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

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 (p)On illustre les courants secondaires produits par une nervute interne en spirale dans un tube qui, a part cela, est lisse et normal, en se reportant aux composantes de velocite axiales, ou a la fois tangentielles et radiales, dans le cas d'un fluide coulant daus un tube de 2″ de diametre et ayant une nervure dont le rapport entre le pas et le diametre est 3 On a etudie l'effet des dits courants secondaires sur la possibilite de transporter des suspensions qui tendent a se deposer; on a mesure a cette fin les gradients de pression dans le cas de l'ecoulement de deux suspensions de sable dans l'eau dans un tube lisse de 2″ et dans des tubes de 2″ de diametre ayant des nervures dont les rapports entre le pas et le diametre etaient 5.15, 3.32 et 1.80. Les velocites moyennes d'ecoulement variaient entre 0.5 et 8 pieds par seconde et les concentrations du sable livre etaient de 5 a 18% en volume Bien que les nervures se sont averees desavantageuses a des velocites moyennes du melange relativement elevees a cause de l'augmentation des gradients de pression, on a trouve qu'elles etaient utiles a des velocites relativement faibles, c'est-a-dire celles qui etaient inferieures a la velocite critique de sedimentation pour l'ecoulement dans un tube lisse; en effet, les gradients de pression, dans le cas d'une suspension donnee de sable dans l'eau, d'une concentration particuliere du produit livre et d'une velocite moyenne, ont ete plus faibles dans les tubes a nervure que dans les tubes unis. Pour cette raison, la depense d'energie par unite de masse du solide transporte a ete reduite par la presence d'une nervure. On a estime que le rapport optimal entre le pas et le diamatre etait environ 5 Les gradients de pression mesures dans le cas d'une des suspensions ou l'on introduisait de l'air comme troisieme phase ont indique que la presence d'air etait certainement nuisible.