關(guān)鍵詞 :   水煤漿 ;  流變特性;  流變機(jī)理

摘 要 :   總結(jié)了水煤漿流變特性的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 ,對(duì)水煤漿的流變學(xué)屬性、流變特性的研究方法、流變特性的影響因素和流變機(jī)理等方面的研究現(xiàn)狀和研究成果進(jìn)行了概述 ,重點(diǎn)對(duì)水煤漿流變特性的影響因素和流變機(jī)理的研究進(jìn)展進(jìn)行了詳細(xì)地闡述 ,指出了目前水煤漿流變特性研究中存在的問(wèn)題 ,探討性地提出了今后的研究方向。

0 前 言

水煤漿是由質(zhì)量份額 60 %～70 %的煤粉、30 %～40 %的水和少量添加劑混合構(gòu)成的液固兩相懸浮體系 ,是一種新型的煤基流體燃料 , 在煤的燃燒和氣化等潔凈煤技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。水煤漿具有和石油相似的流動(dòng)性和穩(wěn)定性 ,可方便地實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存、管道輸送、霧化和燃燒 , 具有節(jié)能、環(huán)保和綜合利用煤泥等多種效益 , 受到各國(guó)工業(yè)界的高度重視。

水煤漿的流變特性主要研究漿體的流動(dòng)和變形 ,即剪切速率與剪切應(yīng)力之間的關(guān)系 , 或剪切速率與表觀粘度之間的關(guān)系。水煤漿的流變特性影響到儲(chǔ)存穩(wěn)定性、輸送過(guò)程的流動(dòng)性和霧化過(guò)程的可霧化性及爐內(nèi)的可燃性等重要工藝過(guò)程[ 1 ] ,而水煤漿的流變數(shù)據(jù)是分析和確定漿體流動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)數(shù)據(jù) ,是輸送管道設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)選擇的重要依據(jù)。

1 水煤漿的流變學(xué)屬性及對(duì)流變特性的

要求

1 . 1 流變學(xué)屬性

水煤漿屬于復(fù)雜的多相懸浮體系 ,施加剪切應(yīng)力產(chǎn)生的速率梯度受到其內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)變化的影響 ,反過(guò)來(lái)內(nèi)部的物理結(jié)構(gòu)又會(huì)因剪切作用而引起變化 ,因此水煤漿的流變特性呈現(xiàn)復(fù)雜多樣性。從目前的研究看 ,水煤漿涵蓋了牛頓流體和幾乎各種類型的非牛頓流體。由于具有較高的固相含量、相對(duì)較小的煤粉顆粒以及添加劑的加入使煤粉顆粒與水緊密結(jié)合形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) ,多數(shù)水煤漿表現(xiàn)出顯著的非牛頓流體特性。水煤漿的非牛頓流體特性通常具有如下特點(diǎn) :非單相性 ,即流變特性要用多個(gè)參數(shù)來(lái)表示; 非單值性 ,粘度隨剪切應(yīng)力發(fā)生變化 ; 非可逆性 , 粘度與剪切作用的持續(xù)時(shí)間有關(guān) , 即表現(xiàn)出一定的觸變性[ 2 ] 。多數(shù)工業(yè)用水煤漿存在屈服應(yīng)力 ,在低剪切速率和高剪切速率下均呈現(xiàn)牛頓流體特性 ,在中等剪切速率下呈現(xiàn)剪切稀化特性 ,只有極少呈現(xiàn)脹流性流體特性。

描述水煤漿流變特性常用的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀衃 2 ]  :

牛頓流體:  τ=μγ (1)

賓漢塑性模型: τ=τy  +  pγ (2)

冪率模型:     τ=  Kγn (3)

屈服3/冪率模型: τ=τy  +  Kγn (4)

Casso n 模型:  τ0. 5  =τy 0 . 5 + (  pγ) 0 . 5 (5)

Sisko 模型：     τ=   ∞ +  Kγn (6)

式中:τ、τy  ———分別為剪切應(yīng)力和屈服應(yīng)力 , Pa ;

μ———粘度 , Pa·s ;

p———剛度系數(shù) , Pa·s ;

∞———高剪切速率對(duì)應(yīng)的極限剪切粘度 , Pa·s ;

K ———稠度系數(shù);

 n ———流變特性指數(shù)。

以上流變模型也稱作本構(gòu)方程 ,模型中的各參數(shù)是需要通過(guò)試驗(yàn)確定的流變參數(shù) ,是水煤漿固有的物性參數(shù)。在流變特性研究中 ,可根據(jù)研究目的、對(duì)象和剪切速率范圍等選擇不同的模型。由于水煤漿流變特性復(fù)雜 ,以上經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃茈y全面反映速率與響應(yīng)之間特性 ,應(yīng)用這類本構(gòu)方程描述水煤漿的流動(dòng)特性時(shí)都會(huì)出現(xiàn)一定偏差。

在流變特性研究中 ,往往借用牛頓流體粘度的概念 ,即表觀粘度或剪切粘度來(lái)表征水煤漿的流動(dòng)性。對(duì)非牛頓流體 ,表觀粘度是剪切速率的函數(shù) ,它能夠清晰地表明受到剪切作用時(shí)漿體抵抗變形的能力。因此 ,考察剪切粘度的影響因素和變化規(guī)律對(duì)水煤漿流動(dòng)特征的認(rèn)識(shí)和工程應(yīng)用具有十分重要的價(jià)值。

1 . 2 工業(yè)用水煤漿對(duì)流變特性的要求

水煤漿從制漿到燃燒或氣化要經(jīng)過(guò)儲(chǔ)存、管道輸送和霧化過(guò)程 , 要求漿體具有良好的穩(wěn)定性、輸送特性和霧化特性。以上 3 種特性分別由低剪切速率、中等剪切速率和*剪切速率下的流變特性決定 ,這就要求水煤漿在粘度、流動(dòng)性和沉降性能方面達(dá)到良好的平衡[ 6 ] 。工業(yè)用水煤漿理想的流變特性應(yīng)為: 具有較高的濃度 , 靜止?fàn)顟B(tài)下能夠保持良好的穩(wěn)定性 ,即具有一定的屈服應(yīng)力;在與管道輸送過(guò)程和霧化過(guò)程相對(duì)應(yīng)的中等剪切速率(10 s - 1 ～200 s - 1 ) 和高剪切速率(5 000  s - 1 ～30 000  s - 1 ) 下都應(yīng)保持較低的粘度[ 1 ] 。當(dāng)煤粉含量較高時(shí) ,水煤漿粘度會(huì)隨濃度的增加而急劇地增大; 當(dāng)濃度較低時(shí) , 漿體的流動(dòng)性增加 ,但穩(wěn)定性變差 ,燃燒效率或氣化過(guò)程中碳轉(zhuǎn)化率相應(yīng)地降低。因此 ,改善水煤漿流變特性的重點(diǎn)應(yīng)在保證合理粘度的前提下盡量提高水煤漿的濃度。

2 水煤漿流變特性的影響因素和流變機(jī)理

2 . 1 水煤漿流變特性的研究和測(cè)量方法

水煤漿流變特性的研究方法可分為 2 類。一類是從漿體組成成分的性質(zhì)和顆粒 -  顆粒以及顆粒 - 流體的相互作用出發(fā) ,通過(guò)理論分析與試驗(yàn)相結(jié)合的方法建立表征流動(dòng)特性的數(shù)學(xué)模型。這類模型包含了反映漿體流動(dòng)機(jī)理的多種因素 ,多表達(dá)為相對(duì)粘度( 漿體粘度與液相粘度之比) 與各類影響因素的關(guān)聯(lián)式。這類典型關(guān)聯(lián)式 ,大都以 Einstein 方程式為基礎(chǔ) , 擴(kuò)展到高濃度、非球形顆粒和特定粒徑分布的高濃度液固兩相非頓流體。由于漿體的復(fù)雜性 ,至今尚無(wú)法獲得廣泛適用的關(guān)聯(lián)式 ,這種方法主要用于漿體的設(shè)計(jì)和調(diào)制。另一種方法則*基于試驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù) ,采用包含多個(gè)參數(shù)的數(shù)學(xué)模型描述水煤漿的宏觀流動(dòng)行為。這類流變模型包含了式( 1)～(6) ,這些數(shù)學(xué)模型中只包含了流動(dòng)特性的描述 ,因此無(wú)法解釋產(chǎn)生這種特性的原因和各種因素的作用機(jī)理。但這類數(shù)學(xué)模型直觀簡(jiǎn)單 ,直接反映受力與響應(yīng)的關(guān)系 ,而且在多數(shù)流動(dòng)問(wèn)題研究中并不關(guān)心漿體的具體內(nèi)部物質(zhì)特性 ,這種描述方法在水煤漿流動(dòng)問(wèn)題的研究中得到了廣泛應(yīng)用 ,本文正是對(duì)這種方法所涉及的研究進(jìn)展和成果進(jìn)行討論。

測(cè)量方法或測(cè)量工具是水煤漿流變特性研究的另一重要基礎(chǔ)。按照漿體的流動(dòng)性質(zhì) , 可將測(cè)量方法分為 2 類。一類是純剪切流動(dòng)條件下的流變特性測(cè)量 , 測(cè)量工具包括雙筒體旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)和平行板粘度計(jì)等。這種測(cè)量方法精度高 ,易于實(shí)驗(yàn)室操作 ,適合于流變機(jī)理和各種影響因素的研究。另一類是壓力驅(qū)動(dòng)流動(dòng)條件下的流變特性測(cè)量 , 測(cè)量工具為毛細(xì)管粘度計(jì)或工程管道。與純剪切流動(dòng)測(cè)量方法相比 , 第二種方法可以達(dá)到更寬的剪切速率范圍 , 尤其是工程管道測(cè)量方法更是直接模擬了實(shí)際流動(dòng)過(guò)程 ,所得流變數(shù)據(jù)對(duì)工藝過(guò)程具有更直接的指導(dǎo)意義。

2 . 2 水煤漿流變特性的影響因素

影響水煤漿流變特性的主要因素有[ 1 ,3 ]  : (1)煤種及煤的理化特性 ; ( 2) 固相含量; ( 3) 顆粒大小及分布; (4) 添加劑的種類和用量; ( 5) 漿液的p H 值; (6) 溫度等。有關(guān)這些影響因素的研究已有相當(dāng)多的文獻(xiàn)報(bào)道 ,主要集中在試驗(yàn)方面。工程應(yīng)用中也主要從以上幾個(gè)方面著手 ,綜合考慮各種因素以獲得水煤漿流變特性 ,現(xiàn)結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)研究成果進(jìn)行分析。

固相含量對(duì)水煤漿的流變特性具有直接的影響。有試驗(yàn)表明 ,在較低濃度下水煤漿呈現(xiàn)牛頓流體特性; 質(zhì)量分?jǐn)?shù) > 50 %時(shí) , 隨濃度的增加 ,擬塑性特征迅速增加。Tsai 發(fā)現(xiàn)[ 4 ] , 由冪率流體特性的溶劑和煤粉制成的漿體在低剪切速率下的擬塑性卻隨濃度升高而減小。Fedir 對(duì)高水分褐煤的成漿特性研究發(fā)現(xiàn)[ 5 ] ,隨濃度的增加或煤粉粒徑的減小 , 漿體的非牛頓流體特性增加 ;屈服應(yīng)力與煤粉含量、煤粉的顆粒大小分布、內(nèi)孔面積等因素間存在密切的相關(guān)性。固相含量對(duì)流變特性的影響與zui大填充份額密切相關(guān) ,如 Turian 對(duì)多種水煤漿的屈服應(yīng)力～濃度關(guān)系研究顯示[ 2 ] ,當(dāng)固相體積份額與zui大填充份額之比(φ/φm ) 在 0 . 85 ～0 . 90 范圍內(nèi) ,屈服應(yīng)力急劇增加 ,并在φ/φm = 0 . 90～0 . 95 時(shí)趨向無(wú)窮大;另外 ,對(duì)具有牛頓流體特性的水煤漿粘度測(cè)量表明 ,相對(duì)粘度與 ( 1 3/φ/φm ) 呈反比關(guān)系。一般地 ,水煤漿的粘度隨濃度增加而增加 , 并在固相體積份額達(dá)到 40 %以上時(shí)開始表現(xiàn)出非牛頓流體特性。工業(yè)用水煤漿的煤粉含量非常接近可達(dá)到的濃度上限 ,即使是濃度的微小增加也會(huì)對(duì)流變特性產(chǎn)生顯著影響。因此 ,對(duì)給定的煤粉 -水兩相系統(tǒng) ,煤粉含量應(yīng)控制在粘度急劇增加的濃度范圍以下。

一般地 ,升高溫度有利于提高水煤漿的流動(dòng)性。Ro h 的試驗(yàn)結(jié)果表明[ 1 ] ,升高溫度在降低粘度的同時(shí)也使?jié){體的非牛頓流體特性弱化。溫度的影響還與溫度所在范圍有關(guān)。Sandra 的研究表明[ 6 ] ,溫度低于100 ℃時(shí) , 水煤漿粘度隨溫度升高而降低 ,在溫度高于 100 ℃時(shí)則呈相反趨勢(shì)。Tsai[ 4 ] 觀察到了類似的現(xiàn)象 ,2 種試驗(yàn)漿體的轉(zhuǎn)折溫度發(fā)生在 50 ℃和 70 ℃左右 ,在轉(zhuǎn)折溫度以上擬塑性特性隨溫度升高而加。Gurses[ 3 ] 發(fā)現(xiàn)溫度的影響與剪切速率有關(guān) ,低剪切速率下升高溫度會(huì)增加顆粒間的碰撞機(jī)率 ,從而使顆粒聚并趨勢(shì)增加 ,導(dǎo)致漿體的粘度升高。在高溫條件下(如高于 373 K) 測(cè)量了水煤漿的流變特性 ,由于煤粉顆粒發(fā)生分解和化學(xué)反應(yīng)引起了漿體內(nèi)部物質(zhì)結(jié)構(gòu)的顯著變化 ,導(dǎo)致漿體的流變特性隨溫度的變化規(guī)律比常規(guī)條件下更加復(fù)雜。

顆粒大小對(duì)液 - 固漿體流動(dòng)性能的影響有 2種根本途徑: (1) 漿體流動(dòng)過(guò)程中 ,一定顆粒粒徑差異對(duì)顆粒層間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響; ( 2) 顆粒粒徑變化時(shí)引起zui大填充份額變化。其中 ,后者的影響更為顯著 ,要獲得低粘度的水煤漿 , 煤粉必須具有較大的zui大填充份額。均勻分布顆粒制成的漿體通常具有較高的粘度和較低的zui大填充份額 ,除采用添加劑的方法外 , 采用合理的粒徑分布或顆粒級(jí)配則是改善水煤漿流動(dòng)性和穩(wěn)定性的有效和常用的方法。通過(guò)優(yōu)化粒徑分布獲得了水煤漿流變特性。特別是對(duì)成漿性能較差的高水分煤種 ,通過(guò)簡(jiǎn)單的粗細(xì)顆粒配比使?jié){體的穩(wěn)定性顯著改善 ,漿體的粘度降低達(dá)到 5 倍左右。這主要是因?yàn)榇旨?xì)顆粒配比形成了合理的排列結(jié)構(gòu) ,提高了顆粒的流動(dòng)性能。顆粒形狀對(duì)流變特性也具有顯著的影響 ,一般地 ,顆粒偏離球形的程度越大 , 水煤漿的粘度越大 ,非牛頓流體特性也越顯著。

許多學(xué)者對(duì)水煤漿流變參數(shù)的變化規(guī)律進(jìn)行了分析。Gurses[ 3 ] 發(fā)現(xiàn)所試驗(yàn)水煤漿( 冪率流體) 的稠度系數(shù)隨溫度的變化規(guī)律可分別在高、低 2 個(gè)剪切速率范圍內(nèi)用 Arrhenius 公式表述。Ro h 的試驗(yàn)表明[ 1 ]  , 質(zhì)量份額超過(guò) 50 %時(shí)水煤漿呈現(xiàn)冪率流體特性 ; 隨濃度增加 ,稠度系數(shù)增加而流變特性指數(shù)呈下降趨勢(shì) ; Roh 通過(guò)不同粗細(xì)混合比調(diào)節(jié)顆粒的平均粒徑 , 發(fā)現(xiàn)隨平均粒徑的增大 , 稠度系數(shù)減小而流變特性指數(shù)增加 ,即水煤漿由擬塑性流體向牛頓流體轉(zhuǎn)變。浙江大學(xué)[ 7 ] 采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)和工程管道兩種測(cè)量方法建立了明確的關(guān)聯(lián)式來(lái)描述水煤漿的稠度系數(shù)和流變特性指數(shù)隨溫度和濃度的變化規(guī)律。

測(cè)量工具不同也會(huì)對(duì)流變特性的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響 ,當(dāng)測(cè)量工具內(nèi)的漿體流動(dòng)屬于不同的流動(dòng)性質(zhì)(壓力驅(qū)動(dòng)流動(dòng)、純剪切流動(dòng)) 時(shí)尤其顯著。在兗州煤水煤漿的流變特性研究中 ,王秋粉等[ 8 ] 也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象 ,2 種方法測(cè)得的屈服應(yīng)力等關(guān)鍵參數(shù)相差數(shù)倍。

水煤漿的流變特性與煤的理化特性密切相關(guān) ,如煤的內(nèi)水含量、灰分含量、礦物組分、固定碳與揮發(fā)分比例和可溶性無(wú)機(jī)離子含量等 ,這些特性主要影響到成漿性能。

在水煤漿的流變特性測(cè)量中往往存在一種特殊的現(xiàn)象 - 壁面滑移現(xiàn)象。這是由于壁面剪切導(dǎo)致的顆粒遷移效應(yīng)或靜態(tài)壁面損耗效應(yīng) ,在壁面上形成一層粘度很低、厚度很薄 ( 通常為幾個(gè)至幾十μm) 的具有潤(rùn)滑作用的液體層 ( 滑移層) ,導(dǎo)致漿體與壁面間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)并使?jié){體的流動(dòng)更容易。對(duì)存在壁面滑移效應(yīng)的流變特性測(cè)量 ,必須消除壁面滑移的影響 , 去除壁面滑移因素后的流變數(shù)據(jù)反映的是真實(shí)的受力與響應(yīng)關(guān)系 ,也只有通過(guò)真實(shí)的受力與響應(yīng)數(shù)據(jù)才能建立起流變特性與物質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的。在具有壁面滑移效應(yīng)的水煤漿流動(dòng)特性研究中 ,對(duì)真實(shí)流變特性的系統(tǒng)研究?jī)H有少量文獻(xiàn)[ 9 ] 報(bào)道。

在文獻(xiàn)[ 9 ] 中 , 作者在壁面滑移機(jī)理和影響因素分析的基礎(chǔ)上系統(tǒng)地研究了水煤漿的真實(shí)流變特性 ,詳細(xì)考察了表觀粘度、屈服應(yīng)力、極限剪切粘度的變化規(guī)律以及流變特性的轉(zhuǎn)變規(guī)律 ,并建立了這些規(guī)律與漿體內(nèi)部物質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

2 . 3 流變機(jī)理

盡管對(duì)水煤漿的流變特性研究已有很多 ,但迄今為止 ,在流變機(jī)理方面尚缺乏深入的研究。孟令杰[ 10 ] 提出的煤水混合物流變機(jī)理可較好地解釋流變特性與物質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系 ,其主要內(nèi)容如下:

(1)  無(wú)論在靜止?fàn)顟B(tài)還是在剪切狀態(tài)下 ,一部分水分用來(lái)浸潤(rùn)煤粉顆粒表面 ,并形成一層被顆粒表面吸附而不能參與流動(dòng)的薄液體層 ;

(2)  在漿體受到剪切作用后 ,顆粒間原有的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)遭到破壞并在高剪切速率下形成沿剪切方向的層狀顆粒排列 ,即煤粉顆粒排列由隨機(jī)的排列結(jié)構(gòu)狀態(tài)向沿剪切方向的層狀有序結(jié)構(gòu)狀態(tài)轉(zhuǎn)變 ,其排列有序程度與施加的剪切應(yīng)力相關(guān);

(3)  在有序排列的煤粉層中 ,顆粒與顆粒間的水分不參與剪切流動(dòng);

(4)  在受到剪切作用并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí) ,剪切變形主要發(fā)生在有規(guī)律排列的煤粉顆粒層與層之間的水層中 ,而煤粉顆粒層上吸附的水分變形很小。

圖 1 給出了受到剪切作用后煤水混合物流變結(jié)構(gòu)的變化過(guò)程 ,φsp 、φδ、φip 、φef 分別為顆粒相、顆粒表面吸附的液相、顆粒間隙中的液相以及自由水分的體積份額。由以上假設(shè) ,水煤漿的粘度主要取決于φef 的大小:

可以看出 , 在一定的煤粉濃度下 , 要獲得水煤漿的良好流動(dòng)性能 ,就要設(shè)法降低φδ和φip 。應(yīng)用該流變機(jī)理 , 孟令杰等[ 10 ] 不但合理解釋了濃度、粒徑以及剪切速率等因素對(duì)煤水混合物流動(dòng)特性的影響 ,而且得到了流動(dòng)性能粗細(xì)顆粒配比。該流變機(jī)理能夠?qū)λ簼{的粘度特性、剪切稀化特性以及高剪切速率下漿體的牛頓流體特性作出較好的解釋。

圖 1   煤水混合物的流變結(jié)構(gòu)示意圖

對(duì)某些濃度較高的水煤漿 , 在高剪切速率下往往表現(xiàn)出剪切增稠特性。目前 ,主要存在 2種流變機(jī)理對(duì)此作出了較好的解釋。一種是Olhero 提出的理論 ,其示意圖如圖 2 。當(dāng)濃度較高時(shí) ,顆粒間達(dá)到較為密實(shí)的堆積 ,顆粒與顆粒之間的相對(duì)滑動(dòng)將會(huì)增加顆粒層間距離 , 導(dǎo)致動(dòng)量在垂直于剪切方向上進(jìn)行傳遞 , 使?jié){體表現(xiàn)出脹流體特性。另一種機(jī)理由 Hoff man 提出。他認(rèn)為 :當(dāng)高于一定剪切速率時(shí) ,部分顆粒會(huì)從原有的顆粒層中分離出來(lái) , 導(dǎo)致了原有的有序流動(dòng)向無(wú)序流動(dòng)轉(zhuǎn)變 , 并以粘度增加的形式表現(xiàn)出來(lái)。

圖 2   煤水混合物剪切增稠特性的流變結(jié)構(gòu)示意圖

水煤漿的流變特性隨濃度的變化呈現(xiàn)復(fù)雜多樣性 ,有文獻(xiàn)嘗試采用顆粒間相互作用強(qiáng)度的概念來(lái)解釋該現(xiàn)象。認(rèn)為不同濃度下漿體的流動(dòng)特性主要取決于顆粒間的相互作用強(qiáng)度 ,而顆粒間的相互作用強(qiáng)度主要取決于顆粒間的平均作用距離 ,顆粒間的平均作用距離越小 , 漿體的非牛頓流體特性就越顯著。顆粒間平均作用距離計(jì)算如下:

式中 :    H  ———表示顆粒間的平均作用距離;

           dp ———表示顆粒平均直徑;

           φ、φm  ———分別為固相體積份額和zui大填充份額。

之所以采用 H/ dp 指標(biāo) ,主要是因?yàn)榉匠淌街型瑫r(shí)包含zui大填充份額和體積份額 ,消除了顆粒大小分布等特性的影響。Acikalin 通過(guò)試驗(yàn)給出的流動(dòng)特性劃分如下 : 當(dāng) H/ dp  > 0 . 08 時(shí)為牛頓流體;當(dāng) 0 . 035 < H/ dp  < 0 . 08 時(shí)為剪切變稀流體;當(dāng) H/ dp  < 0 . 035 時(shí) ,漿體表現(xiàn)出脹流體特性。這一結(jié)果是否具有通用性尚需更多的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。

3 結(jié)論與建議

(1)  水煤漿流變特性隨各種因素的變化規(guī)律非常復(fù)雜 ,各種影響因素之間存在相互干涉 , 在試驗(yàn)中將各因素的影響區(qū)分開來(lái)對(duì)流變特性和流變機(jī)理的深入研究具有十分重要的意義。在工程應(yīng)用中 ,需要綜合考慮多種因素以獲得水煤漿流變特性。

(2)  將壓力驅(qū)動(dòng)流動(dòng)條件下與純剪切流動(dòng)條件下的流變特性進(jìn)行對(duì)比研究是今后研究工作的一個(gè)重要方向 ,若能夠建立起 2 種流動(dòng)條件下流變數(shù)據(jù)的 ,試驗(yàn)室條件下的純剪切流動(dòng)測(cè)量結(jié)果將可以直接用于水煤漿流動(dòng)問(wèn)題的研究 ,如此可大大節(jié)省試驗(yàn)成本。

(3)  在流變機(jī)理研究方面仍然缺乏深入的研究 ,多數(shù)流變理論只能對(duì)水煤漿的部分流變特性作出合理的解釋 ,水煤漿流變特性的深入研究有待于發(fā)展完善的流變機(jī)理模型。

參考文獻(xiàn):

[ 1 ] Roh N S ,Shin D H , Kim D C ,et al . Rheological behaviour ofcoal water mixt ures :2 . Effect s of surfactant s and temperat ure[J ] . Fuel ,1995 ,74 (9) :1313 - 1318 .  

[ 2 ] Turian R M ,Attal J  F ,Sung D J ,et al . Properties and rheolo 22 ¥ ¥ ¥ using 2  gy of  coal water  mixt ures  different  coals [ J ] . Fuel ,2002 ,81 (16) :2019 - 2033 .    

[ 3 ] Gurses A , Ac ky ld z M ,et al . An investigation on effect s ofvarious parameters on viscosities of coal water  mixt ure p repared wit h Erzurum Askale lignite coal [ J ] . Fuel Processing Technology ,2006 ,87 (9) :821 - 827 .  

[ 4 ] Tasi S C , Knell  Everett  W. Visco met ry and rheology of coalwater slurry [J ] . Fuel ,1986 ,65 (4) :566 - 571 .  

[ 5 ] Fedir  W , Siemon  S  R , Creasy  D E. Rheology of  Victorian2 2  2 2brown coal slurries ,1 . raw coal water [J ] . Fuel ,1987 ,66 ( 9) :1299 - 1304 .

[ 6 ] Sandra V , Rolando B , Monica M ,et al . Rheology of coal water mixt ures containing pet roleum coke [ J ] . Fuel , 1996 , 75(3) :259 - 261 .

[ 7 ] 岑可法 ,袁鎮(zhèn)福 ,陸重慶 ,等. 水煤漿管內(nèi)流動(dòng)特性及傳熱過(guò)程的研究[J ] . 工程熱物理學(xué)報(bào) ,1983 ,4 (1) :46 - 52 .

[ 8 ] 王秋粉. 高濃度水煤漿的流變特性和滑移特性試驗(yàn)研究[ D ] .南京:東南大學(xué) ,2007 .

[ 9 ] 陳良勇 ,段鈺鋒 ,劉猛 ,等.  水煤漿真實(shí)流變特性研究[J ] .  動(dòng)力工程 ,2008 ,28 (5) :753 - 758 .

[ 10 ] 孟令杰. 增壓流化床煤水混合物輸送特性研究[ D ] . 南京:東南大學(xué) ,1996 . 2

Advances  in Researchon Rheological Behaviourof Coal-water Slurries

 DA I Shu lan1  , C H EN Liang yong2  , DA I Shao hui3

(1 . Chemical Indust ry and Ecology Instit ute of Nort h U niversity of China ,  Taiyuan 030051 , China ;

 2 . School of Energy and Environment , Sout heast U niversity , Nanjing 210096 , China ;

 3. Zho ngtian Engineering Co nst ructio n Limited Company , Suqian 223600 , China)

Key  words : coal water slurry ; rheological Behavio ur ; rheology mechanism

Abstract : Rheological behaviors of coal water slurries ( CWS)  have important influenceson these processessuch  as  preparation ,  transport and  atomization  of CWS. In this  paper ,advances in research o n rheolo gical behavio ur of CWS were o utlined wit h t he emp hasis of the overall situation and the latest research findings on rheology of CWS , the research methods , the influencing factors and rheology mechanism. Especially , the advances in research on the influencing factors of rheological behaviour and rheology mechanism were described in detail . The sho rtco mings and p ro blems existing in t he current research were al so pointed o ut and so me f ut ure work was  suggested.