การไหล

การไหลของสลัดจ์ตกตะกอน (Settling-Slurry Hydraulics)

คำนวณความเร็วตกตะกอนวิกฤต ความลาดชลศาสตร์ (hydraulic gradient) ความเร็วตกของอนุภาค และลักษณะการไหลของสลัดจ์ที่ของแข็งตกตะกอน (heterogeneous) ในท่อแนวนอน — Durand–Condolios, Wilson, Cheng/Stokes และ Thomas (สห⁠สัมพันธ์⁠เชิงประสบการณ์ ±15–25 %)

ค่าที่กรอกจะถูกจำไว้ในเบราว์เซอร์นี้

ของแข็งและของเหลวพา

ขนาดอนุภาคมัธยฐาน d₅₀

สัดส่วนของแข็งโดยปริมาตร Cv

ความหนาแน่นของแข็ง ρ_s

kg/m³

ความหนาแน่นของเหลวพา ρ_f

kg/m³

ความหนืดของเหลวพา μ_f

ท่อและความเร็ว

เส้นผ่านศูนย์กลางภายในท่อ D

ความเร็วเฉลี่ยในท่อ V

m/s

ความขรุขระผิวท่อ ε

ทำความเข้าใจการไหลของสลัดจ์ตกตะกอน

สลัดจ์ตกตะกอนคืออะไร

Settling (heterogeneous) slurry คือของผสมที่อนุภาคของแข็งมีแนวโน้มตกตะกอน — ต้องเดินเครื่องด้วยความเร็วสูงพอที่จะพยุงของแข็งให้แขวนลอย มิฉะนั้นจะเกิดชั้นตะกอน (bed) ที่ก้นท่อ ทำให้ท่ออุดตันและสึกหรอเร็ว พบในงานเหมืองแร่ งานขุดลอก (dredging) และการขนส่งทราย/ถ่านหิน/แร่

ปริมาณสำคัญที่สุดคือ ความเร็วตกตะกอนวิกฤต V_D (Durand–Condolios) — ความเร็วต่ำสุดที่ของแข็งเริ่มตกเป็นชั้นนิ่ง ต้องเดิน V > V_D (เป้าหมาย ≥ 1.3·V_D เพื่อความปลอดภัย)

วิธีคำนวณ

1ความเร็วตกตะกอนวิกฤต V_D (Durand–Condolios)

VD​=FL​2gD(s−1)​,s=ρs​/ρf​

$F_{L}$: Froude factor จากเส้นโค้ง Durand–Condolios (~1.34 สำหรับทรายหยาบ สูงสุด ~1.55 ที่ d₅₀ ~0.5 mm)
$s$: ความถ่วงจำเพาะของแข็งเทียบของเหลวพา
$D$: เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ, m

2gradient ส่วนเกิน Δi_m (Wilson stratification ratio)

การสูญเสียส่วนเกินจากของแข็งเหนือกรณีน้ำเปล่า

Δim​=2μsf​​(VV50​​)M(s−1)Cv​

gradient รวม $i_{m} = i_{w} + Δ i_{m}$ โดย i_w คือ gradient น้ำเปล่า (Darcy) $μ_{s f} \approx 0.44$ (แรงเสียดทานชั้นตะกอนเลื่อน) M = slip exponent (1.7 ทรายสม่ำเสมอ)

3ความเร็วตกของอนุภาคและความหนืด

ความเร็วตกของอนุภาค v_t ใช้ Cheng (1997) (หรือ Stokes เมื่อ Re_p < 1) ความหนืดของผสม μ_m ใช้ Thomas (1965) แบบ exact:

μf​μm​​=1+2.5Cv​+10.05Cv2​+0.00273e16.6Cv​

ความซื่อตรงเชิงวิศวกรรม

สหสัมพันธ์ของสลัดจ์ตกตะกอนเป็น เชิงประสบการณ์ (empirical) ±15–25 % — ไม่ใช่ฟิสิกส์แม่นยำแบบ MOC/Buckingham–Reiner
ปริมาณที่อ้างอิงสหสัมพันธ์ตีพิมพ์ได้คือ V_D (Durand–Condolios) ที่ใช้จำแนกลักษณะการไหล (ทดสอบแล้วว่าเท่ากับ F_L·√(2gD(s−1)) และ F_L อยู่ในช่วงตีพิมพ์)
demi-velocity V₅₀ ≈ 0.4·V_D เป็นเพียง กฎประมาณการทางวิศวกรรม ไม่ใช่สหสัมพันธ์ Wilson ที่ตีพิมพ์ และไม่ได้ปรับจูนเข้าหาค่าใด ๆ (Wilson V₅₀ เต็มรูปต้องใช้ nomograph)

สำหรับรีโอโลยีของของเหลวพา (power-law/Bingham/HB) ใช้เครื่องมือ non-Newtonian pipe flow ฟิสิกส์ตรงกับเอนจิน Python ของ builder (parity fixture + analytical oracles — ดู lib/calculators/__tests__/settlingSlurry.parity.test.ts)

Durand, R. & Condolios, E. (1952) — limit-deposit velocity V_D = F_L·√(2gD(s−1))
Wilson, K.C., Addie, G.R., Sellgren, A. & Clift, R. — Slurry Transport Using Centrifugal Pumps (3rd ed., 2006)
Cheng, N.-S. (1997) — Simplified settling velocity formula for sediment particle, J. Hydraulic Eng.
Thomas, D.G. (1965) — Transport characteristics of suspension, J. Colloid Sci.
Miedema, S.A. (2017) — Slurry Transport: Fundamentals, a Historical Overview and the Delft Head Loss & Limit Deposit Velocity Framework

ผลการคำนวณเป็นค่าเบื้องต้น — DekEn ใช้วิธีมาตรฐานที่อ้างอิงได้ แต่ไม่ใช่สิ่งทดแทนวิศวกรวิชาชีพ (PE) โปรดตรวจสอบกับข้อมูลโครงการและมาตรฐานที่เกี่ยวข้องก่อนนำไปก่อสร้าง จัดซื้อ หรือออก RFQ

Indicative engineering results — DekEn implements published methods but is not a substitute for a licensed Professional Engineer. Verify against project data and applicable codes before construction, procurement, or RFQ.

วิธีมาตรฐาน

ระดับ: ตรวจสอบแล้ว › วิธีมาตรฐาน › เบื้องต้น · ความหมายและหลักฐาน

ระบบจริงของคุณไม่ได้มีท่อเดียว

แบบจำลองระบบท่อแก้ทั้งระบบพร้อมกัน — วงรอบปิด ปั๊ม วาล์ว แรงดันกระชาก และการจำลอง 24 ชั่วโมง ลองต่อระบบท่อ 3 มิติ แล้วกดรันดูผลจริงได้เลย ไม่ต้องสมัครบัญชี · สร้างระบบท่อของคุณเอง บันทึกโปรเจกต์ และทำ safety study ได้ในแพ็ก Pro

ลองต่อระบบท่อ 3 มิติ ดูแพ็ก Pro