摘要：在交通输送方面我国近年来已经取得了很大的成绩，其中管道水利输送作为五大运输系统之一，也为我国的输送事业做出了巨大的贡献。管道水力输送能取得今天的成就源于多年经验的积累和改进，所以与其长期的发展历程息息相关。本文主要对管道水力输送多年的研究发展进行了分析和总结，并对其在工业中的实际应用进行了分析和探讨，希望能够进一步推进我国管道水力输送的水平。
关键词：管道水力输送 进展研究 工业应用
引言
在管道水力输送中应用比较典型的就是对固体物料的输送，其主要的原理是利用液态载体在封闭管道中实现对固体物料的输送。我国对该输送方式的研究相对较晚，但是该方式可以实现长距离输送，并且在输送过程中需要投入的资金费用相对较低，输送安全并且满足国家的环保要求，所以，该输送方式在我国很多领域内都得到了广泛应用。
1 管道水力输送方式的研究进展
在所有输送方式中，管道水力输送一种新型的输送方式，属于固液两相流的研究范畴。由于在液态管道中加入了固体物料，所以此时的管道两相流，不再简单的具有水力学的单一性质，同时还具有了其本身的特殊特征。然而，如果只是从技术应用方面来讲，其主要的研究内容主要包括以下几方面的研究。
1.1对流动状态进行研究
管道水力输送的内有物质包括液体和固体，这种两相流的性质与单相流有所不同。在今几十年来，世界各国的业界学者都提出了一些流型的分类标准，然而，该项研究具有很强的复杂性并且具体的测试难度较大，所以以至于，至今都没有形成一套统一的分类标准。在对两相流进行研究的学者中，比较早的就当属Newitt一行学者，他们在进行试验的时，所选择的固体对象为砂卵石，直径分别为25和152毫米，输送方式为水平管道输送。在试验中，分别根据输送的速度以及不同的砂石直径而将流型分为四种。但是在试验中存在的唯一缺陷就是全管砂石层移在进行流区划分时没有独立出来，该问题也是在之后的70年代才被发现。之后，Turian等一行人在前人经验的基础上，进行了大量的试验，并对流型图进行了更新。随着技术的发展，Roco在进行流型划分时就充分利用了微观技术，从而将流型种类进行了更详细的划分，相对来讲，复杂性较高。与上述研究都有所不同的就是后来Wasp基于实际应用的角度出发，对流体类型进行了重新的界定和划分。
1.2 对临界流速进行研究
临界流速是管道水力输送过程中与管道输送的经济和安全具有直接的关系，所以其也是研究中的重点参数之一。该项研究中，国内外的很多业界学者都在一直努力，但是同样是由于两相流的复杂性，致使该问题并没有得到一致的认同。其中，Thomas在该项研究中的重点依据是最小输送流速，而Durand 则使用的是极限淤积速度，同时Graf则是用的是临界淤积速度，我国学者费翔俊等人则比较认同临界不淤流速。
1.3 对浓度和速度的分布进行研究
管道水力输送就会涉及阻力问题，所以加强对浓度和速度分布的研究具有重要的价值。该项问题中国外也有很多的学者进行的研究，但是由于浓度和速度的分布在试验中比较难以观察，数据难以确定，因而也导致了该研究结果的搁浅。但是到了二十世纪九十年代，学者们认识到了开展该研究的重要性，国内外的学者试着用数值解法来对浓度和速度分布进行计算，有些学者也对浓度和速度进行了数值模拟。
1.4 对阻力损失以及减阻问题进行研究
在对阻力损失进行规律总结和研究中，我国的学者钱宁对其进行了比较详细的研究。国外学者Thomas进行了部分研究，结果认为悬浮区的阻力损失的大小与砂石的大小有关。在其中阻力损失研究要多的当属管道内部不均匀悬浮区的阻力损失，其中Durand的研究成果到目前为止依然被应用较为广泛。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，我国学者阎庆绂在进行该项研究时选用的对象为输煤管道，并对其输送中可能会影响能量损耗的因素进行了研究。总体来讲，各学者在进行研究时所得出的计算公式有所差别，研究成果比较分散，并没有形成系统的结论。
为了达到能源节约的目的，很多学者都对减阻问题展开了研究。目前该问题已经形成了独立学科。多项研究都证实影响造成阻力的因素为固体物质的长度与直径比，另外还有一些高挠度的纤维材料也会造成阻力损失。基于此，很多学者都通过注入减阻剂以及注入空气的方式来实现节能减阻。
1.5 对管道磨损问题进行研究
由于在管道水力输送中存在液体与固体两相运动，所以，比较容易对管道造成磨损。对此，国外学者也进行了很多的研究，也找除了相关的措施。近年来，我国学者邹伟生等通对浆体的长距离输送造成的管道磨损进行了研究，并提出了降低磨损的对策。
2 管道水力输送的工业应用分析
最早在19世纪中叶就已经开始利用管道水流来对固体物质进行输送，到目前为止已经有了一百多年的历史。从起初少数国家到目前大多数国家、从小管径到目前的大管径、从短距离到如今的长距离，管道水力输送取得了巨大的成就。在二十世纪五十年代后期，很多的国家也逐渐加大了对管道水力输送的研究，并取得了很大进展，从而可以更好地指导其在工业中的应用。由于管道水力输送具有安全环保、经济效率等优势，扩大了其在各领域中的应用范围，比如，可以用于煤炭的运输、水库河道的清理以及环保部门用于工业垃圾的输送处理等等。根据世界范围内的相关调查统计，目前世界范围内已经有二十多个国家都正在采用管道水力输送的方式，并且在浆体输送中，其管道距离长度已经达到了4000公里，可用于多达25种固体物料的输送。
当前, 随着管道水力输送技术的发展, 它的应用领域变得越来越广泛。我国的管道输送技术近 20 年来得到了长足的发展, 目前已建成了数条相当规模的长距离浆体输送管道, 如贵州瓮福磷精矿输送管道, 山西尖山铁精矿输送管道等。世界各地还有许多高浓度、大管径、远距离的管道输送项目正在筹建中。在上海, 管道水力输送有着巨大的需求市场, 如黄浦江入海口的航道疏浚、苏州河的开发治理以及城市污水和垃圾的输送等, 都急需管道输送的研究、开发和应用。目前, 聚合物的管道水力输送技术在国内工业生产中也得到了应用。
结束语
综上所述，管道水力输送方式的原理需要涉及到多个学科的综合知识，所以在进行研究时具有很大的难度。但是该输送方式的绝对优势已经得到了世界各国的认可，并在很多领域中得到了广泛的应用。所以，今后业界内学者依然会对管道水力输送进行理论和试验研究，可以最大限度的推进管道水利输送技术的发展，为世界经济发展做出贡献。
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论文作者:韦广江
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/10/1
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