Бетононасосная техника

Поток в трубе
Поток жидкости в трубе зависит от приложенного давления., радиус трубы и
вязкость жидкости. Для ньютоновской жидкости, поток прямо пропорционален
вязкость, что является константой. Для неньютоновской жидкости, вязкость которой зависит
3
при сдвиговом напряжении, как растворы и бетоны, расход - сложная функция
вязкости.
Вязкость () жидкости - это отношение напряжения сдвига () к скорости сдвига (̇):
= /̇. Это определение удобно для ньютоновских жидкостей., и некоторые неньютоновские
жидкости. В других случаях, однако, инженерный подход к описанию жидкости может
упростить анализ. Например, если жидкость аппроксимируется как жидкость со степенным законом, он может
описываться уравнением. 1 где τ — напряжение сдвига, K показатель согласованности степенного закона, ̇
скорость сдвига, n показатель степени закона:
n = Kγt  [ 1] Соответствующий профиль скорости в круглой трубе тогда определяется уравнением 2 [4]:
1 1/
2
(3 1) ( ) 1 ( ) ( 1)
н
п п
Qn р в р
п Рн Р
+ +   =   - +    
[ 2] где v - скорость жидкости как функция радиального положения., ведущий , в трубе, вопрос
объемный расход, и Rp — радиус трубы. Индекс согласованности степенного закона жидкости, K,
можно рассчитать с помощью следующего уравнения 3 [4], что требует падения давления
измерение на определенной длине:
3 3 1/
2
н
н
п
П К К Р
Л п
∆   − − =    
[ 3] где ∆P — перепад давления, и L расстояние между датчиками давления. The
показатель степени n и коэффициент K также можно определить с помощью уравнения 1 из реологического
измерения жидкости с помощью реометра, если таковой имеется.. Но уравнения 2 и 3 мог
также может использоваться для определения n и K по расходу в трубе., при отсутствии подходящего реометра.
Скорость сдвига на поверхности стены рассчитывается по следующему уравнению [5, 6]:
3
3 1 ( ) п
п
п Q р Р
п р с
п
+  = = [ 4] Локальное напряжение сдвига
τ = ∆rP L / 2 [ 5] Уравнения 1 через 5 описать течение однородной жидкости в трубе.
Однако, Бетон представляет собой более сложную жидкость, поскольку содержит заполнители с широким спектром
4
диапазон размеров. Эти агрегаты взаимодействуют со стенками труб и друг с другом., создание
неоднородности жидкости. Таким образом, течение бетона в трубе обычно происходит в три слоя
или регионы [5, 6] как показано на рисунке 1:
• Скользящий слой или смазочный слой,
• Область или слой сдвига, и
• Внутренний бетон или слой, также называемый слоем поршневого течения
Толщина скользящего слоя зависит от трибологии прилегающего материала.
к материалу трубы. Трибология – это «наука и технология, изучающая взаимодействие
поверхности в относительном движении, включая трение, смазка, носить, и эрозия» [7]. The
толщина, и профиль скорости внутри, слой сдвига зависит от
вязкость и предел текучести. Толщина внутреннего слоя зависит от урожайности.
стресс.
Состав и физические характеристики каждого слоя определить сложно..
Их характеристика требует извлечения материала из разных регионов.. The
скользящий/смазочный слой содержит в основном цементное тесто и, возможно, очень мелкие частицы песка.
[8], а внутренний слой содержит крупные заполнители. Также, диаметр внутреннего слоя
или толщина слоя скольжения неизвестна. Вполне возможно, что предсказание конкретных
расход в трубе потребует характеристики каждого из слоев.
Фигура 1: Профиль течения бетона в трубе [6] 2.2. Слип-слой
Несколько исследовательских групп исследовали скользящий слой течения бетона в
труба. Чой и др.. [5, 6] измерил толщину скользящего слоя с помощью ультразвукового
Профилировщик скорости (Рекомендуемая розничная цена) в насосных схемах с использованием промышленного оборудования и установил, что
есть 2 Толщина слоя мм по внутренней поверхности трубы. Однако, слой
толщина может варьироваться в зависимости от пропорций смеси и конфигурации трубы.
Каплан [9] сообщили, что течение бетона в трубе в основном связано с
вязкость скользящего слоя и что его свойства можно измерить трибометрически.. Он
обнаружили, что корреляция между свойствами объемного материала, измеренными в
5
реометре и свойства скользящего слоя были слабыми. Якобсен и др.. [10] показал
использование цветного бетона, чтобы профиль скорости бетона напоминал профиль пробки
поток в центре трубы, и неподвижный скользящий слой, аналогично тому, что показано на рисунке 1.
Квон и др.[11, 12] измеряли реологические свойства бетона перед и
после откачки, контролируя давление и скорость потока, и обнаружил, что, хотя и было
нет корреляции между реологическими свойствами объемного бетона, например, вязкость и выход
стресс, и скорости потока, наблюдалась сильная корреляция между свойствами слоя скольжения
и скорости потока. Таким образом, они пришли к выводу, что слой скольжения является определяющим фактором
предсказание того, что бетон будет течь по трубе. Затем они приступили к разработке трибометра.
это коаксиальный реометр с гладким бобом, изготовленным из стали или покрытым резиной для
имитировать скользящий слой трубы.
Нго и др.[13] заметил, что слой скольжения находится между 1 мм до 9 толщина мм, по
визуализация потока материала в реометре. Он проанализировал слой и обнаружил, что это
содержит песок с размером частиц менее 0.25 мм. Это означало бы, что существует
миграция крупных заполнителей от стенки к центру трубы, где
скорость сдвига ниже, чем у стенок.
2.3. Давление накачки
Еще одним фактором при перекачке является давление, оказываемое на материал для его перемещения.
через трубу. Рио и др.. [8] показало с помощью большого количества накачивающих испытаний, что
зависимость между давлением насоса и расходом материала линейна:
P k kQ = +1 2 [ 6] где 1 к и 2 k — два эмпирических параметра, которые зависят от материала и других
условия эксперимента. Рио и др.. пришли к выводу, что эти два параметра можно использовать для
охарактеризовать конкретную смесь. Рио и др.. [8] утверждал, что знание этих
параметры для конкретной смеси и контура перекачки могут использоваться в качестве контроля качества.
инструмент, гарантирующий, что приложенное давление достаточно для обеспечения желаемой скорости потока.
Фейс и др.. [14] установил эмпирическую связь между пластической вязкостью
бетона при скорости сдвига 10 с-1 и градиент давления в трубе. Если давление
градиент слишком низкий, материал не будет перемещаться по трубе. Фейс упомянул двух
вопросы, связанные с прогнозированием потока в трубе: 1) влияние слоя скольжения очень
важный, но это не совсем понятно и его трудно измерить; 2) скорости сдвига в
трубы изменяются пространственно и во времени. Одно из решений эффекта скользящего слоя
было бы измерить его реологические свойства, если бы его можно было изолировать и извлечь.
Моделирование течения в трубе может помочь решить вторую проблему.. Фейс и др.. [14] также
заметил, что перекачивание самоуплотняющегося бетона (SCC) требует более высокого
давление, при этом предел текучести практически равен нулю, но пластическая вязкость выше этой
для обычного бетона. Это может быть из-за скользящего слоя (Фигура 1) это потребует
более высокое напряжение сдвига при той же скорости сдвига из-за повышенной вязкости.