CN208999253U - 一种矿产气力输送系统实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种矿产气力输送系统实验装置，包括供气系统、供料系统、提升系统、供水系统和数据分析系统。供气系统由空压机、净化器、供气管、气体流量阀和旋涡流量计组成；供料系统由供料漏斗、供料管和刀闸阀组成；提升系统由抽吸管、气举泵、输送管、回流箱、固液分离器和回流管组成，气举泵产生的气举效应将矿石颗粒经输送管输送至回流箱，矿浆由固液分离器分离，水由回流管流至稳压水箱；供水系统由系统支架、稳压水箱、供水管、水阀、混合水箱和水位计组成；数据分析系统由计算机、数据线和高速摄像机组成。该矿产气力输送系统实验装置通过观测气泡分布、颗粒运动等，为矿产气力输送系统的设计、分析以及提高输送性能提供理论基础。
Description
技术领域
本实用新型涉及矿产气力输送，具体涉及对陆地深层矿石输送管内固-液-气三相流运动特性研究的实验装置。研究输送管内三相流的运动特征，为矿石气力输送系统的设计、分析以及提高系统输送性能提供理论基础。
背景技术
随着陆地地表矿产资源的日益减少，传统矿产勘探空间发现矿产的概率大幅度下降，因此对深层矿产的开发以及对开采装置的研究显得尤为重要要；矿产资源的开发必须依赖良好的采矿设备，20世纪70年代以来，美国、加拿大、法国、德国等国家已经开启了对陆地深层矿产资源的开采活动，国外开采深度超过千米的矿山已达100余座；我国目前资源勘探深度大多在500 m左右, 深部找矿工作仅局限于部分重点矿山和少数重点成矿区带, 重要资源探明程度仅为12.5%~35%, 远低于矿业发达国家60.5%~73%的平均值，因此迫切需要丰富深层矿石开采的理论和技术储备。
矿石颗粒在气力输送系统中，其运动特性不仅受自身特性的影响，如颗粒密度、颗粒直径、颗粒形状等，而且还与气泡直径、气泡数量、气泡速率以及水速等密切相关若，颗粒复杂的运动状态会干扰周围水流和气流连续相流场，使颗粒与颗粒、颗粒与管壁之间产生碰撞，增大气力输送能耗，降低了矿石颗粒输送管道气力输送的效率。
现有研究将三相流固-液-气中固-液作为一相并根据两相流理论进行分析，但是这种研究对气力输送系统中三相流的研究比较缺乏，特别是研究三者之间的相互作用机理更是空白。
实用新型内容
本实用新型的目的是：提供一种矿产气力输送系统实验装置，该实验装置通过研究输送管中气泡分布、气泡数量、颗粒运动特征以及固-液-气三相流之间的相互作用关系，为矿石气力输送系统的设计、分析以及提高输送性能提供理论基础。
为了解决以上问题，本实用新型采用的技术方案是：一种矿产气力输送系统实验装置，包括供气系统、供料系统、提升系统、供水系统和数据分析系统；所述供气系统由空压机1、净化器2、供气管3、气体流量阀22和旋涡流量计21组成，空气经空压机1压缩，并由净化器2净化后依次流过气体流量阀22和旋涡流量计21，最终给气举泵20供气；所述供料系统由供料漏斗17、供料管19和刀闸阀18组成，为所述提升系统提供持续的矿石；所述提升系统由抽吸管5、气举泵20、输送管16、回流箱15、固液分离器14和回流管13组成，气举泵20产生的负压将矿石颗粒经输送管16输送至回流箱15，矿浆由固液分离器14分离，水由回流管13流至稳压水箱11；所述供水系统由系统支架23、稳压水箱11、水阀10、供水管9、水位计6和混合水箱4组成，实验过程中根据水位计（6）的变化调节稳压水箱（11），稳压水箱（11）安装在系统支架（23）上，可上下移动使混合水箱（4）的液面恒定，从而保证矿石颗粒的淹没率一定；所述数据分析系统由高速摄像机12、数据线7和组成计算机8，工作过程中高速摄像机12对有机透明的输送管16连续拍照，并将采集到的信息传送回计算机8，由工作人员分析。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述供气系统由空压机1、净化器2、供气管3、气体流量阀22和旋涡流量计21组成，空气经空压机1压缩，并由净化器2净化后依次流过气体流量阀22和旋涡流量计21，最终给气举泵20提供气源。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述供料系统由供料漏斗17、供料管19和刀闸阀18组成，为所述提升系统提供持续的矿石。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述提升系统由抽吸管5、气举泵20、输送管16、回流箱15、固液分离器14和回流管13组成，气举泵20产生的负压将矿石颗粒和水的混合物经输送管16输送至回流箱15，矿浆由固液分离器14分离，达到回收利用的目的，水由回流管13流至稳压水箱11。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述供水系统由系统支架23、稳压水箱11、水阀10、供水管9、水位计6和混合水箱4组成，实验过程中根据水位计（6）的变化调节稳压水箱（11），稳压水箱（11）安装在系统支架（23）上，可上下移动使混合水箱（4）的液面恒定，从而保证矿石颗粒的淹没率一定。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述数据分析系统由高速摄像机12、数据线7和组成计算机8，工作过程中高速摄像机12对有机透明的输送管16连续拍照，并将采集到的信息传送回计算机8，由工作人员分析。
本实用新型的有益效果是：矿石颗粒在气力输送系统中，其运动特性不仅受自身特性的影响，如颗粒密度、颗粒直径、颗粒形状等，而且还与气泡直径、气泡数量、气泡速率以及水速等密切相关若，颗粒复杂的运动状态会干扰周围水流和气流连续相流场，使颗粒与颗粒、颗粒与管壁之间产生碰撞，增大气力输送能耗，降低了矿石颗粒输送管道气力输送的效率；为了解决以上技术难题，本实验装置通过分析输送管道气泡的分布、气泡的数量、颗粒的运动特征以及三相流之间的作用力，为矿石气力输送系统的设计、分析以及提高输送性能提供理论基础。
附图说明
图1为矿产气力输送系统实验装置的结构示意图。
图中：1、空压机，2、净化器，3、供气管，4、混合水箱，5、抽吸管，6、水位计，7、数据线，8、计算机，9、供水管，10、水阀，11、稳压水箱，12、高速摄像机，13、回流管，14、固液分离器，15、回流箱，16、输送管，17、供料漏斗，18、刀闸阀，19、供料管，20、气举泵，21、旋涡流量计，22、气体流量阀，23、系统支架。
具体实施方式
参见图1，所述供气系统由空压机1、净化器2、供气管3、气体流量阀22和旋涡流量计21组成，实验前开启空压机1，压缩气体进入净化器2，实验开始后调节气体流量阀22使供气量达到实验所需值，从而给气举泵20提供气源，使气举泵20产生气举效应，将矿石颗粒输送至回流箱15。
参见图1，所述供料系统由供料漏斗17、供料管19和刀闸阀18组成，实验过程中将刀闸阀18打开，矿石颗粒由供料漏斗17经供料管19输送至混合水箱4，使矿石颗粒与水混合，再由气举泵20输送至回流水箱15。
参见图1，所述提升系统由抽吸管5、气举泵20、输送管16、回流箱15、固液分离器14和回流管13组成，实验过程中气举泵20产生气举效应将矿石颗粒和水的混合物经输送管16输送至回流箱15，矿浆由固液分离器14分离，达到回收利用的目的，水由回流管13流至稳压水箱11。
参见图1，所述供水系统由系统支架23、稳压水箱11、水阀10、供水管9、水位计6和混合水箱4组成，整个实验过程中根据水位计（6）的变化调节稳压水箱（11），稳压水箱（11）安装在系统支架（23）上，可上下移动使混合水箱（4）的液面恒定，从而保证矿石颗粒的淹没率一定。
参见图1，所述数据分析系统由高速摄像机12、数据线7和组成计算机8，工作过程中高速摄像机12对有机透明的输送管16连续拍照，并将采集到的信息传送回计算机8，由工作人员分析。
一种矿产气力输送系统实验装置，其工作过程包括以下步骤：步骤（a），工作前开启空压机1，压缩气体进入净化器2，准备气源。
步骤（b），打开水阀10，调节稳压水箱11高度使输送管16液面达到水位计6标定的刻度，使颗粒淹没率一定。
步骤（c），打开气体流量阀22使气体通入气举泵20，气举泵20产生气举效应。
步骤（d），打开刀闸阀18，使矿石颗粒与水混合，在气举作用下被输送至回流水箱15，矿浆再由固液分离器14分离，达到颗粒与水循环利用的目的。
整个输送过程中，高速摄像机12会持续对有机透明的输送管16内三相流的运动状态拍照，将采集到的信息经数据线7传送到计算机8，供实验人员研究分析。
Claims (3)
1.一种矿产气力输送系统实验装置，其特征在于：包括供气系统、供料系统、提升系统、供水系统和数据分析系统；所述供气系统由空压机（1）、净化器（2）、供气管（3）、气体流量阀（22）和旋涡流量计（21）组成，空气经空压机（1）压缩，并由净化器（2）净化后依次流过气体流量阀（22）和旋涡流量计（21），最终给气举泵（20）供气；所述供料系统由供料漏斗（17）、供料管（19）和刀闸阀（18）组成，为所述提升系统提供持续的矿石；所述提升系统由抽吸管（5）、气举泵（20）、输送管（16）、回流箱（15）、固液分离器（14）和回流管（13）组成，气举泵（20）产生的气举效应将矿石颗粒经输送管（16）输送至回流箱（15），矿浆由固液分离器（14）分离，水由回流管（13）流至稳压水箱（11）；所述供水系统由系统支架（23）、稳压水箱（11）、水阀（10）、供水管（9）、水位计（6）和混合水箱（4）组成，实验过程中根据水位计（6）的变化调节稳压水箱（11），稳压水箱（11）安装在系统支架（23）上，可上下移动使混合水箱（4）的液面恒定；所述数据分析系统由高速摄像机（12）、数据线（7）和计算机（8）组成，工作过程中高速摄像机（12）对有机透明的输送管（16）连续拍照，并将采集到的信息传送回计算机（8），由工作人员分析。
2.根据权利要求1所述的一种矿产气力输送系统实验装置，其特征在于：所述提升系统由抽吸管（5）、气举泵（20）、输送管（16）、回流箱（15）、固液分离器（14）和回流管（13）组成，气举泵（20）产生的气举效应将矿石颗粒由输送管（16）输送至回流箱（15），矿浆再由固液分离器（14）分离，达到回收利用的目的，水由回流管（13）流至稳压水箱（11）。
3.根据权利要求1所述的一种矿产气力输送系统实验装置，其特征在于：所述供水系统由系统支架（23）、稳压水箱（11）、水阀（10）、供水管（9）、水位计（6）和混合水箱（4）组成，实验过程中根据水位计（6）的变化调节稳压水箱（11），稳压水箱（11）安装在系统支架（23）上，可上下移动使混合水箱（4）的液面恒定，从而保证矿石颗粒的淹没率一定。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114088576A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-02-25 | 西安理工大学 | 一种多管型的气液固三相流实验系统 |
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2018
- 2018-10-06 CN CN201821619128.6U patent/CN208999253U/zh not_active Expired - Fee Related
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