專利名稱：表面膜減阻方法與粘塑性物料管道輸送技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非牛流——賓哈姆體(Pingham)輸送技術(shù)。尤其是一種粘塑性物料的管道輸 送方法。
技術(shù)背景在石油、化工、采礦、環(huán)保和建筑等諸多方面，都涉及到粘塑性物料的輸送。 在海岸工程和海島工程施工中，常要求在離堤壩幾百米甚至幾千米以外取土，進行堤壩的土方閉氣。由于圍海事業(yè)的發(fā)展，高灘涂所剩無幾，海岸已逐步伸向低中灘涂，中低灘涂沉積著深厚的軟粘土層，這類土層粘性大，強度低、含水量大，陸上機械下不去，水上機械上不來，現(xiàn)有的設(shè)備難以發(fā)揮作用，人工又無法施工。在水庫、湖泊、河道中，日積月累，漸漸地沉積起越來越厚的泥層，使河床提高。這不但減少庫容，污染環(huán)境，影響交通，而且在訊期會洪水泛濫，危及堤防，造成水災。據(jù)報道，我國每年由于淤漲，消失的湖泊近百個。原生煤泥、城市污泥、造紙污泥等一類工業(yè)副產(chǎn)品或廢棄物，其固量含一般都是現(xiàn)有生 產(chǎn)工藝中所能獲得的最高濃度(以符合"減量化原則"，最大程度減小體積和重量)，如煤泥 濃度為70%以上，城市脫水污泥的濃度為20%以上，造紙廢渣的濃度為40%以上。目前全國 煤泥年產(chǎn)量已達2000 3000萬噸；污水廠脫水污泥，全國年產(chǎn)量約2100萬噸，占生活垃圾 量的40 60%; —個大型的造紙廠全年的造紙廢渣污泥為2 3萬噸，全國合計數(shù)量巨大。另外，工業(yè)廢渣清運，城市垃圾處理，碼頭航道清淤等，粘塑性物料的輸送一直是工程中迫切需要解決的課題。可見，粘塑性物料遠距離管道輸送方法與設(shè)備，具有廣闊的市場需 求和廣泛的應用前景。經(jīng)檢索，流體減阻問題自從Toms和Kramer先后發(fā)現(xiàn)高分子稀溶液或彈性材料護面都能 實現(xiàn)粘性減阻以來，己經(jīng)近半個世紀了，由于工業(yè)生產(chǎn)中到處都存在粘塑性流體，而減阻技 術(shù)又直接為節(jié)約能源、提高效率服務(wù)，因而倍受重視。近年來減阻研究取得了長足發(fā)展，在 國際上已召開多次有關(guān)減阻的學術(shù)會議，減阻已發(fā)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(huán)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(shù)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(guān)高分子減阻和表面活性劑減阻的研究報道較多，如VirkP. S.(1971)， DenToonder J. M. J. ， et al (1997)， WarholicM. D. ， et al (1999)， Sreenivasan， K. R. ， et al (2000)， Lee, D., et al (2001) [17]， Ilg， P., et al (2002)， Min T. ， etal (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，但是將表面活性劑減阻研究應用到粘塑性物料輸送過程中的研究較少。在泥土輸送方面，國外有很多相關(guān)的研究。如淤泥質(zhì)軟粘土輸送過程中流動特性的變化， 涉及到流變學問題的研究，呈現(xiàn)出非常復雜的力學機制。同時，在擾動下會出現(xiàn)再固結(jié)現(xiàn)象 的特性，使得其管道輸送非常的困難，相應的機理分析和試驗研究會很復雜而且相當困難。 高濃度、高粘性、低強度淤泥質(zhì)軟粘土對應的應力與應變之間的關(guān)系稱為流變模式(Reological model),籍此可以探討軟粘土的流動行為，流變模式中對應的參數(shù)稱為流變參 數(shù)。流變參數(shù)與軟粘土的濃度、顆粒大小以及顆粒組成成分相關(guān)， 一般通過實驗測得。0' Brian和Jullien (1988)測量了 Colorado Rocky山區(qū)口泥流沉積物的流變特性，結(jié)果指出 Bingham流體粘滯系數(shù)和屈服應力隨濃度的增加呈現(xiàn)指數(shù)增加的趨勢。Major和Pierson(1992) North Fork Toutle River當?shù)氐纳?、粉土和粘土混合物進行了測量，結(jié)果表明不 同組分條件下，軟粘土具有賓哈姆體(Bingham)流體的特性。Wang， et al (1994)進一歩 測量了組分對流變特性的影響。Battistoni P., et al (2000)進行了厭氧硝化污泥的流變 性測量實驗，Slatter P. T. (2001)污泥管道輸送的研究，Spinosa L. ， et al (2001)污 泥物理特性的研究，Slatter P. T. (2002)進行了管道中非牛頓流體層流流動的研究， ElizehathD., et al (2003)進行有具有輻射性污泥的流變學研究，N. Tixier, et al (2004) 在線測量了活性污泥的流變特性。Armbruster, M. ， et al (2001)進行了有關(guān)污泥流變性的 數(shù)值分析。然而上述理論對軟粘泥土和其他粘塑性物料的管道輸送就顯得力不從心。加之泥土和其 他粘塑性物料本身特有的復雜性，難以正確描述其本構(gòu)關(guān)系和傳送特性。所以現(xiàn)有的理論和 方法均無法進行粘塑性物料的管道輸送的摸擬與計算。在國內(nèi)也有很多相關(guān)的研究。自20世紀70年代以來，黃委會水科院趙文林、楊文海、 錢意穎等進行了高含沙水流基本規(guī)律的試驗，研究了渾水粘滯系數(shù)與賓哈姆體物理特性；清 華大學錢寧、費祥俊，西北水科所張浩、任增海也對高含沙水流的流變特性進行了卓有成效 的研究；特別是在國家85科技攻關(guān)項目中，武漢大學王明甫、陳立，清華大學費祥俊等又做 了大量工作，對管道及天然河流高濃度泥漿在不同流態(tài)、不同流區(qū)的阻力規(guī)律、流速分布特 點又進行了比較系統(tǒng)、深入的研究，分析了清、渾水水力坡降的相互關(guān)系。所有這些研究成 果奠定了高含沙水流理論的基礎(chǔ)。黃委會河務(wù)部門近年來針對管道泥漿輸送也進行了一些現(xiàn) 場試驗，這些試驗成果往往局限于當時施工及環(huán)境條件，對泥漿管道阻力的研究，特別是對 阻力系數(shù)與主要影響因素的分析還不夠。從總體研究現(xiàn)狀看，目前對偽一相流在過渡區(qū)阻力 變化特點及減阻區(qū)域的確定方面認識還并不一致，另外缺乏原型工程資料；泥槳阻力特點及計算方法還有待更細致、全面的試驗分析研究。吳淼等(2003， 2004)進行了煤泥的環(huán)保節(jié) 能利用及其管道遠距離輸送新技術(shù)和高濃度粘稠物料遠距離管道輸送成套裝備在城市污泥處 理中的應用研究。王裕宜、鄒仁元等，鄒履泰進行了泥漿賓哈姆體摻氣減阻的研究，水煤漿 摻氣降粘減阻試驗發(fā)現(xiàn)，水煤漿在受剪切時，微小氣泡象滾軸一樣流動變形，大大地降低了 水煤漿抗剪切能力，在同一水煤漿中，在一定范圍內(nèi)氣泡含量越多降粘越顯著，在氣體含量 一樣時氣泡越細微，分布越均勻降粘效果越顯著，對于不同水煤漿，粘度越高的降粘減阻越 明顯。陶松壘等(1996， 1997， 2004， 2005)提出了氣力輸泥方法與系統(tǒng)，環(huán)保型清淤輸泥 方法與設(shè)備等，能遠距離輸送高濃度、大粘度、低含水量的淤泥和軟粘土又不污染環(huán)境的土 方施工設(shè)備。該設(shè)備包括喂入裝置、發(fā)送器、水環(huán)氣墊裝置、脈沖切割器、輸料管道、布料 結(jié)構(gòu)，適用于河塘開挖、堤壩填筑、制磚、水庫湖泊清淤、航道疏竣。解決了部分軟粘物料 (Bingham體)的遠距離輸送的難題。通過檢索國內(nèi)外專利文獻及相關(guān)的數(shù)據(jù)庫，從尋找到的資料可見，很多專家學者的研究 在這一技術(shù)領(lǐng)域，作出了積極的貢獻，這些研究試驗成果都是本發(fā)明的基礎(chǔ)和前提。但是， 未發(fā)現(xiàn)采用仿生魚體表面膜、動物腸道膜的表面膜減阻的有效方法，實現(xiàn)粘塑性物料遠距離 管道輸送的方法與系統(tǒng)。因此對粘塑性物料的遠距離管道輸送，這個國際性難題，仍有大量 的迫切需要攻克的難點。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提出表面膜減阻方法與粘塑性物料管道輸送技術(shù)，有效解決粘塑性物料 遠距離管道輸送的諸多難題。本發(fā)明的技術(shù)方案是采用理論研究、科學實驗與工程實踐相結(jié)合的方法，采用在物料 與管道間設(shè)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(nèi)壁降低壁摩擦力的表面處理方法。使物料的內(nèi)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(tǒng)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。只是著重研究降低壁摩擦力問題，克服軟粘物料與管道內(nèi)壁的 粘滯性， 一個很復雜的問題簡單化了，粘塑性物料遠距離管道輸送的難題就得以解決。使粘 塑性物料在低能耗的前提下進行輸送，實現(xiàn)各種粘塑性物料的遠距離管道輸送。所述的仿生魚體表面膜方法，又稱為物料表面成形被膜方法，是釆用種種裝置在被輸送 的物料表面設(shè)置一層類似于魚體表面膜的方法。其方法是把物料壓制成或包裝成與管道相吻 合的形狀，在已成形狀的物料表面包上一層防滲薄膜，或在物料與管壁之間噴上一層潤滑劑， 以減少物料與管壁之間的阻力，避免物料損傷和管道的磨損。防滲薄膜和潤滑劑材料，是根 據(jù)不同的輸送物料及工作要求選擇和確定的。所述的仿生動物腸道膜減阻方法，又稱為輸料管道的內(nèi)壁的表面處理方法。是在輸送管 道的內(nèi)壁表面設(shè)置一層類似于動物腸道膜的方法。其方法有內(nèi)壁表面層法和雙重管道法兩種。 內(nèi)壁表面層法如圖1所示，是在輸料管道(1)的內(nèi)壁，進行表面處理。通常是在輸料管道(1) 的內(nèi)壁涂復上一層，帶有很多微小毛細孔的吸附層(2)。雙重管道法更適合遠程輸送，如圖 2、圖6所示，在管道(1)內(nèi)壁設(shè)有與毛細孔(6)的吸附層(2)相聯(lián)通的水平通道(5)。 水平通道(5)與輔助管道(48)相聯(lián)接，并受電磁閥(50)控制。由于輸料管道(1)為高能表面，管壁的表面能很大，于是管壁與物料(4)的間粘附功 也很大，物料(4)在管壁上的粘附作用很強，造成輸?shù)雷枇艽蟆．斴斄瞎艿?1)進行處 理，在管壁上增加吸附層(2)，并加入防滲薄膜和潤滑劑。在輸送過程中表面活性劑進入并 吸附于管道的內(nèi)壁上，從而形成一層牢固的表面膜(3)。使得管壁與物料之間墊有一層懸浮 膜，使物料(4)與管道(1)相隔離，避免物料(4)與管道(1)之間的直接摩擦，以減少 粘塑性物料物料擾動及與管壁粘滯阻力，同時也減少了管道(1)的磨損。潤滑劑可以回收重 復使用。吸附層(2)還有著調(diào)節(jié)表面膜余缺的功用。如輸送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(3)的 極性基伸入管內(nèi)吸附在管壁上，將原來高能表面的管壁被表面膜覆蓋，此時粘土的移動在表 面膜(3)上進行，其粘附力降低、使輸送阻力降低。不同的表面活性劑的減阻效果不同，對 不同配方的添加劑的作用機理效果進行試驗研究分析，試驗表明表面膜的減阻效果依次為-水膜層不如泥漿層，泥漿層不如潤滑活性劑層，潤滑活性劑層不如小氣泡層。減阻效果最好 的是水、泥漿、潤滑活性劑、發(fā)泡劑的混合物。所述的被膜裝置包括被膜器(7)、配料箱(19)、高壓管(20)、定量泵(21)、控制闊 (22)單向閥和噴頭等組成。設(shè)置在輸料管道上，適時地對料柱表面噴一層表面膜液。根據(jù) 輸送不同的物料和適用性、經(jīng)濟性、環(huán)保性的原則，選擇配置相適應的表面膜液，通常用水、 油等液體，在特殊情況下也有用氣體和固體微粉。在輸送粘塑性物料時，表面膜液與被輸送 物料的比例為0.5%~8%之間。在輸送顆粒狀或滲透系數(shù)大于10。m/h的物料時，如鋼球、卵石 等，表面膜液與被輸送物料的比例為10%~120%不等。雖然這些物料已不是粘塑性物料的范 疇，但本發(fā)明的方法和設(shè)備，常被用于這些物料的輸送。所述的添加劑減阻，添加劑的選擇是遠距離輸送粘塑性物料的關(guān)鍵技術(shù)之一，因此探討 各種不同的添加劑對輸送特性的影響，探討添加劑改良輸送特性的機理，完善粘塑性物料遠 距離輸送的理論體系，做到最大限度的節(jié)約能源，提高輸送效率。輸送不同的物料采用不同 的添加劑。添加劑根據(jù)的輸送物料可有不同的選擇， 一般是在水、氣和混合物中外加表面活 性劑、增潤劑、發(fā)泡劑，如烷基硫酸鹽，烷基醇酰胺，脂肪醇聚氧乙稀醚硫酸鹽，烷基苯酚聚氧乙稀醚，聚次甲基萘磺酸鹽，亞甲基二萘磺酸鹽，木質(zhì)素磺酸鹽等。當輸送遠距離遠時，可采用雙重管道輸送法，即在主輸送管道上，每隔一定距離，均勻裝一個助推器。主輸送管道、電纜與輔助管道平行鋪設(shè)。當泥土在主輸送管道中行進的阻力較大時，輔助管道中的高壓水氣或表面膜液，注入主輸送管道內(nèi)壁的水平通道與充滿毛細孔的吸附層上，使得表面膜液和推動力得以補充。表面膜液需要量和物料輸送量、表面膜液厚度、輸送管道直徑、輸送距離、物料滲透系數(shù)、被膜助推器數(shù)量的關(guān)系的計算方法-v =-+-d 4麗式中-v——單位時間表面膜液量(mVh)w——單位時間輸送物料量(mVh)A——物料與管壁間的表面膜液厚度(m)J——輸送物料管道的直徑(m)/——輸送距離(m)A——輸送物料的滲透系數(shù)(m/h)"——被膜助推器數(shù)量(個)在輸送過程中表面膜液的需要量分為兩個部分，前一部分為輸送管道內(nèi)壁與物料之間的表面膜液需要量，后一部分為滲透于物料內(nèi)的表面膜液需要量。在輸送水飽和軟粘泥土或已在物料上包一層防滲薄膜時，由于滲透系數(shù)小于10—8m/h，且泥土的空隙中充滿著飽和水，在輸送過程中泥土受到擠壓，泥土中的飽和水還能離開泥柱，附著于輸料管道的內(nèi)壁的吸附層上。計算時，滲透于物料內(nèi)的表面膜液需要量通常忽略不計。如輸送含水量較大的飽和土時，只加表面活性劑、潤滑劑和脫水劑。起到潤滑、減阻、脫水、固結(jié)作用。表面膜液中表面活性劑、發(fā)泡劑與水的比例為0.005%~0.02.5%之間，最佳的氣泡直徑在0.03mm 0.80mm之間。在輸送滲透系數(shù)較大的物料時，不僅輸送管道內(nèi)壁與物料之間需要表面膜液，而且一部分表面膜液滲透于物料的顆粒之間，從而消除了物料的搭橋卡管現(xiàn)象。


圖1為內(nèi)壁設(shè)有毛細吸附層的輸料管道剖面圖。圖2為工作中的輸料管道截面的放大 圖。圖3實施例1液壓式軟粘土輸送原理圖。為圖4為軟粘土輸送機液壓系統(tǒng)圖。圖5為實 施例2雙重管道軟粘土輸送船。圖6雙重管道局部圖。
具體實施方式
實施例1液壓式軟粘土被膜輸送方法。軟粘土是指在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，經(jīng) 生物化學作用形成，含有有機質(zhì)，天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1.0的飽和土。軟粘土既不是液體，也不是固體，屬于賓哈姆體范疇，并且具有軟弱性、粘滯性、觸變性、流 變性、滲透性、壓縮性的特點。這種軟粘物料的非牛頓流體特性及其在擾動下的再固結(jié)特性， 具有很大的粘滯阻力。就輸送泥土的現(xiàn)有技術(shù)和設(shè)備來說，泥漿濃度大于30%，就無法輸送; 粉粒狀干土稍有潮濕就無法輸送。而在工程中大量泥土的自然狀態(tài)都處于難以用管道輸送的 范圍。高濃度、高粘性、低強度軟粘土， 一直被認為無法管道輸送。其不可輸送性的主要原 因是軟粘土的粘滯性，所以克服物料粘滯性是遠距離管道輸送的關(guān)鍵。本發(fā)明液壓式軟粘土輸送裝置，如圖3所示，由液壓推進裝置、轉(zhuǎn)換閥(8)、被膜裝置 和管道(1)組成。液壓推進裝置包括主油缸(13)、主油缸活塞(14)、主油缸活塞桿(11)、 輸送缸(9)、輸送缸活塞(10)、洗滌室(12)、液壓油箱(18)、液壓閥(15)、液壓管(18)、 液壓泵(16)等。軟粘土輸送機液壓系統(tǒng)如圖4所示，液壓推進裝置由75KW電機(28)帶動 160ral/r變量泵(27)，經(jīng)06電液換向閥(25)、 06電磁溢流閥(25)和同步閥(24)，供給 推力油缸(23)。兩個推力油缸(23)的行程位置由XK1 XK2 XK3 XK4四個行程開關(guān)(38)控 制。液壓系統(tǒng)的工作壓力由壓力表(26)顯示。轉(zhuǎn)換閥(8)由兩個工作油缸(36)相連的S閥(37)交替工作，完成進料和輸送的轉(zhuǎn)換。 5.5KW電機(32)帶動10ml/r變量泵(31)，經(jīng)02電磁換向閥(34)、 03電磁溢流閥(33) 和單向節(jié)流閥(35),供給工作油缸(36)。兩個工作油缸(36)的行程位置由XK5 XK6兩個 行程丌關(guān)控制。推進裝置和轉(zhuǎn)換閥的液壓系統(tǒng)合為一體，共用一套油箱組件(30)。被膜裝置包括被膜器(7)、配料箱(19)、高壓管(20)、定量泵(21)、控制閥(22) 等。被膜器(7)由單向閥和多個噴頭組成。沿程設(shè)有各種傳感器和智能控制系統(tǒng)。開始工作時，先啟動被膜裝置，把整個管道濕潤一邊，喂料裝置和液壓推進裝置接著工 作。表面膜液預先在配料箱(19)配制和儲存，當泥柱經(jīng)過被膜器(7)時，表面膜液經(jīng)高壓 管(20)、定量泵(21)、控制閥(22)，被噴涂于泥柱與管壁之間。在輸送含水量較高的軟粘 土卻輸送距離不大時，配料箱(19)內(nèi)通常灌入水作為表面膜液。在輸送含水量較低的軟粘 土卻輸送距離較大時，采用表面活性劑、發(fā)泡劑與水氣的混合物?？梢杂萌缦沦|(zhì)量百分比的 配方十二垸基硫酸鈉0.01% 0.08%，烷基醇酰胺0.005% 0.025%，脂肪醇聚氧乙稀醚硫酸 鈉0.008%~0.035%，氯化鈣0.01%~0.08%，水加至百分之一百。由于輸料管道多為高能表面， 管壁的表面能和粘附功很大，造成輸?shù)雷枇艽?。當加入活性劑于管道中，水就可以在管?上鋪展，表面活性劑就以疏水的碳氫鏈吸附于管壁上，帶有一層水膜的極性基伸入管內(nèi)吸附 在管壁上，將原來高能表面的管壁被水膜覆蓋，此時物料的移動在水膜上進行，其粘附力降 低、使輸送阻力降低。當加有表面活性劑、發(fā)泡劑與水氣的表面膜液噴涂于泥柱與管壁之間 時，不但降低了水的表面張力及表面能，同時表面活性劑定向吸附在氣泡表面，形成單分子 吸附膜，使液膜堅固而不易破裂。微小氣泡象滾珠一樣間隔與泥柱與管壁之間，與潤滑劑共 同作用，大大地降低了泥土的粘滯阻力。實施例2雙重管道輸泥船。包括推送器、進料口、輸料管道、轉(zhuǎn)換閥、表面膜發(fā)生器、 布料裝置、智能控制系統(tǒng)等，如圖5圖6所示，在船體上設(shè)有吊機(39)、抓斗(40)和料斗(42)。吊機(39)沿著船邊抓起泥土 (41)放入料斗(42)，由液壓推進裝置把泥土 (41) 壓入主輸送管道(46)。主輸送管道(46)每隔一定距離裝一個助推器(45)。主輸送管道(46)、 電纜與輔助管道(48)平行鋪設(shè)，用抱攀(52)螺釘(49)固定在浮體(44)的加強條(51) 上。助推器(45)與輔助管道(48)的聯(lián)通與否，由電磁閥(50)控制。當泥土 (41)在主 輸送管道(46)中行進的阻力較大時，電磁閥(50)打開，輔助管道(48)中的高壓水氣或 表面膜液，注入主輸送管道(46)內(nèi)壁的水平通道(5)與充滿毛細孔(6)的吸附層(2)上， 使得管壁與泥柱間的摩擦力降至最低。其他工況與實施例l相同。本設(shè)備在水利、環(huán)保、建筑工程中有著極其廣泛的用途，諸如水庫、航道、湖泊清淤， 港口疏浚，河道開挖，碼頭、船塢積聚物清理，圍海筑堤，海灘回填，土方搬運，城市垃圾、 污泥、工業(yè)廢渣清運等等。對結(jié)束土方工程"人海戰(zhàn)役"、手提肩扛的歷史，提高生產(chǎn)力，治 理環(huán)境污染，促進經(jīng)濟發(fā)展，都有著重要的現(xiàn)實意義。在理論上的意義是從根本上解決粘塑 性泥土遠距離管道輸送方法和設(shè)備。實施例3混凝土輸送，輸送混凝土時，在原有的混凝土輸送泵基礎(chǔ)上，僅增加被膜裝置。 表面膜液采用消泡劑其配比為木質(zhì)素磺酸鈣0.3%~1.2%，聚氧乙稀醚0.01%~0.05%，環(huán)己 醇0.01%~0.05%,水加至百分之一百。當表面膜液被噴到混凝土與管道內(nèi)壁時，水泥顆粒因吸附了陰離子而帶負電，使水泥顆 粒周圍的水產(chǎn)生極性，同性離子相斥阻止了水泥顆粒的吸附和擴散作用，抑制了混凝土的凝 聚傾向，水泥漿由網(wǎng)狀凝聚結(jié)構(gòu)變成溶膠結(jié)構(gòu)，因此漿體變稀，混凝土與管道內(nèi)壁的粘滯阻 力減少，混凝土的流動性增大。經(jīng)對比實驗，明顯減少混凝土與道壁之間的摩擦阻力。采用 本發(fā)明的方法，不但能耗更省，輸送距離更遠，而且混凝土抗壓強度提高6%~25%。實施例4鋼球輸送，輸送時用脫水機油作為表面膜液。設(shè)機油的回收、過濾裝置。在與 鋼球相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)中，鋼球的管道輸送，對生產(chǎn)流水線的自動化，至關(guān)重要。對于鋼球有 控制的計量、裝配和灌裝，都成為方便的事情。本發(fā)明的優(yōu)點1. 輸送量大，輸送距離遠。由于采用了表面膜減阻方法，物料在管道內(nèi)的輸送密度和行進速 度提高，與原有的管道輸送相比，輸量大，輸距遠。2. 阻力小，能耗省，減少管道磨損和物料的破損。由于采用了仿生魚體表面膜、動物腸道膜的方法，降低壁摩擦力和物料間的碰撞，不但使管道輸送的沿程阻力小，能耗省，而且使粘塑性物料在低能耗的前提下進行輸送，實現(xiàn)各種粘塑性物料的遠距離管道輸送。3. 原理簡單，計算方便。在管道輸送中有很多復雜力學的問題，本發(fā)明抓住降低壁摩擦力這 個管道輸送系統(tǒng)中的主要矛盾，忽略的次要矛盾。只是著重研究降低壁摩擦力問題，克服 軟粘物料與管道內(nèi)壁的粘滯性， 一個很復雜的問題簡單化了。4. 應用前景廣闊，適用范圍大。適用于石油、化工、采礦、環(huán)保和建筑等諸多方面。
權(quán)利要求
1. 表面膜減阻方法與粘塑性物料管道輸送技術(shù)，包括進料方法、推送方法、輸料管道及鋪設(shè)方法、智能控制系統(tǒng)等，其特征是一種降低壁摩擦力的管道，在物料與管道間設(shè)置潤滑懸浮膜的被膜方法，仿生魚體表面膜、動物腸道膜的表面膜配比方法和減阻方法。
2. 如權(quán)利要求1所述的表面膜減阻方法與粘塑性物料管道輸送技術(shù)，其特征是采用種種裝 置把物料壓制成或包裝成與管道相吻合的形狀，在已成形狀的物料表面包上一層防滲薄膜， 或在物料與管壁之間噴上一層潤滑劑，在被輸送的物料表面設(shè)置一層類似于魚體表面膜的方法。
3. 如權(quán)利要求1所述的表面膜減阻方法與粘塑性物料管道輸送技術(shù)，其特征是在輸送管道 的內(nèi)壁表面涂復上一層，帶有很多微小毛細孔的吸附層，類似于動物腸道膜被膜層管道處理 方法。
4. 如權(quán)利要求1所述的表面膜減阻方法與粘塑性物料管道輸送技術(shù)，其特征是在管道內(nèi)壁 設(shè)有與毛細孔相聯(lián)通的水平通道，并與輔助管道相聯(lián)接的雙重管道方法。
5. 如權(quán)利要求1所述的表面膜減阻方法與粘塑性物料管道輸送技術(shù)，其特征是表面膜液中 添加表面活性劑、增潤劑、發(fā)泡劑與水氣的混合物，提高輸送效率的方法。
6. 如權(quán)利要求1所述的表面膜減阻方法與粘塑性物料管道輸送技術(shù)，其特征是在主輸送管 道上，每隔一定距離，均勻安裝被膜助推器，輔助管道中的高壓水氣或表面膜液，適時注入 主輸送管道內(nèi)壁的水平通道與充滿毛細孔的吸附層上，使得表面膜液補充，管道與物料潤滑 懸浮的雙重管道輸送法。
7. 如權(quán)利要求1所述的表面膜減阻方法與粘塑性物料管道輸送技術(shù)，其特征是表面膜液需 要量和物料輸送量、表面膜液厚度、輸送管道直徑、輸送距離、物料滲透系數(shù)、被膜助推器數(shù)量的關(guān)系的計算方法v = i^ + ，。
8. 如權(quán)利要求5所述的表面膜減阻方法與粘塑性物料管道輸送技術(shù)，其特征是輸送軟粘土時，表面膜液用如下質(zhì)量百分比的配方十二垸基硫酸鈉0.01%~0.08%，烷基醇酰胺 0.0050/o~0.025%,脂肪醇聚氧乙稀醚硫酸鈉0.008%~0.035%，氯化鈣0.01°/0~0.08%，水加至百 分之一百。
9. 如權(quán)利要求5所述的表面膜減阻方法與粘塑性物料管道輸送技術(shù)，其特征是發(fā)泡劑與水與L的混合物作為表面膜液時，最佳的氣泡直徑在0.03mm 0.80mm之間。
10.如權(quán)利要求5所述的表面膜減阻方法與粘塑性物料管道輸送技術(shù)，其特征是輸送混凝 土時，表面膜液采用消泡劑其配比為木質(zhì)素磺酸鈣0.3%~1.2%,聚氧乙稀醚0.01%~0.05%，環(huán)己醇0.01% 0.05%,水加至百分之一百。
11. 如權(quán)利要求1所述的表面膜減阻方法與粘塑性物料管道輸送技術(shù)，其特征是包括被 膜器、配料箱、高壓管、定量泵、控制閥、單向閥和多個噴頭組成的被膜裝置。
12. 如權(quán)利要求1所述的表面膜減阻方法與粘塑性物料管道輸送技術(shù)，其特征是鋼球輸送， 用脫水機油作為表面膜液設(shè)機油的回收、過濾裝置的鋼球輸送方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及非牛流——賓哈姆體(Pingham)輸送技術(shù)。尤其是粘塑性物料的管道輸送方法。包括管道內(nèi)壁處理方法、物料成形被膜方法和添加劑配比方法等。采用仿生魚體表面膜、動物腸道膜的表面膜減阻方法，設(shè)計一種降低壁摩擦力的管道，在物料與管道間設(shè)置表面膜，使物料的內(nèi)摩擦力大于管壁摩擦力，使高濃度、高粘性、低強度的粘塑性物料在低能耗的前提下進行輸送，解決了軟粘物料遠距離管道輸送的難題。具有輸送量大，輸送距離遠，能耗省，市場廣闊的特點。適用于石油、化工、采礦、環(huán)保和建筑等諸多方面。
文檔編號F17D1/08GK101235940SQ20071012655
公開日2008年8月6日 申請日期2007年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月22日
發(fā)明者芳 嚴, 姚銀萍, 白建輝, 陳智源, 陶松壘, 陶鈞炳 申請人:浙江科技學院科技開發(fā)中心