CN207114371U - 一种气固两相流化床床层粘度测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种气固两相流化床床层粘度测量装置，包括旋转粘度计以及接流化床的用于检测床层压降的测压管，所述旋转粘度计为单圆筒式旋转粘度计，其转子通过加长杆连接，转子浸没于流化床中，从而实现以流化床作为旋转粘度计的外筒。本实用新型具有设计科学合理，对气固流化床的适应性强，测量可靠度高，测量准确度较高，设备投资建设成本低，便于操作维修等突出优点。
Description
技术领域
本实用新型属于煤炭气固流化床干法分选中粘度测量技术领域，特别涉及一种气固两相流化床床层粘度测量装置。
背景技术
我国的煤炭资源储量非常丰富，随着经济的发展需要，许多年来原煤开采量一直位于世界前列。原煤中含有的矸石等杂质是属于热值很低的固体废弃物，如果不对煤炭洗选去除矸石等杂质，不仅显著降低煤炭的热值和应用，并且会加重煤炭运输过程中的能耗，燃烧过程中加重对环境的污染。目前，煤炭分选主要采用重选、浮选、磁选等传统方法，传统的选煤方法一般来说，具有能耗较高、分选效率较低、环境污染较大等难以克服的缺点，特别是重选和浮选，对水、介质和药剂依赖性大，分选产生的废水对环境污染很大，另外精煤脱水过程也会增加能耗和生产成本。随着经济的发展，环境压力日益严重，因此开发新型选煤方法迫在眉睫。
气固流化床干法选煤技术是我国煤炭洗选的发展方向之一，近年来一直属于研究热点。床层粘度的准确测量技术对气固流化床干法选煤具有重要意义，床层粘度高，气流难以均匀作用于颗粒上，导致加重质返混大，床层密度不均匀。床层粘度过小，介质对待分选物质的粘滞作用远小于它们受到的重力和浮力作用，造成待分选物质分离效果差，从而降低分选效果。此外，流化床床层粘度大小影响分选实际分离密度，还可以推测矿粒在流化床中的停留时间等。但是气固流化床的床层粘度不同于其它流体的粘度可以被准确测量，因为气固流化床的床层是似流体而非真正的流体，所以测量气固流化床的床层粘度成为其分选的关键技术之一。
市场上粘度测量仪器测试的对象均为纯流体，对气固两相似流体表观粘度的测量装置尚且没有。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种气固两相流化床床层粘度测量装置，具有设计科学合理，对气固流化床的适应性强，测量可靠度高，测量准确度较高，设备投资建设成本低，便于操作维修等突出优点。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种气固两相流化床床层粘度测量装置，包括旋转粘度计2以及接流化床4 的用于检测床层压降的测压管1，所述旋转粘度计2为单圆筒式旋转粘度计，其转子通过加长杆3连接，转子浸没于流化床4中，从而实现以流化床4作为旋转粘度计2的外筒。
所述旋转粘度计2为NDJ-1型旋转粘度计，其转子为NDJ-1型粘度计的2、 3号标准转子。
所述测压管1为U型压力计。
所述流化床4还连接有压缩空气***6且连接管路上有阀门和流量计5。
所述加长杆3为多段连杆结构，每段连杆两端设置有带缺口的圆环。
所述每段连杆有效长度200-400mm，直径3～5mm。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型利用现有流体粘度测量仪器，结合气固流化床床层特点，设计分段加长杆来测试不同的床层表观粘度。
(2)本实用新型按照国家相关标准和粘度测试理论，得到标准转子测试床层表观粘度的仪器常数。
(3)本实用新型新颖，通过改进粘度测量装置和校正仪器常数，可适应不同气固流化床床层粘度的测量。
(4)本实用新型造价成本较低、可操作性好、测量准确度高。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
图2是本实用新型加长杆结构示意图。
图3是本实用新型加长杆端部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的实施方式。
如图1所示，本实用新型气固两相流化床床层粘度测量装置主要包括测压管1，旋转粘度计2，加长杆3，流化床4，流量计5，压缩空气***6，转子等。测压管1为U型压力计，旋转粘度计2的型号为NDJ-1型，可在市场上购得。加长杆3为多段连杆结构，根据测量深度的需要，采用2-5段连杆连接后使用。每段连杆有效长度200-400mm，直径3～5mm，材质为304不锈钢。如图2和图3所示，加长杆3的每段连杆两端设计有连接装置，其具体结构为，直径2～4mm304不锈钢材质的钢丝，做成圆环后焊接到加长杆两端，然后沿圆心水平切去及沿连接处向圆环底部切去多余部分。圆环的直径大小确保切除后的弧长空隙大于圆环的直径。流化床4上室部结构尺寸为直径170mm，高为500mm，其材质采用有机玻璃制成。流量计5采用400L/min的转子流量计。压缩空气*** 6的气体最高压力2MPa。转子采用NDJ-1型粘度计的2、3号标准转子。
根据该结构，本实用新型的测量原理如下：
NDJ-1型旋转粘度计为单圆筒式旋转粘度计，它的结构与同轴圆筒唯一的区别在于它没有外筒，本实用新型中，以流化床4作为其外筒。对于它的粘度测量理论可以按照同轴圆筒的方法推导。
设同轴圆筒的内外筒半径分别为Ri和Ra,内筒长为h，内筒以ωi的角速度相对于外筒旋转，其旋转时受到的力矩为Mi，在半径为r和r+dr的两圆筒形流体间的剪切应力τ为
式中：F—粘性力；
S—半径为r的圆筒表面积；
M—粘性力矩。
从牛顿定律(为剪切速率)得
在边界条件下，对上式积分得
得到
在本实用新型中，NDJ-1型旋转粘度计属单圆筒旋转粘度计，由于“外筒”半径比内筒半径大很多，即Ra 2>>Ri 2，可忽略式(3-4)中的1/Ra 2这一项，得
若设Ra/Ri＝δ，可以得到下面的通式：
本实用新型对流化床粘度的测量采用的是相对测量法，式1-6可以写成下面的形式：
η＝Ka (1-7)
其中K＝TM/4πhRi 2ωi，为仪器常数；a为扭矩元件的偏转角。
本实用新型采用使用2号和3号标准转子。检测元件采用三段加长杆与标准转子相连接，检测元件的转速取6转/分。检测元件在流化床中环境较为恶劣，其下端浸没于流化床中，与粘度计相距900mm以上，因而即使采用标准转子也必须重新标定，标定工作在350号(动力粘度为350mPa·s)和500号(动力粘度为500mPa·s)标准硅油中进行，在恒温槽中(设定温度为25℃)温度波动不超过±0.05℃条件下，按照有关乌式粘度计的操作规定，采用标准毛细管粘度计用相对测量法分别测定两种硅油的粘度。采用用纯水作为已知粘度的液体，未知液体(硅油)的粘度就可以根据在相同条件下，流过等体积所需的时间求出来，因为用的是同一只毛细管，R(毛细管半径)，L(长度)，V(液体流过毛细管的体积)等一定，设液体在毛细管中的流动单纯受重力的影响，p＝ρgh，则对未知粘度的液体可得到式1-8：
式中η0、ρ0、to为纯水的粘度、密度和流经毛细管的时间，η、ρ、t为待测液体的粘度、密度和流经毛细管的时间。待测液体同一温度下的密度采用密度计得到，测得的结果为0.97g/cm3，25℃下纯水的粘度为0.89mPa·s，密度为1.0 g/cm3，两种待测液体和纯水流经毛细管的时间及最终计算结果见表1-1，其中每种液体流经毛细管的时间为三次测得数据的平均值。
表1-1硅油粘度测定
对NDJ-1型旋转粘度计进行标定时按照JJG215-81的规定执行，将检定元件置于标准硅油中并保持温度在20±0.05℃，粘度计运转平稳后读取其指针刻度，取三次相同条件下读数之平均值，用符号α表示，结果如表1-2所示。
表1-2检测元件测硅油粘度
各转子测量时的仪器常数通过式1-9计算：
将以上得到的标定数据代入上式分别计算2号和3号转子测量时的仪器系数，通过计算得到，2号和3号转子测量时的仪器常数分别为49.82、199.07。用粘度计测量流化床床层粘度时，床层粘度可由读取的粘度计指针刻度值乘以仪器常数即可。
以下是本实用新型的两个实施例，在实施例中，提供了具体的参数。
实施例1
将标定后的测量元件安装在流化床上室部结构尺寸为直径170mm，高500mm的有机玻璃圆柱体流化床中进行床层表观粘度测量，安装时应使测量元件相连接后各部分保持铅直，为此应调整仪器上的螺栓，使水准气泡位于中心位置，调整粘度计上的升降夹头使检测元件沉入流化床中，待运转平稳后读取数据，计算流化床的床层粘度。当气体流量为10m3/h，气体流速为12.24cm/s，床层高度为125mm，床层压降为670Pa，此时流化床内均匀鼓小泡，床层表观粘度根据公式，计算得4.9Pa·S。
实施例2
将标定后的测量元件安装在流化床上室部结构尺寸为直径170mm，高 500mm的有机玻璃圆柱体流化床中进行床层表观粘度测量，安装时应使测量元件相连接后各部分保持铅直，为此应调整仪器上的螺栓，使水准气泡位于中心位置，调整粘度计上的升降夹头使检测元件沉入流化床中，待运转平稳后读取数据，计算流化床的床层粘度。当气体流量为9m3/h，气体流速为11.02cm/s，床层高度为121mm，床层压降为690Pa，此时流化床内均匀鼓小泡，床层表观粘度根据公式，计算得6.5Pa·S。
Claims (6)
1.一种气固两相流化床床层粘度测量装置，其特征在于，包括旋转粘度计(2)以及接流化床(4)的用于检测床层压降的测压管(1)，所述旋转粘度计(2)为单圆筒式旋转粘度计，其转子通过加长杆(3)连接，转子浸没于流化床(4)中，从而实现以流化床(4)作为旋转粘度计(2)的外筒。
2.根据权利要求1所述气固两相流化床床层粘度测量装置，其特征在于，所述旋转粘度计(2)为NDJ-1型旋转粘度计，其转子为NDJ-1型粘度计的2、3号标准转子。
3.根据权利要求1所述气固两相流化床床层粘度测量装置，其特征在于，所述测压管(1)为U型压力计。
4.根据权利要求1所述气固两相流化床床层粘度测量装置，其特征在于，所述流化床(4)还连接有压缩空气***(6)且连接管路上有阀门和流量计(5)。
5.根据权利要求1所述气固两相流化床床层粘度测量装置，其特征在于，所述加长杆(3)为多段连杆结构，每段连杆两端设置有带缺口的圆环。
6.根据权利要求5所述气固两相流化床床层粘度测量装置，其特征在于，所述每段连杆有效长度200-400mm，直径3～5mm。
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| CN201720842912.2U CN207114371U (zh) | 2017-07-12 | 2017-07-12 | 一种气固两相流化床床层粘度测量装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109342271A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-02-15 | 成都珂睿科技有限公司 | 一种基于微量样品测量的毛细管粘度测试方法 |
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