第一节 概述 1
一、浆体管道输送技术的发展与展望 1
第一章 绪论 1
二、技术上的进展与存在的问题 3
三、浆体管道输送方式的特点 4
第二节 浆体管道输送系统的三大环节 5
一、浆体制备系统 5
二、浆体输送系统 6
三、浆体的脱水与贮存 6
四、几种典型的浆体管道输送系统 6
二、设计的准备工作 9
第三节 设计文件的编制原则 9
三、设计阶段、建设程序和设计步骤 10
第二章 理论基础 13
第一节 物料和浆体的基本性质 13
一、物料的基本性质 13
二、浆体的基本性质 15
第二节 浆体的输送机理 17
二、固体物料的悬浮机理 19
三、固液两相流的阻力特性 20
四、固液两相流的伯诺里方程式 21
第三节 浆体的流型及其特征 22
一、不同的流型 23
二、切变率的具体表达式 24
三、管道中的能量损失 27
四、临界雷诺数与过渡流速 28
五、有效粘度 29
第四节 流变参数的确定 29
一、毛细管式流变仪 29
二、旋转式流变仪 31
三、通用流型流变参数的测定 32
四、计算流变参数的经验公式 34
第一节 单体颗粒在静止液体中的沉降 36
一、球形颗粒的沉速 36
第三章 固体颗粒在液体中的沉降 36
二、非球形颗粒的沉速 39
第二节 群体颗粒沉降的基本概念 39
一、浆体的稳定性与物料的不沉粒径 39
二、固体颗粒沉降的物理模型 41
三、球体在宾汉体中的沉降 42
四、非均匀颗粒的平均沉速 43
第三节 浓缩池的固液分离 44
一、表面负荷与沉降速度 44
二、动态沉降试验与静态沉降试验 45
三、絮凝沉降的应用 45
一、流动形态 47
第四章 浆体管道的摩阻损失 47
第一节 固体物料在管道中的分布 47
二、流动形态的应用条件 48
第二节 最佳输送粒度 48
一、粒度与粒度级配的影响 48
二、最佳粒度与最佳粒度级配 48
三、最大允许粒径 49
四、再磨的能耗 50
第三节 均质流与非均质流的流动特性 51
一、伊斯梅尔(H.M.Ismait)方程式 51
三、二相载体的密度 53
二、均质流与非均质流的判断 53
第四节 浆体管道摩阻损失计算的特殊性 54
一、两相流的典型理论 54
二、紊流区的达西摩阻系数λ 55
三、浆体管道的绝对糙度ε 56
四、浆体的粘度或刚度系数η 57
第五节 浆体管道摩阻损失的物理图形和数学模型 57
一、能量理论 57
二、摩阻损失的物理图形 58
三、摩阻损失的数学模型 59
四、固体颗粒的抑紊减阻问题 60
五、紊流区的屈服应力和有效粘度 61
六、对物理图形和数学模型的讨论 64
七、对数学模型的验证 65
第六节 浆体管道的减阻措施 67
一、添加剂减阻 67
二、加气减阻 68
三、水环减阻 68
四、纤维材料减阻 68
二、紊流区的摩阻损失 69
第八节 垂直管道的摩阻损失计算 69
一、层流区的摩阻损失 69
第七节 通用流型的摩阻损失计算 69
一、层流区垂直管道的摩阻损失计算 70
二、紊流区垂直管道的摩阻损失计算 70
第五章 临界流速与输送流速 72
第—节 临界流速及其变化规律 72
一、临界流速的定义 72
二、临界流速的变化规律 73
三、试验结果摘录 73
第二节 临界流速的经验公式和评述 77
一、若干临界流速数学模型简介 77
二、对临界流速公式改进的尝试 79
三、全浓度区临界流速公式 81
四、高浓度区的临界流速 83
第三节 临界流速的环管试验 84
一、概述 84
五、对现有临界流速公式的评价 84
二、临界流速的测定方法 85
三、临界流速的测定条件 86
四、人工配样的环管试验 86
第四节 浆体管道的输送流速 87
一、输送流速与临界流速的关系 87
二、输送流速的计算 87
三、降低输送流速的措施 88
一、浆体浓缩的功用 89
二、浓缩设施的原理及分类 89
第六章 浆体的浓缩 89
第一节 概述 89
三、浓缩池的选用与浓缩机的发展 90
第二节 普通浓缩池的选型计算 90
一、经典理论 90
二、经典理论存在的问题 92
三、动态模型试验 94
四、静态动态试验的实例对比 94
二、溢流水不循环使用时的分级效率 96
—、概述 96
第二节 浓缩池的分级计算 96
三、溢流水循环使用时的分级效率 98
四、浓缩池的面积推算 99
五、提高浓缩池表面负荷的措施 100
六、浓缩机的固体负荷 100
第四节 高效浓缩池的面积计算 103
一、概述 103
二、高效浓缩机的工作原理 103
三、高效浓缩池的表面负荷 104
一、节能浓度 106
第一节 节能浓度与经济浓度 106
第七章 经济浓度与运行制度 106
二、经济浓度 108
三、对输送浓度的认识和评述 108
第二节 输送浓度的技术指标与运行制度 109
一、概述 109
二、浆体均质性和稳定性的控制途径 110
三、浆体的输送浓度与使用浓度 110
第三节 批量输送的浆体调节计算 110
一、概述 110
二、调节设施容积的计算 111
三、批量输送的耗电量与耗水量 112
一、浆体调节设施的形式 114
第四节 浆体调节设施 114
二、大型搅拌槽的选用 115
三、流态化矿浆仓 117
第八章 主泵压力与管道壁厚 121
第一节 基本规定 121
一、小时固体量的计算 121
二、输送浓度与输送流量 122
三、管理的最小结构壁厚与最大内径 122
第二节 管壁厚度的计算 123
一、强度计算 123
四、管道的最大承压力与安全压力 123
二、负公差和磨蚀裕量 124
三、管壁的计算厚度 125
第三节 各种不同条件的管道壁厚与峰点(或始点)压力 126
一、概述 126
二、浆推浆时的管道壁厚与峰点(或始点)压力 126
三、水推水时的管道壁厚与峰点(或始点)压力 128
四、水推浆时的管道壁厚与峰点(或始点)压力 128
五、浆推水时的管道壁厚与峰点(或始点)压力 130
六、多峰点时的水推浆与浆推水计算 130
二、对主泵运行压力的分析 131
三、主泵运行压力的计算 131
第四节 主泵的最大运行压力及额定压力 131
一、峰点到始点的管壁厚度 131
四、主泵的额定压力 134
第五节 管道的耐磨衬里 134
一、概述 134
二、钢铸复合管 135
三、钢橡复合管 136
四、钢塑复合管 136
五、钢硅复合管 136
一、浆体温度对输送参数的影响 137
三、浆体温度与输送方案 137
二、供水循环率与气象条件对始端浆体温度的影响 137
第一节 概述 137
第九章 浆体管道输送系统的热工计算 137
第二节 浆体管道的始端温度 138
一、计算原理 138
二、供排水系统的吸热与散热 138
第三节 浆体管道的热阻 142
一、明设浆体管道的热阻R 142
二、埋没浆体管道的热阻R 143
第四节 冰冻深度与气象依据 144
一、地层温度变化的经典理论 144
二、冰冻深度h_O的计算 145
三、水冻层深度H_O的计算 146
四、冰冻深度和不同深度的地温t_h 146
五、气象依据 147
第五节 管道的散热与温降 148
一、稳定散热的基本公式 148
二、每段泵站出口管线加权平均温度 148
三、静止冷却计算 149
四、冰冻地区敷设管道的要领 149
五、长距离浆体管道的热工计算 150
六、工程实例 150
第十章 泵型选择与泵站设计 152
第一节 泵型选择的基本知识 152
一、概述 152
二、各种泵型的消耗费用 153
三、各种泵型的优缺点及使用条件 156
第二节 各种泵型的选型计算 159
一、离心式浆体泵 159
二、往复式浆体泵 161
三、水隔离泵和膜隔离泵 162
第三节 泵型选择与经济压力 163
一、选择泵型的原则 164
二、泵站段数与管道壁厚 164
三、泵站段数与工程投资和运营费 165
第四节 泵站设计 166
一、流量与扬程的调节必要性 166
四、泵站段数与设备的国产化 166
二、流量与扬程的调节方法 167
三、浆体泵的备用台数 169
四、泵站与环保 170
五、其他 170
第十一章 加速流与水击的防护 171
第一节 产生加速流的条件及其危害 171
一、产生加速流的条件 171
二、加速流的最大流速 172
一、连续输送运行制度加速流的防护 173
第二节 加速流的防护 173
四、加速流的危害 173
三、加速流的类别 173
二、批量输送运行制度加速流的防护 176
三、避免产生加速流的措施 176
第三节 水击的基本概念 177
一、水击的产生条件及其危害 177
二、水击的类别 177
三、影响水击压力大小的主要因素 178
四、水击波的传播速度与水击压力 178
第四节 往复泵的整流与稳压 180
一、往复泵整流与稳压的必要性 180
二、往复泵流量的波动容积 180
一、调速启泵消除水击 182
三、蓄能罐稳压容积的计算 182
第五节 往复泵的水击防护措施 182
二、直接启泵的水击防护 183
三、突然停泵的水击防护 184
第六节 其他水击的防护措施 185
一、离心泵的水击防护措施 185
二、峰点装设复合式双口进气排气阀 185
三、泵站装设复合式双口进气排气阀 186
四、出口关阀水击的防护 187
五、设备与管道具有足够的强度 188
一、无压自流输送的优缺点 189
第十二章 浆体的无压自流输送 189
第一节 概述 189
二、无压自流输送的形式与应用 190
三、无压自流输送设计的三要素 190
第二节 无压自流输送的输送参数 191
一、输送参数的确定途径 191
二、计算临界流速的断面特征值 191
三、对以水力半径R为断面特征值的商榷 192
四、输送流速与输送流量 193
五、水力坡度或敷设坡度 193
一、敞开式(不设盖板)流槽 194
第三节 经济断面的尺寸关系 194
二、封闭式(设盖板)流槽 195
三、无压自流管道 195
第四节 最小坡度断面与最佳输送浓度 196
一、水力计算原理 196
二、影响水力坡度的主要因素 196
三、矩形断面的最佳断面系数 197
四、最佳输送浓度 200
第五节 其他要求 201
一、无压自流管槽转弯的设计要求 201
二、安全超高 202
三、转流并与跌落井 203
第十三章 尾矿输送 204
第一节 概述 204
一、尾矿处理的方法和目的 204
二、尾矿处理设施的组成 204
三、尾矿处理设施的设计要领 205
第二节 尾矿高浓度矿浆的制备 206
一、综合尾矿的一段浓缩 206
二、分级尾矿的一段浓缩 207
三、分级尾矿的两段浓缩 207
四、各种流程的对比及适用条件 207
第三节 高浓度输送与中浓度筑坝 209
一、问题的提出 209
五、分压分质供水 209
二、中浓度筑坝的实施 210
三、经济比较的论证 210
四、对几个问题的讨论 211
第四节 尾矿库排水的回收与利用 212
一、概述 212
二、尾矿库排水回收与利用的演进 212
三、各种回收与利用方式的比较 213
第五节 其他 214
一、纯化尾矿、排除“异己” 214
三、尾矿管道有条件地不设备用 215
二、环保设施 215
第十四章 特种管道输送 217
第—节 海底锰结核的气力提升 217
一、概述 217
二、锰结核气力提升的基本原理 217
三、气力提升在其他行业的应用 220
四、国内外对锰结核气力提升的研究现状与展望 221
第二节 多种物料的浆体管道顺序输送 221
一、概述 221
二、经济浓度、经济管径与技术指标 222
三、浆体隔离、循环周期和浆体调节 223
一、膏体管道输送的特点 224
第三节 固体物料的膏体管道输送 224
二、经济流速与经济管径 225
三、膏体管道输送的减阻 225
第四节 密封容器(Capsule)管道输送 227
一、特征、分类和用途 227
二、密封容器输送系统 229
三、密封容器管道输送的发展 230
第十五章 浆体管道的设计与施工 231
第一节 浆体管道设计的基本规定 231
一、管道材质的选择 231
三、管道的敷设要求和穿路措施 232
二、管道的敷设方式与最小设计壁厚 232
第二节 管道的强度计算和刚度计算 233
一、弹性弯曲管段的强度计算 233
二、穿越公路和铁路 234
三、管道的刚度验算 236
第三节 支墩和支架的推力计算 236
一、明设直线段管道不设固定墩的条件 237
二、直线段固定支墩的推力计算 239
三、转角点固定支墩的推力计算 240
第四节 管道的敷设 242
一、管线路由的勘测 242
二、管道的连接 243
三、埋设管道的敷设 244
四、明设管道的敷设 245
五、沟设管道的敷设 246
六、管道的防腐与保温 246
第十六章 技术经济与优化设计 247
第一节 技术经济比较 247
一、概述 247
二、经济比较方法 247
三、经济比较的计算 248
三、经济浓度和经济压力 250
二、最佳输送粒度 250
一、管道路由 250
第二节 优化设计 250
四、引进设备与国产设备 251
第三节 投资与运输成本 252
一、投资 252
二、运营费及运输成本 252
第四节 职工定员的培训和编制 253
一、培训 253
二、建章立制 253
三、职工定员 254
第一节 浆体管道输送系统的运行 255
一、浆体泵的操作 255
第十七章 浆体管道输送系统的管理 255
二、浓缩池和浓缩机的操作 256
三、清管 256
四、批量输送的运行操作 256
第二节 管道的事故处理 257
一、管道的堵塞事故 257
二、管道的破裂事故 258
三、其他 259
第三节 设备维修 259
一、维修制度 259
二、主泵的使用寿命 259
一、检测的目的 260
第四节 浆体管道输送系统的检测 260
二、检测的内容 261
附录1 论文选录 262
附录2 常用计量单位及换算关系 269
附录3 水的动力粘度μ 271
附录4 常用筛制 272
附录5 各种浓度、稠度的定义式和换算关系 273
附录6 各种物质的导热系数λ 274
附录7 各种土壤的导热系数λ 275
附录8 函数表κ=ｆ(a) 276
参考文献与资料 278
后记 280