[发明专利]一种固体颗粒垂直管道输送室内试验系统

说明书

本发明公开了一种固体颗粒垂直管道输送室内试验系统，包括离心泵、水力提升管道、颗粒回收管道、固液分离箱、物料仓、回流管道、水箱和测量部件；离心泵分别连通水箱和水力提升管道；水力提升管道连接至固液分离箱；颗粒回收管道分别连通固液分离箱和物料仓；物料仓连通至水力提升管道；回流管道分别连通固液分离箱和水箱；颗粒回收管道、物料仓与水力提升管道之间分别设置有闸阀；测量部件设置在水力提升管道上，包括流量计、压力检测部件和无接触式流速测量装置。本发明避免了泵切削颗粒造成能耗和泵的损坏，能够监控流场状态以及无接触测量流场流速，能够实现封闭循环，降低了能耗，提高了试验效率。

技术领域

本发明涉及深海矿石开采领域，尤其涉及一种固体颗粒垂直管道输送室内试验系统，用于固体大颗粒水力提升输送试验。

背景技术

水力提升(或水力输送)属于流体提升方式的一种，其利用水作为载体，通过高速运动的水流带动固体颗粒物运动，进而实现固体颗粒的垂直提升，该方式高效、便捷，是目前极具工业应用前景的提升方式，已被广泛应用在深海采矿、煤炭开采以及固体矿浆输运等领域。在实际工程应用前，需要在实验室内开展相关水力提升性能试验，因此，迫切需要开发一种大颗粒垂直管道输送室内试验系统。

传统水力提升系统多采用先将水与颗粒混合，后经过泵加速的方式，这种方式无法避免颗粒对泵的磨损以及混合加速过程中颗粒的破碎，将增加装置的维护保养成本，也无法保证后续试验结果的精确程度。另外，目前水力提升系统多为开放式系统，即直接外排输送后的水流，不仅造成了水资源的浪费，而且未能充分利用水流的动能，增加了系统能耗。

在以往对水力提升试验系统的研究中，已有不少机构和单位建立了模拟实验系统，其研究的重点有波浪环境对管道垂直输送的影响、管道内颗粒群的运动规律，管道内混合流体输送状态的研究等等。针对研究的重点的不同，现有技术中的装置有不同的功能。这些现有技术的重点都是研究海洋情况对输送管道的影响，例如波浪干扰等情况，未考虑到管道本身内部的流动情况。未对研究管道内颗粒的运动进行装置创新。

除此之外，鲜有对管道本身内部流动状况进行检测的装置。不足之处如下：

1.仅针对海底采矿实际情况中的水力提升进行了总体设计，少有测量装置；

2.管道距离短，不宜观察；

3.内部结构无法实现装置内部的循环。

此外，现有技术未能将数据测量与试验系统良好结合，造成了试验数据资源的浪费。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种固体颗粒垂直管道输送室内试验系统，能够有效模拟大颗粒垂直管道输送的室内试验，通过改变不同输送参数得到相应结果，从而获取水力提升性能方面的相关规律，并应用至实际工程领域中。且该系统在试验过程中能够充分利用水流的动能，避免颗粒对泵的磨损及颗粒破碎，同时采用先进的测量技术观测并记录试验结果，为后续相关研究提供参考。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供了一种固体颗粒垂直管道输送室内试验系统，包括离心泵、水力提升管道、颗粒回收管道、固液分离箱、物料仓、回流管道、水箱和测量部件；

所述离心泵的入口与所述水箱连接，出口连接至所述水力提升管道的一端；

所述水力提升管道的另一端连接至所述固液分离箱，所述水力提升管道包括呈竖直设置的竖直部分；

所述颗粒回收管道的一端连接至所述固液分离箱，另一端连接至所述物料仓；

所述物料仓通过螺旋给料机连通至所述水力提升管道，所述物料仓与所述水力提升管道的连接处位于所述竖直部分与所述离心泵的所述出口之间；

所述回流管道的一端连接至所述固液分离箱，另一端连接至所述水箱；

所述颗粒回收管道、所述物料仓与所述水力提升管道之间分别设置有至少一个闸阀；