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固液兩相流泵

　　固液兩相流體廣泛存在于自然界和許多工業(yè)部門之中，諸如在環(huán)保、水利、化工、冶金、運輸、海洋工程等領(lǐng)域均可遇到。在自然界中，含沙水流是一種典型的固液兩相流體。固體物料的水力輸送是-種典型的固液兩相流的工程應(yīng)用，固體物料的管道水力輸送技術(shù)，已有120多年的發(fā)展歷史。美國、巴西、加拿大等國相繼建設(shè)了漿體管道輸送線。加拿大正在建設(shè)一條輸煤管線長1076km"。在工業(yè)部門中，管道水力輸送技術(shù)也得到廣泛的應(yīng)用，如冶金部門用于輸送精礦和尾礦，煤炭部門用于輸送煤漿，水利部門用于疏浚河道和水庫清淤，環(huán)保部門用于輸送工業(yè)垃圾，輕工部門用于輸送紙漿等。因而，在實際工程上不斷提出泵送固液兩相流體的問題。

　　固液泵是管道水力輸送的關(guān)鍵部件,固液泵的發(fā)展過程是與工業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)的。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，泵輸送固體的問題被提到了-定的高度，同時，也給應(yīng)用在這些范圍的泵開辟了廣闊的新領(lǐng)域，泵中存在的特殊問題激起了廣大科研人員的濃厚興趣。在計算機和其它先進設(shè)備應(yīng)用日益廣泛的今天，對上述問題的研究越來越多，也越來越深入，探索到了-定的規(guī)律，積累了許多經(jīng)驗，設(shè)計出一些性能比較好的產(chǎn)品，但設(shè)計依據(jù)仍然不成熟，沒有像清水泵那樣有比較完整的設(shè)計方法。

　　兩相流問題提出之前，用于抽送固液混合物的泵，在研究和設(shè)計方面，只以清水流場為基礎(chǔ)，對泵存在的磨損和效率問題沒有完善的解決辦法。例如，通過對泵過流部件中易磨損部件磨損特征的分析研究，修改泵的幾何參數(shù)，使過流部件的流道形狀，盡可能滿足實際流動,以達到減少磨損的目的。在設(shè)計過程中，設(shè)計人員參考清水泵的設(shè)計方法，考慮一些固體物的存在對泵不同方面的影響，對這些過流部件進行設(shè)計。然而，存在的問題是，固體物對整個流場的影響不清楚。由于沒有一套完善的數(shù)學模型和成熟的理論依據(jù)，很多問題的解決只能依靠嘗試。如為了使固體介質(zhì)容易通過流道，人為的將泵流道尺寸加大，減少葉片數(shù);為了提高泵的抗磨性能，在修改幾何參數(shù)的同時，還從抗磨材料入手，對過流部件采用橡膠、尼龍、高硬度耐磨合金等。然而，由于這些措施不是從根本上解決問題，在設(shè)計中，加入了許多經(jīng)驗系數(shù)和主觀因素，并非建立在固液兩相流真實流動的基礎(chǔ)上，因此設(shè)計出來的產(chǎn)品不能令人滿意。

　　為了從根本上解決問題，有的學者將雜質(zhì)泵的水力設(shè)計問題提升到理論上，提出了兩相流設(shè)計理論。兩相流設(shè)計理論的提出，使雜質(zhì)泵的研究在理論上發(fā)生了質(zhì)的變化。在目前，兩相流設(shè)計的研究還很不成熟。由于兩相流動的復(fù)雜性，對兩相流的研究離不開實驗的驗證。

　　對兩相流泵的研究,包括宏觀的外特性研究和微觀的內(nèi)部流動規(guī)律研究。外特性研究探討固液混合物對泵性能的影響，包括流量、揚程、磨蝕性能、氣蝕性能和使用壽命等;內(nèi)部流動規(guī)律研究探討固液兩相在泵內(nèi)的流動規(guī)律，包括固體顆粒相對運動軌跡和固液兩相流速、壓力以及濃度的分布規(guī)律等特性。研究途徑可以通過實驗結(jié)果總結(jié)規(guī)律、驗證理論，也可以從理論分析的角度對流動規(guī)律做一些假設(shè)，然后通過實驗驗證。

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