virk?P.S.(1971)，Den?Toonder?J.M.J.，et?al(1997)，Warholic?M.D.，et?al(1999)，Sreenivasan，K.R.，et?al(2000)，Lee，D.，et?al(2001)[17]，Ilg，P.，et?al(2002)，Min?T.，et?al(2001，2003)，Taegee?M.，et?al(2003)等進行了高分子添加劑在湍流流動減阻中的應用研究和實驗研究，但是將表面膜減阻應用到粘塑性物料輸送中，以及減阻表面膜選擇方法的研究，鮮見報道。?

陶松壘等提出表面膜減阻方法與粘塑性物料管道輸送技術(ZL20071026557.X)，采用在物料與管道間設置表面膜的被膜方法，仿生魚體表面膜、動物腸道膜的表面膜減阻方法，一種輸料管道的內壁降低壁摩擦力的表面處理方法。使物料的內摩擦力大大高于管壁摩擦力，把降低壁摩擦力問題突顯成為管道輸送系統中的主要矛盾，在管道輸送中其他很多復雜的問題，都降為可以忽略的次要矛盾。一個很復雜的問題簡單化了，只是著重研究降低壁摩擦力問題，克服軟粘物料與管道內壁的粘滯性，粘塑性物料遠距離管道輸送的難題就得以解決。?

由于輸料管道為高能表面，管壁的表面能很大，于是管壁與物料的間粘附功也很大，物料在管壁上的粘附作用力很強，造成輸料管道阻力很大。當輸料管道進行處理，在管壁上增加吸附層，并加入表面活性劑。在輸送過程中表面活性劑進入并吸附于管道的內壁上，從而形成一層牢固的表面膜。使得管壁與物料之間墊有一層懸浮膜，使物料與管道相隔離，避免物料與管道之間的直接摩擦，以減少粘塑性物料擾動及與管壁粘滯阻力，同時也減少了管道的磨損。如輸送軟粘土時加入的表面活性劑和水，就可以在管壁上鋪展，表面活性劑就以疏水的碳氫鏈吸附于管壁上，帶有一層表面膜的極性基伸入管內吸附在管壁上，將原來高能表面的管壁被表面膜覆蓋，此時軟粘土的移動在表面膜上進行，其粘附力降低。使軟粘土在低?能耗的前提下進行輸送，實現了軟粘土的遠距離管道輸送。?

表面膜的選擇是遠距離輸送粘塑性物料的關鍵技術之一，根據輸送物料選擇不同的表面膜，對不同配方的表面膜的減阻效果進行試驗至關重要。?

發明內容

為了解決這一問題。發明人進行了多方位的研究。在浙江省自然科學基金“粘塑性泥土管道輸送新方法及機理的研究”(M503164)，“軟粘土——粘塑性物料管道柱流輸送特性研究”(Y505041)，杭州重點科技創新基金“環保型清淤輸泥設備”(20051321B13)，省教育廳重點科研基金“賓哈姆體管道輸送新方法暨環保型清淤輸泥設備的研究”(20010430)的資助下。課題組在前期研究的基礎上，發明了粘塑性物料管道輸送的減阻表面膜選擇方法。?

本發明采用表面膜選擇測試儀進行的實驗比較方案，其特征是：?

第1步固定試板：把與輸送管道內壁相同的材料做成試板，固定于測試儀的動板上，并調整至水平；?

第2步噴涂表面膜：在試板上劃分成幾個區域，并分別把幾種表面膜液噴涂于試板的各自區域上；?

第3步按下式確定試件的重量及試件與試板的接觸面積：?

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