The flow of “settling” slurries in tubes with internal spiral ribs

Authors


Abstract

The secondary flows created by an internal spiral rib in an otherwise conventional smooth tube are illustrated by reference to the axial, and combined tangential and radial velocity components for a fluid flowing in a 2-inch diameter tube containing a rib with a pitch-to-diameter ratio of 3

The effect of such secondary flows on the transportability of “settling”(suspensions)was investigated by measuring pressure gradients for the flow of two sand/water slurries in a smooth 2-inch tube and in 2-inch diameter tubes with ribs of pitch-to-diameter ratio 5.15, 3.32 and 1.80. Average flow velocities ranged from 0.5 to 8 feet/sec. and delivered concentrations ranged from 5 to 18 per cent by volume

While the ribs were found to be a disadvantage at relatively high average mixture velocities because of increased pressure gradients, they were found to be advantageous at relatively low velocities, i.e. velocities less than the critical deposit velocity for flow in the smooth tube, in that the pressure gradients, for a given sand/water slurry with a given delivered concentration and average velocity, were lower in the ribbed tubes than in the smooth tube. Because of this, the power consumption per unit mass of solid transported was reduced by the presence of a rib. The optimum pitch-to-diameter ratio was estimated to be about 5

Pressure gradients measured for one of the slurries with air added as a third phase showed the presence of air to be a definite disadvantage

Abstract

(p)On illustre les courants secondaires produits par une nervute interne en spirale dans un tube qui, à part cela, est lisse et normal, en se reportant aux composantes de vélocité axiales, ou à la fois tangentielles et radiales, dans le cas d'un fluide coulant daus un tube de 2″ de diamètre et ayant une nervure dont le rapport entre le pas et le diamètre est 3

On a étudié l'effet des dits courants secondaires sur la possibilité de transporter des suspensions qui tendent à se déposer; on a mesuré à cette fin les gradients de pression dans le cas de l'écoulement de deux suspensions de sable dans l'eau dans un tube lisse de 2″ et dans des tubes de 2″ de diamétre ayant des nervures dont les rapports entre le pas et le diamètre étaient 5.15, 3.32 et 1.80. Les vélocités moyennes d'écoulement variaient entre 0.5 et 8 pieds par seconde et les concentrations du sable livré étaient de 5 à 18% en volume

Bien que les nervures se sont avérées désavantageuses à des vélocités moyennes du mélange relativement élevées à cause de l'augmentation des gradients de pression, on a trouvé qu'elles étaient utiles à des vélocités relativement faibles, c'est-à-dire celles qui étaient inférieures à la vélocité critique de sédimentation pour l'écoulement dans un tube lisse; en effet, les gradients de pression, dans le cas d'une suspension donnée de sable dans l'eau, d'une concentration particuliére du produit livré et d'une vélocité moyenne, ont été plus faibles dans les tubes à nervure que dans les tubes unis. Pour cette raison, la dépense d'énergie par unité de masse du solide transporté a été réduite par la présence d'une nervure. On a estimé que le rapport optimal entre le pas et le diamàtre était environ 5

Les gradients de pression mesurés dans le cas d'une des suspensions oú l'on introduisait de l'air comme troisième phase ont indiqué que la présence d'air était certainement nuisible.

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