Research developments in pipeline transport of settling slurries

Matoušek, Václav

doi:10.1016/j.powtec.2005.05.054

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“…This improved agreement is more notorious for the highest flow velocities, which is the area of interest, since for 5 m/s there is a similarity between this pressure drop and the monophasic pressure drops (the region where turbulence attenuation is expected as explained in the literature (Lahiri & Ghanta, 2010;Tanaka & Eaton, 2008). A possible explanation for this phenomenon is related with lift-forces resulting from the viscousturbulent interface at the bottom layer of particles closest to the pipe wall (Kaushal & Tomita, 2007;Matoušek, 2005).…”

Section: Concentrated Solid-liquid Settling Suspensions Flow In a Hormentioning

confidence: 63%

“…In his studies, the following conclusion was attained "small particles will attenuate the turbulence while large particles will generate turbulence" (Crowe, Troutt & Chung, 1996). And while this seems to hold true for gassolid and gas-liquid suspensions flows, recent studies (Kaushal et al, 2012;Lahiri & Ghanta, 2010;Matoušek, 2005) seem to contradict this statement for solid-liquid settling suspensions flows. In fact, quite the opposite seems to be the case for solid-liquid settling suspensions but only for highly concentrated solids volumetric fractions.…”

Section: Turbulence Modulationmentioning

confidence: 98%

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Settling Suspensions Flow Modelling: A Review

Silva

Garcı́a

Faia

et al. 2015

KONA

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In spite of the widespread application of settling suspensions, their inherent complexity has yet to be properly predicted by a unified numerical model or empirical correlation, and usually industries still possess customized charts or data for their particular suspension. This is, clearly, rather inefficient and can lead to oversized dimensioning, low energy efficiency and even operation limitations/difficulties. In this manuscript a review of empirical correlations, charts and numerical models that have been employed to predict the behaviour of settling suspensions is briefly described, providing information on the advantages and drawbacks of each method. Their evolution throughout the years: from Durand and Condolios correlations, to empirical models by Wasp, single phase simplifications with mixture properties by Shook and Roco, and to other Euler-Euler or Euler-Lagrangian numerical models, will be presented. Some considerations on recent particle migration and turbulence modification publications will be added. In addition, information about some current CFD application of LatticeBoltzmann and Discrete Element Method (DEM) will be given. Lastly, data from CFD modelling employed by the authors that is able to predict turbulence attenuation in settling flows with medium sized particles for different concentrations is reported.

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Section: Concentrated Solid-liquid Settling Suspensions Flow In a Hormentioning

confidence: 63%

Section: Turbulence Modulationmentioning

confidence: 98%

Settling Suspensions Flow Modelling: A Review

Silva

Garcı́a

Faia

et al. 2015

KONA

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“…Advanced knowledge of the flow behaviour coarse-grained and complex slurries is therefore important for the safe, reliable and economical design and operation of pipeline technology. The preferred predictive tools are models based on the physical description of slurry flow behaviour in a pipeline (Matousek, 2005).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Flow Structure of Coarse-Grained Slurry in A Horizontal Pipe

Vlasák¹,

Kysela²,

Chára³

2012

Journal of Hydrology and Hydromechanics

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The flow behaviour of coarse-grained slurry depends on particle size, shape, density and concentration, and on the density and rheological properties of the carrier liquid. The present paper describes the results of an experimental investigation and flow visualisation of model coarse-grained particle-water mixtures in a closed pipe loop with smooth stainless steel pipes of inner diameter 36 mm. Glass balls and washed graded pebble gravel of mean diameter d 50 = 6 mm were used as model coarse-grained material. The effect of slurry velocity and particle concentration on the slurry flow behaviour and pressure drop in the turbulent regime was evaluated. Particle distribution in the pipe cross-section and motion of particles along the pipe invert, particle saltation and particle conveying in the carrier liquid were investigated in a transparent pipe viewing section and motion of individual particles was described. Velocity profiles of the carrier liquid and conveyed particles were determined. Tokové chování hrubozrnných suspenzí závisí na velikosti, tvaru a hustotě částic, koncentraci pevné fáze a hustotě a reologických vlastnostech nosné kapaliny. Článek popisuje výsledky experimentálního výzkumu a vizualizace proudění modelové hrubozrnné suspenze v experimentální potrubní lince s hladkým nerezovým potrubím s vnitřním průměrem 36 mm. Skleněné kuličky a praný oblý štěrk (kačírek) se středním zrnem d 50 = 6 mm byly použity jako modelový materiál. Byl vyhodnocen vliv rychlosti proudění suspenze a koncentrace pevné fáze na chování a tlakové ztráty suspenze. Rozdělení částic v příčném průřezu potrubí a pohyb částic podél dna potrubí, jejich saltace a unášení v nosné kapalině byly zkoumány v transparentní části potrubí a byl popsán pohyb jednotlivých částic a pro vybrané případy byly stanoveny rychlostní profily nosné kapaliny a unášených částic.KLÍČOVÁ SLOVA: hrubozrnné suspenze, turbulentní proudění, tlakové ztráty, rozdělení rychlostí, struktura proudu, vliv koncentrace.

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“…Sabe-se que quando a turbulência difusiva do fl uido de transporte (geralmente água) for insufi ciente para manter as partículas sólidas não-coloidais em suspensão, haverá sedimentação no fundo da tubulação. Uma polpa com tendência à sedimentação tende a estratifi car sob fl uxo em dutos horizontais e inclinados, nas vazões usuais empregadas nesse tipo de operação, ou seja, ocorre uma distribuição não-uniforme das partículas -um gradiente de concentração -ao longo da seção transversal do duto (Matousek, 2005). O fl uxo é considerado estratifi cado quando uma certa quantidade de sólidos forma um leito granular, que pode ser estacionário ou deslizante.…”

Section: Introductionunclassified

Caracterização e determinação do comportamento de consolidação da polpa de bauxita

Nascimento¹

2010

Rem: Rev. Esc. Minas

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ResumoA sedimentação e a consolidação do minério decorrente de uma parada no processo de bombeamento de polpas em dutos podem ocasionar difi culdades numa nova partida operacional. Nesse contexto, a coesão do material sedimentado tem relevância e está relacionada a determinados fatores, tais como a composição dos minerais na polpa, as características dos minerais e a distribuição de tamanhos das partículas. Esse trabalho tem por objetivo avaliar, mediante medidas reológicas, a variação da coesão das partículas sedimentadas de uma polpa de bauxita em função do tempo. O minério de bauxita utilizado foi devidamente caracterizado, sendo composto, predominantemente, por gibbsita, hematita e caulinita e contendo um elevado teor de fi nos -cerca de 45% das partículas tem tamanho inferior a 38 μm. Pelas curvas de tensão versus tempo, foi observado que antes de 4 horas, praticamente, todo material já havia se sedimentado. Após 24 horas de assentamento, ocorreu um ligeiro acréscimo da tensão na ruptura do sedimento. Palavras-chave:Caracterização da bauxita, polpa de minério, reologia, mineroduto, sedimentação, consolidação. Abstract Ore particle settling and consolidation due a stop of slurry pumping may cause troubles in the restarting process. So, the cohesion of the sediment is an important issue, which is related to the mineral composition and the size's distribution of the particles in the slurry. The objective of this study is to evaluate by rheological measurements the changes in the cohesion IntroduçãoO Brasil é um país com grande extensão territorial em que a atividade de mineração se encontra, geralmente, distante dos centros de produção ou de consumo do país. O transporte de miné-rios pela malha rodoviária ou ferroviária é dispendioso ou carece de infraestrutura adequada, o que torna atrativa a opção do seu transporte sob a forma de polpa, via minerodutos.Para efeito de transporte em dutos, as lamas ou polpas minerais podem ser classifi cadas quanto a sua tendência à sedimentação. Sabe-se que quando a turbulência difusiva do fl uido de transporte (geralmente água) for insufi ciente para manter as partículas sólidas não-coloidais em suspensão, haverá sedimentação no fundo da tubulação. Uma polpa com tendência à sedimentação tende a estratifi car sob fl uxo em dutos horizontais e inclinados, nas vazões usuais empregadas nesse tipo de operação, ou seja, ocorre uma distribuição não-uniforme das partículas -um gradiente de concentração -ao longo da seção transversal do duto (Matousek, 2005). O fl uxo é considerado estratifi cado quando uma certa quantidade de sólidos forma um leito granular, que pode ser estacionário ou deslizante.Uma parada eventual no processo de bombeamento de polpas com alto teor de sólidos pode ser especialmente crítica na medida em que o sedimento formado é capaz de obstruir a tubulação e difi cultar o retorno da operação de bombeamento. O grau de compactação do sedimento é um parâmetro que deve ser determinado, sendo que testes de penetração podem ser usados para essa fi nalidade (Bragança &...

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Research developments in pipeline transport of settling slurries

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Settling Suspensions Flow Modelling: A Review

Settling Suspensions Flow Modelling: A Review

Flow Structure of Coarse-Grained Slurry in A Horizontal Pipe

Caracterização e determinação do comportamento de consolidação da polpa de bauxita

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