筒裝農(nóng)產(chǎn)品管道水力輸送能耗的研究

王銳　李飛　李永業(yè)等

摘要：現(xiàn)代運輸技術(shù)是農(nóng)產(chǎn)品綠色物流發(fā)展的重要支撐，針對傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品運輸能耗較大、成本較高、易受天氣影響等缺點，提出了1種低碳環(huán)保的筒裝農(nóng)產(chǎn)品管道水力輸送技術(shù)。結(jié)合模型試驗和理論分析，利用大量試驗數(shù)據(jù)，通過標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)法對筒裝農(nóng)產(chǎn)品水力管道輸送能耗的影響因素進行分析。結(jié)果表明：各影響因素對筒裝農(nóng)產(chǎn)品水力輸送過程中的能耗存在不同程度的影響，其中流量影響最大，荷重影響最小。研究成果對筒裝農(nóng)產(chǎn)品水力輸送技術(shù)的進一步研究具有參考價值。

關(guān)鍵詞：農(nóng)產(chǎn)品；水力輸送；流量；荷重；能耗

中圖分類號： TV131.2 文獻標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2015）03-0358-02

近年來，農(nóng)產(chǎn)品運輸業(yè)的健康發(fā)展受到越來越多的關(guān)注。改進和開發(fā)農(nóng)產(chǎn)品新能源運輸設(shè)備是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)運輸鏈實現(xiàn)低碳環(huán)保的重要環(huán)節(jié)[1-3]。筒裝農(nóng)產(chǎn)品水力輸送技術(shù)就是在此基礎(chǔ)上提出的一種新型的農(nóng)產(chǎn)品物流輸送技術(shù)。該技術(shù)是以水作為載體，將農(nóng)產(chǎn)品裝盛并密封于圓筒狀的管道車內(nèi)，通過加壓裝置在封閉管道內(nèi)推動管道車運動，以此來輸送物料的一種新興的輸送方式[4-6]。該技術(shù)具有運行成本低、效率高、占地少、管道布置不受地形限制、無污染、安全可靠和不受天氣影響等優(yōu)點。能耗作為影響該技術(shù)推廣應(yīng)用的一項關(guān)鍵評價指標(biāo)，其大小直接影響該技術(shù)的推廣應(yīng)用前景。筒裝農(nóng)產(chǎn)品管道水力輸送技術(shù)中，影響該技術(shù)能耗的因素很多，其中主要有物料的重量、環(huán)狀縫隙寬度、流量等。本研究首先通過試驗獲得大量試驗數(shù)據(jù)，然后通過標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)法對管道車運動過程中筒裝農(nóng)產(chǎn)品管道水力輸送能耗的影響因素進行敏感性分析。筒裝農(nóng)產(chǎn)品裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

1 試驗數(shù)據(jù)的獲得

1.1 試驗裝置

本試驗裝置[7-9]見圖2。試驗分管路徑長100 mm，壁厚5 mm，總長44 m，管路有平直管段和彎管段組成。測試段沿程布置9個測點，試驗采用控制變量法。

3 能耗影響因素研究

能耗作為筒裝農(nóng)產(chǎn)品管道水力輸送技術(shù)的一個關(guān)鍵性指標(biāo)，其高低直接影響著輸送物料的動力能源，并進而影響到該技術(shù)的可行性。因此，對能耗的研究至關(guān)重要。利用試驗數(shù)據(jù)，對影響筒裝農(nóng)產(chǎn)品管道水力輸送能耗的因素作出敏感性分析，主要分析各因素對能耗的影響程度，以便對該技術(shù)進行改進，力求使該技術(shù)在消耗相同能量的情況下盡可能多地輸送物料。本研究中的能耗包括水流自身摩擦消耗的能耗、水流與管道之間摩擦消耗的能耗和真正用于推動管道車運行時消耗的能耗。本研究主要考慮影響筒裝農(nóng)產(chǎn)品管道水力輸送能耗的因素有：環(huán)狀縫隙寬度（B）、荷重（G）、流量（Q）、單位能耗（ΔE）。

結(jié)合筒裝農(nóng)產(chǎn)品管道水力輸送試驗，對筒裝農(nóng)產(chǎn)品管道水力輸送能耗的影響因素進行分析，結(jié)果表明B、G和Q均會對能耗產(chǎn)生影響，其影響程度Q>B>G，這為進一步研究和實際應(yīng)用中優(yōu)化運輸條件提供了參考，以便確定最佳的運輸模式。

[BT1+*2]4 結(jié)論

筒裝農(nóng)產(chǎn)品管道水力輸送作為一種節(jié)能環(huán)保的水力輸送方式，其技術(shù)是否可行取決于輸送能耗的大小。本研究通過大量的試驗數(shù)據(jù)，采用標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)法對筒裝農(nóng)產(chǎn)品管道水力輸送能耗的影響因素進行了敏感性分析，發(fā)現(xiàn)環(huán)狀縫隙寬度B、荷載G和流量Q均會對筒裝農(nóng)產(chǎn)品管道水力輸送能耗產(chǎn)生影響，其影響程度依次為Q>B>G。本研究對進一步優(yōu)化筒裝農(nóng)產(chǎn)品管道水力輸送技術(shù)參數(shù)提供了理論依據(jù)。

參考文獻：

[1]陶 晶. 低碳經(jīng)濟下的低碳物流探討[J]. 中國經(jīng)貿(mào)導(dǎo)刊，2010（12）：72.

[2]周潔紅，許 瑩. 農(nóng)產(chǎn)品物流管理[M]. 杭州：浙江大學(xué)出版社，2011.

[3]孫 曦，楊為民. 低碳經(jīng)濟環(huán)境下農(nóng)產(chǎn)品運輸與配送問題研究[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（4）：392-394，395.

[4]李永業(yè)，孫西歡，延耀興. 管道車不同荷重時筒裝料管道水力輸送特性[J]. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2008，39（12）：93-96，92.

[5]白曉寧，胡壽根，張道方，等. 固體物料管道水力輸送的研究進展與應(yīng)用[J]. 水動力學(xué)研究與進展：A輯，2001，16（3）：303-311.

[6]Liu H，Marrero T R. Coal log pipeline technology an overview[J]. Powder Technology，1997，94（3）：217-222.

[7]閻慶紱，李永業(yè)，孫西歡. 離心泵入口側(cè)管路中的渦流[J]. 排灌機械，2007，25（3）：6-7，11.

[8]童學(xué)衛(wèi)，李永業(yè)，孫西歡. 筒裝料管道水力輸送試驗系統(tǒng)設(shè)計研究[J]. 山西水利，2008（2）：42-43.

[9]李永業(yè)，孫西歡，李 飛，等. 動邊界同心環(huán)狀縫隙流研究[J]. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2012，43（3）：230-234.

[10]白新桂. 數(shù)據(jù)分析與試驗優(yōu)化設(shè)計[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，1986.endprint