تكنولوجيا الضخ ملموسة

التدفق في الأنابيب
تدفق السوائل في أنابيب يعتمد على الضغوط التي مورست, نصف قطر الأنبوب و
لزوجة السوائل. لسائل نيوتن, التدفق طرديا
اللزوجة, وهو ثابت. لسائل غير نيوتن وجود لزوجة التي يعتمد
3
عند إجهاد القص, مثل الجص والملموسة, معدل التدفق مهمة معقدة
للزوجة.
اللزوجة () السائل هو نسبة الضغط القص () لأن معدل القص (̇):
=/̇. وهذا التعريف مناسب للسوائل النيوتونية, وبعض غير نيوتن
السوائل. وفي حالات أخرى, ومع ذلك, يمكن نهج هندسية لوصف السائل
تبسيط التحليل. فعلى سبيل المثال إذا كان السائل هو تقريب كسائل قانون سلطة, فإنه يمكن
يمكن وصف من مكافئ. 1 حيث τ هو إجهاد القص, ك الفهرس اتساق القانون السلطة, ̇
معدل القص, n الأس القانون السلطة:
n = Kγτ  [ 1] التشكيل الجانبي السرعة المناظرة في أنبوب دائري ثم تعطي بالمعادلة 2 [4]:
1 1/
2
(3 1) ( ) 1 ( ) ( 1)
n
ف ف
Qn r v r
ص آر ف
+ +   =   − +    
[ 2] حيث v هو سرعة السوائل كدالة لموقف شعاعي, r , في الأنابيب, ف
معدل التدفق الحجمي, والبرنامج العادي دائرة نصف قطرها الأنابيب. فهرس اتساق القانون طاقة السوائل, ك,
يمكن أن تحسب باستخدام المعادلة التالية 3 [4], الأمر الذي يتطلب انخفاض الضغط
القياس على مدة معينة:
3 3 1/
2
n
n
ف
ف ف ص ك
ف ل
∆   − − =    
[ 3] حيث ∆P هو انخفاض الضغط, و L المسافة بين أجهزة استشعار الضغط. على
يمكن أيضا تحديد الأس n وعامل ك عن طريق المعادلة 1 من انسيابية
قياسات للسوائل عن طريق رهيوميتير إذا كان متوفراً. لكن المعادلات 2 و 3 ويمكن أن
أن تستخدم أيضا لتحديد n و K من تدفق الأنابيب, في غياب رهيوميتير مناسبة.
ويحسب معدل القص على سطح الجدار باستخدام المعادلة التالية [5, 6]:
3
3 1 ( ) ف
ف
n Q r R
n R γ
ف
+  = = [ 4] إجهاد القص المحلية
Τ = ∆rP L / 2 [ 5] المعادلات 1 من خلال 5 وصف تدفق سائل متجانس في أنبوب.
ومع ذلك, ملموسة سائل أكثر تعقيداً لأنه يحتوي على مجاميع مع مجموعة واسعة
4
مجموعة من الأحجام. تتفاعل هذه المجاميع بجدران الأنابيب وبعضها البعض, إنشاء
إينهوموجينيتيس في السائل. وهكذا, تدفق ملموس في أنابيب ويحدث عادة في ثلاث طبقات
أو المناطق [5, 6] وكما هو مبين في الشكل 1:
• كشف طبقة أو تزييت طبقة,
• منطقة القص أو طبقة, و
• الخرسانة الداخلية أو طبقة, كما يشار إلى طبقة تدفق التوصيل
سمك الطبقة زلة يتوقف على علم احتكاك المفاصل المواد المتجاورة
إلى مواد الأنابيب. علم احتكاك المفاصل هو "العلوم والتكنولوجيا المعنية بالتفاعل
السطوح في الحركة النسبية, بما في ذلك الاحتكاك, تزييت, ملابس, وتآكل " [7]. على
سمك, والشخصية السرعة داخل, الطبقة الإمالة ويعتمد
اللزوجة والضغط العائد. سمك الطبقة الداخلية يتوقف على العائد
الإجهاد.
تكوين والخصائص المادية لكل طبقة من الصعب معرفة.
على توصيف يتطلب استخراج المواد من مناطق متفرقة. على
كشف/تزييت طبقة تحتوي على أساسا عجينة الأسمنت وجزيئات الرمال ربما صغيرة جداً
[8], بينما الطبقة الداخلية تحتوي على مجاميع الخشنة. أيضا, قطر الطبقة الداخلية
أو سمك كشف الطبقة غير معروف. وليس من المستبعد أن التنبؤ بالخرسانة
التدفق في أنابيب سوف تحتاج إلى تحديد خصائص كل من الطبقات.
الرقم 1: نبذة عن تدفق الخرسانة في الأنابيب [6] 2.2. كشف طبقة
مجموعات بحثية عديدة حققت زلة-طبقة تدفق ملموس في
الأنابيب. شوي وآخرون. [5, 6] قياس سمك زلة-الطبقة باستخدام الموجات فوق الصوتية
السرعة منشئ ملفات التعريف (أوفب) في دارة ضخ المياه باستخدام المعدات الصناعية، ووجدت أن
وهناك 2 مم طبقة سميكة على طول السطح الداخلي للأنابيب. ومع ذلك, الطبقة
سمك يمكن أن تختلف باختلاف نسب خليط وتكوين الأنابيب.
كابلان [9] ذكرت أن تدفق الخرسانة في أنبوب مرتبط أساسا
اللزوجة من زلة-الطبقة، ويمكن أن يقاس به خصائص تريبوميتري. هو
وجد أن العلاقة بين خصائص المواد السائبة التي تقاس في
5
رهيوميتير والخصائص من زلة-الطبقة كانت ضعيفة. جاكوبسن وآخرون. [10] وأظهر من
استخدام الخرسانة الملونة أن السرعة بصورة الملموسة يشبه للتوصيل
تتدفق في وسط الأنابيب, وكشف طبقة غير المتحركة, يماثل ما هو مبين في الشكل 1.
كوون وآخرون.[11, 12] قياس خصائص انسيابية ملموسة قبل و
بعد ضخ في حين رصد معدل الضغط والتدفق ووجدت أنه في حين كان هناك
أي علاقة بين خصائص انسيابية ملموسة السائبة, مثل, اللزوجة والعائد
الإجهاد, ومعدلات التدفق, وكان هناك ارتباط قوي بين خصائص من زلة-الطبقة
ومعدلات التدفق. ثم أنها لا تستخلص أن كشف الطبقة هو العامل الحاسم
التنبؤ بأن تتدفق ملموسة في أنبوب. ثم شرعوا في وضع تريبوميتير
وهذا هو رهيوميتير متحد محور مع بوب ناعمة مصنوعة من الفولاذ أو مغطاة بالمطاط على
محاكاة كشف طبقة الأنابيب.
المنظمات وآخرون.[13] لاحظ أن كشف الطبقة بين 1 مم إلى 9 مم, قبل
تصور تدفق المواد في رهيوميتير. تحليل الطبقة، ووجدت أنه
الوارد الرمال بحجم جسيمات أقل من 0.25 مم. وهذا يعني ضمناً أن هناك
هجرة الركام الخشن من قرب الجدار إلى المركز للأنابيب حيث
معدل القص أقل من التي وجدت بالقرب من الجدران.
2.3. ضغط الضخ
وثمة عامل آخر في ضخ هو الضغوط التي مورست على المواد لنقله
عن طريق الأنابيب. ريو وآخرون. [8] وأظهر مع عدد كبير من ضخ الاختبارات التي
العلاقة بين ضغط المضخة ومعدل تدفق المواد بشكل طولي:
خمس ك ف = +1 2 [ 6] حيث 1 ك و 2 ك هم معلمتين من معلمات التجريبية التي تعتمد على المواد وغيرها
الظروف التجريبية. ريو وآخرون. اختتمت يمكن أن تستخدم المعلمتين
تميز خليط محددة. ريو وآخرون. [8] دعت إلى أن المعرفة بهذه
معلمات لمزيج معين ودارة ضخ المياه يمكن أن تستخدم كعنصر تحكم الجودة
أداة للتأكد من أن الضغط التطبيقية كافية لضمان معدل التدفق المطلوب.
فيس وآخرون. [14] أنشأت علاقة تجريبية بين اللزوجة البلاستيكية
ملموسة بمعدل القص 10 s-1 والتدرج الضغط في الأنابيب. إذا كان الضغط
التدرج منخفض جداً, لن تتحرك المواد عن طريق الأنابيب. فيس ذكر اثنين
القضايا ذات الصلة بالتنبؤ بالتدفق في أنابيب: 1) تأثير طبقة زلة جداً
هام, ولكنها ليست مفهومة جيدا ومن الصعب قياس; 2) معدلات القص
الأنابيب مكانياً وزمنياً متفاوتة. حل واحد لأثر زلة-الطبقة
وسيكون لقياس خصائصه انسيابية, إذا كان يمكن عزلها واستخراج.
النمذجة التدفق في أنابيب قد يساعد في حل المشكلة الثانية. فيس وآخرون. [14] أيضا
ولاحظ أن الضخ الذاتي توطيد الخرسانة (SCC) تتطلب أعلى
الضغط, وفي حين الضغط العائد تقريبا صفر, ولكن أعلى من اللزوجة البلاستيكية
للخرسانة العادية. يمكن أن يكون هذا بسبب زلة-الطبقة (الرقم 1) وهذا يتطلب
إجهاد القص أعلى بنفس معدل القص بسبب زيادة اللزوجة.