A Study of the Factors Affecting Transporting Solid— Liquid Suspension through Pipelines

Abstract

An experimental investigation was carried out on the transport of solid liquid mixture through pipelines. The principal aim of this was to study how to transport slurries through pipeline systems. The experimental tests include measurements of main parameters affecting transport of solid liquid mixture, like sand slurry and mud slurry. These parameters are deduced by applying non-dimensional approach, which includes Reynolds number, Froude number, concentration, specific gravity, and ratio of particle to pipe diameter. Preliminary results include the following general trends: 1) Increasing input concentration increases the pressure gradient, whereas decreases the efficiency of solid transport; 2) As specific gravity of solid material increases, the pressure gradient increases and the efficiency of transport decreases; 3) As mixture velocity increases, the efficiency of transport increases; 4) Solids with fine grain size are preferred than with coarse grain size from the view points of pressure gradient and efficiency of transport. Also, the present experimental data has been compared with the correlations developed before by different authors. Such correlations relate the pressure gradient to flow velocity, specific gravity, and efficiency of transport to grain size of solid material, and input solid concentration.

Influence of fine sediment concentration on the hydraulic gradient for water flow in pressure pipes

“…Por lo que al igual que [10] y [11], [9] orientó sus investigaciones a cuantificar la caída de presión en el transporte hidráulico de mezclas de agua sedimento en tuberías cilíndricas, condiciones que están influenciadas por la velocidad y la concentración, así como por el tamaño de las partículas. De igual forma [12] profundizó el conocimiento en el transporte de mezcla sólido-líquido a través de tuberías, desarrollando estudios experimentales del cómo transportar lodos a través de sistemas de tuberías, sus pruebas experimentales incluyeron mediciones de los principales parámetros que afectan el transporte de mezcla sólido-líquido, estos parámetros se deducen aplicando un enfoque adimensional, que incluye el número de Reynolds, el número de Froude, la concentración, la gravedad específica y la relación entre la partícula y el diámetro de la tubería.…”

“…(4) Donde: "Sf" representa el gradiente hidráulico en (m/m); "Hf" representa la pérdida de carga por fricción en la tubería en (m) y "L" representa la longitud de tubería en la que se está generando la pérdida de carga en (m), que para el caso específico de la investigación tiene un valor de 4.50 m. En las figuras 5, 6 y 7 se representan los resultados experimentales de las velocidades de flujo de agua clara sin sedimentos (Cw=0%) y para las mezclas con concentraciones de sedimentos de (Cw=1%, 3%, 5% y 7%), las cuales se correlacionan en forma lineal con el gradiente hidráulico correspondiente para los ensayos considerados en la investigación. Pues es importante hacer notar que existe una relación directa entre la velocidad de flujo y el gradiente hidráulico pues a mayor velocidad de flujo mayor también es el gradiente hidráulico, lo que indica que a mayor concentración de sedimentos menor es la velocidad de flujo por lo que el gradiente hidráulico también es menor, resultados que concuerdan con los presentados por [12], que indica que a medida que la concentración de sedimentos aumenta el gradiente hidráulico disminuye. Por lo que es necesario tener muy en cuenta el tipo de fuente de agua a conducir por un conducto a presión ya que, al aumentar la pérdida de carga en una conducción a presión, disminuye la capacidad de transporte del fluido.…”