Flow of slurries of coarse particles at high solids concentrations

Authors

  • Y. Televantos,

    1. Department of Chemistry and Chemical Engineering, University of Saskatchewan, Saskatoon, Saskatchewan S7N 0W0
    2. Department of Chemical Engineering, Imperial College, London S.W. 7, England
    Search for more papers by this author
  • C. Shook,

    1. Department of Chemistry and Chemical Engineering, University of Saskatchewan, Saskatoon, Saskatchewan S7N 0W0
    Search for more papers by this author
  • M. Streat,

    1. Department of Chemistry and Chemical Engineering, University of Saskatchewan, Saskatoon, Saskatchewan S7N 0W0
    2. Department of Chemical Engineering, Imperial College, London S.W. 7, England
    Search for more papers by this author
  • A. Carleton

    1. Department of Chemistry and Chemical Engineering, University of Saskatchewan, Saskatoon, Saskatchewan S7N 0W0
    2. Department of Industry, Warren Spring Laboratory, Stevenage, Herts., England
    Search for more papers by this author

Abstract

Using a lock hopper feeding system, gravel and coal shale slurries containing particles of median diameter approximately 4 mm were transported at high concentrations through a pipe of I.D. 7.87 cm at velocities below 3.5 m/s−1. In addition to the usual measurements of velocity, delivered concentration and hydraulic gradient, in-situ concentrations and particle velocities were determined. With these measurements, a two-layer model of stratified flow of the type proposed by Wilson was examined and found to give satisfactory predictions. Coefficients of wall friction were found to vary with velocity. Minimum values of these coefficients agreed with the results of direct shear tests. This variation could be attributed to stick-slip processes at low velocities and a change in the nature of the interparticle stress at higher velocities.

Abstract

En employant un système d'alimentation constitué d'une trémie munie d'un dispositif de blocage, on a transporté en fortes concentrations des suspensions de gravier et de schiste charbonneux (contenant des particules dont le diamètre médian était d'à peu près 4 millimètres) dans un tuyau de 7.87 centimètres de diamètre intérieur et à des vitesses inférieures à 3.5 m sec−1. On a déterminé les concentrations in situ et les vitesses des particules, en plus de faire les mesures habituelles de la vitesse, de la concentration et du gradient hydraulique, à la sortie de la trémie. On a étudié, à l'aide de ces mesures, un modèle à deux couches d'écoulement stratifié qu'a proposé Wilson et l'on a trouvé qu'il fournissait des prévisions satisfaisantes. On a constaté que les coefficients de friction sur les parois variaient avec la vitesse; les valeurs minimales de ces coefficients ont concordé avec les résultats d'essais directs de cisaillement. On pourrait attribuer cette variation aux processus impliquant un glissement et un grippage, aux faibles vitesses, et au changement qui se produit dans la nature de la contrainte entre les particules, lorsque les vitesses sont plus élevées.

Ancillary