8管道材质走向及弯头汇总.docx

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8管道材质走向及弯头汇总

8

PipelineMaterial,Orientation,and

Bends管道材料、走向、及弯头

1INTRODUCTION介绍

Amajoradvantagethatpneumaticconveyingsystemshaveoveralternativemechanical

conveyingsystemsisinflexibilityincontinuouspipelinerouting.Pipelines

canrunhorizontally,andwithbendsinthepipeline,flowscangovertically

uporverticallydown,withlittlerestrictiononnumbersofbendsordistances.

Pipelinesinclinedupwardsarenotgenerallyrecommendedandsoflowininclined

pipelinesisexamined.气力输送系统相对机械输送系统的一个重要的优点是是管道可以方便的布置。

水平管道通过弯头，可以垂直向上或向下，对弯头的数量或距离几乎没有限制。

一般不建议管道倾斜向上，因此要诊察倾斜管道内的流动。

Uptonowpressuregradienthasbeendiscussedinglobaltermsofpressure

dropavailableanddistanceoverwhichamaterialmustbeconveyed,withhigh

pressuregradientsbeingrequiredfordensephaseconveying.Dataisincludedin

thischaptertoshowhowpressuregradientvarieswithconveyingparametersfor

horizontalandverticalconveyinginbothdiluteanddensephaseflows.截至目前，我们已经讨论了许可压降及物料必须被输送的距离方面的压力梯度的问题，密相输送要求有高的压力梯度。

本章中的数据将用来说明压力梯度是怎样随稀相及密相流动中水平和垂直流动常数而变化的。

Conveyingparameterswereintroducedinthepreviouschapterforpipeline

boreandconveyingdistance.Inthischapterscalingparametersarepresentedfor

otherpipelinefeaturesincludingverticalflow.Theinfluenceofconveyingparameters

onpressuredropacrossbendsisconsidered,forbothdiluteanddense

phaseflow,andlossesarepresentedintermsofbothapressuredropandan

equivalentlength.Pipelinematerialisalsoconsidered,withparticularreferenceto

theuseofflexiblerubberhose.上一章中已经介绍了管道口径和输送距离等输送参数。

在这一章将提出其它管道特征，包括垂直流动的换算参数。

将研究稀相和密相流动中输送参数对弯头压降的影响，压损用压降和当量长度这两种形式来表达。

也将关注管道材料，特别是挠性软管的应用。

2PRESSUREGRADIENTDATA压力梯度数据

Alltheconveyingdatapresentedsofarhasbeenfortotalpipelinesystems.Thisis

usuallyobtainedfromatestfacilitycomprisingapipelinetestloopthatgenerally

includeshorizontalpipelinelengths,anumberofbendsandpossiblyanelementof

verticallift.Thepressuredropdataintheconveyingcharacteristicspresentedhas

beenfortheentirepipeline.迄今为止所有输送数据都是针对全体管道系统的。

这通常是从一个试验装置获取，试验装置由一个管道试验回路组成，通常包括水平管长，一些弯头，可能还有一个垂直提升部分。

输送特性中的压降数据是针对整个管道的。

Inordertoisolatetheeffectofanyindividualelementofpipeline,suchasa

straightsectionofhorizontalorverticalpipeline,orabendinthepipeline,pressure

tappingsmustbefittedintothepipeline.Someoftheseissuesareconsidered

inthischapterbutareconsideredinmoredetailinChapter23.为了隔离管道中任何单个部分的影响，如水平或垂直直管段，或管道弯头，必须从管道取压。

其中的一些问题在在本章中讨论，但在第23章中有更详细的论述。

2.1HorizontalConveying水平输送

Typicalconveyingdataforflowinahorizontalsectionofpipelineispresentedin

Figure8.1.Thedataisforbarite,whichisoftenusedasadrillingmudpowder.

Thismaterialhasaparticledensityofabout260lb/ft3butdespitethisitwillbe

seenthatthematerialcouldbeconveyedatsolidsloadingratiosinexcessof100

andatlowvelocity.Fordrillingpurposesitisusedasaveryfinepowderandso

hasverygoodairretentionpropertiesinthisform.Asaconsequenceoftheair

retentionpropertiesthematerialwillconveyindensephaseflow.管道水平段流动的典型输送数据显示在图8.1中。

这些是重晶石的数据，重晶石通常被用作钻井泥浆粉末。

这种物料的颗粒密度约为260lb/ft3（注：

约4165kg/m3），除此之外，还可看到，物料能超过100的混合比低速输送。

用在钻井上，是一种非常细的粉末，因此以这种形式它具有良好的。

由于其存气性，它能以密相来输送。

Figure8.1Pressuregradientinhorizontalflowforbaritein2inchboreline.重晶石在2英寸口径管道中的水平流动压力梯度。

ThedatainFigure8.1ispresentedinexactlythesameformastheconveying

characteristics,withmaterialflowrateinIb/hplottedagainstfreeairflowrate

infVVmin.Thefamilyofcurvesplottedisnowofpressuregradientinlbf/in2per

100ftlengthofpipelineratherthanapressuredropforthetotalpipeline.Linesof

constantsolidsloadingratioarealsoincludedasthesearesimplystraightlines

throughtheoriginasbefore.Thejuxtapositionofthesetwosetsofcurvesonthe

oneplotisparticularlyusefulforillustratingonceagaintheproblemofmaintaining

flowindensephasewithincreaseinconveyingdistance.图8.1中的数据与输送特性具有完全一样的形式，图中横坐标为自由空气流量（ft3/min），纵坐标为物料流量（lb/h）。

现在用压力梯度（lbf/in2每100ft）的一组曲线来替代总管线的压降。

恒定混合比线也列入其中，像以前一样它们是通过原点的直线。

这两组曲线并列显示在一个图上，对再次说明随输送距离增加维持密相流动的难题特别有用。

2.1.1LongDistanceConveying长距离输送

Asexpected,itwillbeseenthatasthesolidsloadingratioincreases,thepressure

gradientincreases.Atasolidloadingratioofabout100thepressuregradientis

approximately10lbf/in2per100ftlengthofpipeline.Withalimitonairsupply

pressurebecauseofairexpansionproblems,andtheconsequentneedtostepthe

pipeline,thescopeforlongdistancedensephaseflowisstrictlylimited.Thisdoes

nottakeaccountoftheadditionalpressuredropduetobendsandsectionsofvertically

upwardpipelinethatmightneedtobeincludedeither.正如预期的那样，可以看到，随着混合比的增加，压力梯度也增加。

混合比约100时的压力梯度大约为10lbf/in2每100ft长度的管道。

因为空气膨胀的问题对供气压力有一定的限制，而且需要对管道扩管，长距离密相输送的范围受到了严格限制。

这并不没有考虑到可能需要列入的由于弯头和垂直向上管段生产的附加压降。

Forlongerdistanceconveyingtheremustbeacompromiseandthisisto

conveyatalowervalueofsolidsloadingratiowherethepressuregradientis

lower.InFigure7.2Id,magnesiumsulfateconveyedoveradistanceof2500ftis

presentedandthemaximumvalueofsolidsloadingratio,withaconveyingline

pressuredropof30lbf/in2,isonlyabout1'/2.对于长距离输送，必须要折衷考虑，压力梯度更低时的输送混合比也就更低了。

在图7.21d中，输送硫酸镁的距离为2500ft，输送线压降为30lbf/in2，而最大混合比只有约1'/2。

3VERTICALCONVEYING垂直输送

Apartfromthedifficultyoffindingasuitablewallorstructureonwhichtomount

averticalpipelinefortestingpurposes,atestloopneedstobeused,unlesstwo

conveyingsystemsareavailable,oneconveyingtotheother.Theformerwasused

forthetestworkreportedhere[1].Anadvantageofthismethodisthatthepipeline

mustgodownaswellasupandsodatacanbeobtainedforbothsectionsofpipeline

ineverytestrun.除了难以找到合适的墙壁或结构来支撑进行试验的垂直管道之外，需要使用一个试验回路，除非有两个输送系统，一个输送到另一个。

用于试验工作所使用的模型回报于此[1]。

这种方法的一个优点是，管道必须下降和上升同样的高度，因此在每次测试运行中可以同时测得两段管道中的数据。

AsketchofthetestpipelineisgiveninFigure8.2togetherwithdimensional

details.Ahighpressuretopdischargeblowtankwasusedtofeedmaterialintothe

pipeline.Thelayoutofthetestfacilitywassuchthatthematerialwasconveyed

verticallydownfirstandthenverticallyup.Thefallandriseelementsofthepipeline

wereboth53ftlong.Thetotalpipelinelengthwasabout185ft.Twopipelines

wereavailable;oneoftwoinchandanotherofthreeinchnominalbore,both

followinganidenticalrouting.图8.2给出了试验管道的示意图与三维细节。

采用一个高压上引式发送罐来供料。

试验设施的布局是这样的，物料先是垂直向下输送，然后垂直上升。

下降和上升管道均为53ft长。

管道总长度约185ft。

有两条管道，一个的名义直径为两个英寸，另一个为两个英寸，它们的走向是一样的。

Typicalconveyingcharacteristicsforthetotalpipelinesystemarepresented

inFigure8.3[2].Theseareforbariteconveyedthroughthethreeinchborepipeline.

Baritecanbeconveyedindensephase,aswasillustratedinFigure8.1andso

conveyingwithairsupplypressuresupto30lbf/in2waspossibleandsolidsloading

ratiosofwellover100wereachieved.图8.3介绍了总的管道系统典型的输送特性[2]。

这些都是通过三个英寸口径管道输送重晶石。

如图8.1所示，重晶石可以密相来输送，因此当输送空气供应压力高达30lbf/in2时，混合比远远超过100。

Figure8.2Detailsoftestpipeline试验管道详图。

Figure8.3Conveyingcharacteristicsfor

bariteinfigure8.2pipelineof3inchbore.图8.2的3英寸口径管道输送重晶石的输送特性。

Onceagainthisillustratestheconveyingpotentialofrelativelysmallbore

pipelinesinthatmaterialflowratesofover100,000Ib/hwereachieved.Forthe

totalpipelinetheformoftheconveyingcharacteristicsislittledifferentfromthat

forotherpipelinesystemspresentedinearlierchapters.这再次说明了相对较小口径管道输送这种物料的输送潜力能超过100,000Ib/h（注：

约45t/h）。

对于总的管道，输送特性的形式和前面几章中的其他管道系统没有什么不同。

Inordertoobtainpressuregradientdataforthetwotestsectionstherewere

15pressuretappings（sevenalongthedownsectionandeightalongtheupsection）.

Thefirstandlasttappingsateachsectionwereplacedaboutfivefeetfrom

thebendsinordertoensurethatanyupstreamordownstreameffectswouldhave

minimuminfluenceonthepressurereadings.Ateachlocationaringoffourtappings

wasusedandallfourwerecoupledtoacommonpoint.为了获得这两个测试段的压力梯度数据，共有15个取压点（七个在下降段，八个在上升段）。

每个管段上的第一次和最后一个取压点都放在离弯头约五英尺远处，以确保任何上游或下游对压力读数的影响最小。

在每个地点都有一圈四个取压口，这四个都是相对同一点对称布置。

Resultsfromtwotestscarriedoutwithafinegradeofpulverizedfuelash

（flyash）inthetwoinchborepipelinearepresentedinFigure8.4[2,3].Thehorizontal

axisrepresentsthelengthofpipeline（seeFigure8.2）fromthebendin

whichtheflowishorizontaltoverticallydown（bendnumber4）,tothebendin

whichtheflowisverticallyuptohorizontal（bendnumber7）.在两英寸口径管道中对细粉级粉煤灰（飞灰）进行的两次试验的结果显示在图8.4[2,3]中。

横轴代表从水平转为垂直流动的弯头（弯头4）开始的管道的长度（见图8.2）到从垂直转为水平流动的弯头（弯头7）为止。

Thefirstsection,therefore,representstheflowverticallydown,alongwhich

thereweresevenpressuretappinglocations,andthesecondsectionrepresentsthe

flowverticallyup,alongwhichtherewereeightpressuretappinglocations.The

verticalaxisrepresentsthepressureoftheconveyingair.因此，第一部分代表垂直向下的流动，在这一段上有七个取压点，第二部分代表垂直上升的流动，在这一段上有八个取压点。

垂直轴表示的是输送空气压力。

Thesolidlinesdrawnrepresentthelinearizeddependence,fromthemeasured

valuesofpressure,whilethedottedlinesrepresentanapproximatedevelopment

ofthepressureintheregionwherethepressurewasnotmeasured.实线代表压力测量值的线性关系，而虚线代表没有测量点的区域的大致压力。

Figure8.4Typicalpressuregradientresultsobtainedwithpulverizedfuelash.输送粉煤灰的典型的压力梯度。

Itwillbenoticedthatinonecasethepressuregradientinthevertically

downsectionwasnegative,whileintheotheritwaspositive.Intheverticallyup

flowthepressuregradientwasnegativeineachcase,buttherewasasignificant

differencebetweenthetwotests.Theinfluencethatconveyingconditionscan

haveonthevaluesofpressuregradie