1、測試原理及實驗步驟
1 .1 　熱水流量計原理
本文選用不同質(zhì)量濃度的煤泥在裝有熱水流量計的液壓與流變試驗臺上(實驗原理如圖1)進行管道輸送實驗.熱水流量計根據(jù)電磁感應(yīng)原理測量流過管道中導(dǎo)電流體的流量, 故使用熱水流量計的前提是被測流體必須導(dǎo)電, 且電導(dǎo)率不能低于閾值(即下限值).通用型熱水流量計的閾值在(5 ×10-6)S/cm ～10-4 S/cm 之間, 若電導(dǎo)率低于閾值會產(chǎn)生誤差甚至不能測量.根據(jù)電磁感應(yīng)原理(如圖2), 當導(dǎo)電流體在磁場強度為B 的磁場中切割磁力線時, 在線形長度為L 的a 和b 兩點之間會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢, 為

　兩接收電極之間的距離L 為已知常數(shù), B 為已知的磁場強度, 故εab是單調(diào)函數(shù), 隨υ的變化而變化.而瞬時流量Q 等于流速υ與導(dǎo)管截面積S (常數(shù))的乘積, 故有Q=K×εab ,
式中:K 為儀器常數(shù).因此, 只要測得εab , 即可求得對應(yīng)的流量Q.

1 .2 　煤泥電導(dǎo)率測試原理及方法
在定制的圓柱狀絕緣料筒中裝入煤泥, 利用參比電阻法測量不同質(zhì)量濃度下煤泥的電阻率.首先分別測出定值電阻R 的兩端電壓U0和絕緣料筒兩端的電壓U .由式(3)求得該長度管道內(nèi)煤泥的電阻, 并代入式(4)求得煤泥的電阻率, 再由k =1/ ρ求得煤泥的電導(dǎo)率, 即

式中:ρ為電阻率;U 為裝有煤泥的圓柱狀絕緣料筒兩端電壓;U0為定值電阻兩端的電壓;A 為橫截面積;L 為兩電極之間的距離.
采用四相電極參比電阻法測量煤泥電阻率, 設(shè)計實驗電路如圖3 所示.實驗步驟如下:①首先測量絕緣料筒內(nèi)徑及長度.用游標卡尺多次從不同角度測量絕緣料筒的內(nèi)徑及長度并記錄, 分別取平均值.②測量室內(nèi)溫度并記錄.③取適量煤泥加入一定的水, 充分攪拌, 用含水率儀測量含水率并記錄, 使含水率為32 %左右, 將配好的煤泥裝入絕緣料筒中, 然后接通
實驗電路.④利用萬用表分別測量500 Ψ電阻兩端和絕緣料筒兩端的電壓, 待電壓穩(wěn)定后讀數(shù)并記錄.⑤分別改變電源電壓和煤泥含水率, 重復(fù)上述實驗步驟.

2、實驗數(shù)據(jù)及分析
2 .1 　煤泥電導(dǎo)率實驗數(shù)據(jù)及分析
  根據(jù)測量得到的數(shù)據(jù), 以煤泥的質(zhì)量濃度作橫坐標, 相應(yīng)質(zhì)量濃度煤泥的電導(dǎo)率作縱坐標, 繪出煤泥電導(dǎo)率與其質(zhì)量濃度的關(guān)系圖(如圖4).再以電壓為橫坐標, 相應(yīng)電壓下煤泥的電導(dǎo)率為縱坐標, 繪出電壓與電導(dǎo)率的關(guān)系圖(如圖5).

　圖4 的電導(dǎo)率變化曲線表明, 隨著煤泥質(zhì)量濃度的增大, 其電導(dǎo)率逐漸降低, 并在質(zhì)量濃度為66 %時相交于一點;圖5 的電導(dǎo)率變化曲線表明, 隨著電壓的增大, 電導(dǎo)率有逐漸增大趨勢.分析圖4 與圖5可得到以下結(jié)論:①圖4 曲線整體呈下降趨勢, 說明電導(dǎo)率隨著煤泥質(zhì)量濃度的增大而減小.當質(zhì)量濃度低于63 %時, 不同電壓下電導(dǎo)率隨質(zhì)量濃度變化基本成平行關(guān)系, 說明電導(dǎo)率與質(zhì)量濃度和電壓成一定的線性關(guān)系;當質(zhì)量濃度為63 %～ 66 %時, 電導(dǎo)率與質(zhì)量濃度成一定線性關(guān)系, 而與電壓不成線性關(guān)系, 仍有一定的下降梯度;當質(zhì)量濃度大于66 %時, 電導(dǎo)率隨其增加顯著下降, 但是曲線較為復(fù)雜, 不易判斷其相互關(guān)系, 將用稱重法進行相應(yīng)的驗證.②圖5 曲線整體呈上升趨勢, 說明電導(dǎo)率隨電壓的增
大而增大.相比電導(dǎo)率隨質(zhì)量濃度的變化, 其增大幅度較小.當質(zhì)量濃度由61 .38 %上升到63 .20 %即增大了1 .82 %時, 電導(dǎo)率增大了0 .03 mS/cm , 而當質(zhì)量濃度由63 .20 %增大到66 .25 %即增大了3 .05 %時, 電導(dǎo)率卻增加了不到0 .01 mS/cm.說明質(zhì)量濃度低于63 .20 %時, 電導(dǎo)率變化較明顯;當質(zhì)量濃度為66 .25 %時, 電導(dǎo)率為恒定值0 .033 mS/cm .
2.2　熱水流量計實驗數(shù)據(jù)及分析
首先分析熱水流量計流速數(shù)據(jù)的重復(fù)性.圖6 是當管內(nèi)流速為0 .1 m/s (即濃密膏體輸送流速下限)時, 熱水流量計測量由大到小的3 種質(zhì)量濃度分別為73 %, 69 %, 63 %的煤泥的實時數(shù)據(jù)曲線.由圖可見濃度較高時熱水流量計難以測出穩(wěn)定的流速數(shù)值, 而當濃度較低且煤泥流動性非常好時測量數(shù)值較為穩(wěn)定.圖7 是質(zhì)量濃度為63 %時熱水流量計的3 次測試曲線, 可見其重復(fù)性良好, 故測量結(jié)果可信.相比較煤泥電導(dǎo)率的測試結(jié)果, 可以看出當質(zhì)量濃度低于63 %時, 電導(dǎo)率較大, 且不同質(zhì)量濃度下電導(dǎo)率變化穩(wěn)定.故推測當質(zhì)量濃度低于63 %, 電導(dǎo)率高于0 .035 mS/cm 時, 熱水流量計應(yīng)用于煤泥管道輸送時數(shù)據(jù)準確性較高.

　其次提取熱水流量計的流速數(shù)據(jù)換算并積分后與稱重質(zhì)量進行對比, 分析其數(shù)據(jù)誤差, 結(jié)果如表1 .
可以通過熱水流量計積分后的總流量與稱重數(shù)據(jù)的吻合程度來分析, 若二者吻合較好則說明熱水流量計在線測量數(shù)據(jù)顯示雖然可能受到氣泡的影響, 但是總流量可以準確測量;若二者相差較大, 則說明熱水流量計不適合對較高質(zhì)量濃度煤泥進行測量.從表1 可以看出熱水流量計在質(zhì)量濃度為69 %, 73 %時誤差較大, 故測量不準確;在質(zhì)量濃度為63 %時測量誤差較小, 說明其測量較準確.該對比實驗與之前的重復(fù)性分析相符, 說明用質(zhì)量濃度及電導(dǎo)率來評價熱水流量計測量數(shù)據(jù)的準確性有一定的可行性.

本文通過對煤泥的電導(dǎo)率及熱水流量計管道輸送流量的測量, 得出以下結(jié)論:
1)煤泥的電導(dǎo)率數(shù)值隨其質(zhì)量濃度的降低而增大, 并且在一定范圍內(nèi)隨質(zhì)量濃度的變化效果更明顯.且熱水流量計不適合較高質(zhì)量濃度煤泥管道流量的測量, 但在較低濃度測量時重復(fù)性良好, 測量結(jié)果準確可信, 且濃度越低, 測量效果越好.
2)熱水流量計在濃密膏體管道流量測量中能否應(yīng)用與其電導(dǎo)率及濃度有關(guān)系.電導(dǎo)率越大, 熱水流量計測量效果越好.應(yīng)用于煤泥時, 得出當質(zhì)量濃度上限值為63 %, 電導(dǎo)率下限值為0 .035 mS/cm 時,熱水流量計可用于測其流量.
3)通過對煤泥的研究, 可以推測當熱水流量計應(yīng)用于赤泥、電石泥、污泥等其它濃密膏體的管道輸送時, 也應(yīng)有相應(yīng)的濃度及電導(dǎo)率閾值, 其數(shù)值可通過試驗獲得.