两相流潜水泵疏浚系统所需总扬程的确定方法

摘要

本发明公开了确定两相流潜水泵疏浚系统输送泥浆所需的总扬程的方法，适用于河流湖泊的疏浚及远距离输沙，通过大量现场试验和理论推导，建立了能够精确计算疏浚系统输送泥浆时管路的水力坡度的数学模型，选定管道的材质，现场测定疏浚系统需要布设的管道长度、管道进出口高差和所要输送的泥浆浓度，引用所述数学模型即可算出疏浚系统输送泥浆所需的总扬程。改变了以往只能根据施工经验或施工惯例来大致确定总扬程的方法，为两相流潜水泵疏浚系统的优化打下了基础。该方法不仅适用于河流湖泊的疏浚及远距离输沙，而且可以应用于固粒的管道输送，具有显著的经济效益。

主权项

两相流潜水泵疏浚系统所需总扬程的确定方法，所述疏浚系统包括疏浚平台、管道和若干个加压站，疏浚平台上包括若干台两相流潜水泵并联抽沙，所述加压站采用闭式加压方式，相互之间相隔一定间距布置，其特征在于，首先选定管道的材质为钢管或超高分子量聚乙烯管，然后现场测定疏浚系统需要布设的管道长度、管道内径、管道进出口高差及所要输送的泥浆当量体积浓度和泥浆流量，引用下面的公式确定所述疏浚系统输送泥浆所需的总扬程Hf：Hf＝L×im+h0 (1-1) i m = α ρ m ρ i 0 + 11 μ s C v ( ρ s - ρ m ρ ) v t V - - - ( 1 - 2 ) i 0 = λV 2 2 gD - - - ( 1 - 3 ) v t = 54.5 ( ρ s - ρ μ ) d s 2 - - - ( 1 - 4 ) Cv＝(1-ε)Cvd (1-5) 1 λ = - 21 g [ Ks 3.89 D + 5.58 Re 0.9 ] - - - ( 1 - 6 ) 式中：L为管道长度，im为泥浆管路的水力坡度；h0为管道进出口高差；i0为清水管道的水力坡度；ρ，ρs和ρm分别为清水，泥沙和泥浆的密度；Cv为浆体的体积浓度，Cvd为泥浆当量体积浓度，即抽送到目的地后自然堆积的泥沙的体积占泥浆总体积的百分比，ε为自然堆积的泥沙的孔隙率，ε＝0.5；V为浆体管道中的平均速度；vt为泥沙的自由沉降末速，ds为泥沙平均粒径，μ＝0.01泊；μs为管底推移质颗粒与管道底部摩擦系数，μs＝0.37～0.75；α为修正系数，取α＝1.225；D为管道内径；g为重力加速度；λ为管路的摩阻系数；Re为雷诺数；Ks为管道的当量粗糙度，钢管的当量粗糙度取Ks＝0.05mm，对于超高分子量聚乙烯管，Ks＝0.02mm。