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研究生: 王瑞翔
Wang, Jui-Hsiang
論文名稱: 振動對高嶺土細泥漿體流變參數之影響
Effect of shaking on rheological parameters of kaolin slurries
指導教授: 詹錢登
Chan, Chien-Teng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 水利及海洋工程學系
Department of Hydraulic & Ocean Engineering
論文出版年: 2013
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 57
中文關鍵詞: 賓漢屈服應力賓漢模式振動速度振動時間高嶺土
外文關鍵詞: Bingham yield stress, Bingham model, kaolin, shaking time, shaking speed
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  • 台灣近年來極端氣候屢屢發生,加上位處地質脆弱、地表運動活躍
    的年輕板塊上,使得土石流等天然災害頻頻肆虐家園,因此學者開始研
    究土石流的流動特性。除了流體本身的物理特性之外,外在物理機制如
    振動、溫度等因素對泥漿體流變參數也會造成影響。以往流變行為的研
    究多注重在流體的物理特性與流變參數間的關係,鮮少探討外在物理機
    制(例如振動)對泥漿體流變參數之影響。因此,本研究使用Yih Der 公
    司所製造的TS-500D 型迴轉式震盪器模擬外力的振動,討論不同振動時
    間與振動速度對高嶺土細泥漿體流變參數的影響。期望研究結果有助分
    析土石流可能的致災範圍及相關防災工作的設計規劃。除此之外,研究
    振動對泥漿體流變參數之影響,其結果可提供一個概念,應用於配合振
    動來進行淤泥的清除,或者其他漿體流動設計上。
    詹錢登等人(2009)曾經研究高嶺土漿體的時變特性,同時分析土石
    流堆積區細泥漿體之流變參數,結果顯示含砂體積濃度愈高之漿體,所
    受觸變影響愈大。本研究採用含砂體積濃度為30%的高嶺土細泥漿體,進
    行三種振動速度─75、100 及125 rpm,四種振動延時─0、10、30 及60
    min,共12 組實驗。實驗結果按照Mitschka(1982)提出的流變參數簡易
    轉換公式推算實驗所對應的賓漢屈服應力,進而分析振動對高嶺土細泥
    漿體流變參數之影響。
    實驗結果顯示高嶺土細泥漿體的流變特性可用賓漢模式來描述。高
    嶺土漿體之屈服應力與受振盪時間的關係可用多項式回歸方程式來描
    述。在低振動速度下,高嶺土細泥漿體裡的絮團尚未受到明顯破壞,無
    法看出振動與高嶺土細泥漿體賓漢屈服應力之關係。另外,振動速度與
    賓漢屈服應力大致呈現相反的關係。在與振動時間的關係上,高嶺土漿
    體穩定時的剪應力值隨振動時間增長有下降之趨勢;而剪應力峰值也隨
    振動時間增加而降低。

    The frequent occurrence of extreme weather in Taiwan in recent years. And the breakable geological located on active young plate, resulting in debris flow and other natural disasters ravaged homeland. So scholars began to study the rheological characterisation of debris flow. In addition to the physical characteristics of the fluid, external physical characteristics such as shaking, temperature and other factors also affect the rheological parameters of sludges. Therefore, use the Yih Der’s TS-500D rotary shaking machine to simulate external shaking, and discuss the effect of different shaking speed and shaking time on kaolin slurries rheology parameters. Expected results can be used in engineering analysis, on design and planning of protective engineering. The results can provide a idea be used in the removal of sludges by shaking, even on food industry.
    This study used a kaolin slurries sample of volume concentration of 30%, carried out three kinds of shaking speed ─ 75, 100 and 125 rpm, four kinds of shaking time ─ 0, 10, 30 and 60 min, a total of 12 sets of experiments. Based on Mitschka’s(1982) rheological parameters equation to obtain Bingham yield stress, we can see that the effect of shaking on kaolin slurries.
    Experimental results show that the kaolin rheology characteristics can be describe by Bingham model. And the relationship between the shaking time and the yield stress of the kaolin slurries can be describe by a polynomial. At low shaking speed, the structure of kaolin slurries has not been damaged. So we didn’t know the relationship between shaking and Bingham yield stress of kaolin slurries. In addition, the Bingham yield stress were decreased while the shaking speed were increased. Subject to different shaking time effect, the steady shear stress values were decreased while the shaking time were increased;and the shear stress peak were decreased while the shaking time were increased.

    目錄 I 表目錄 IV 圖目錄 V 1. 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 研究動機與目的 2 1-3 研究方法 2 1-3-1 細泥漿體之流變特性 2 1-3-2 細泥漿體之時變特性 4 1-4 本文架構 6 2. 試驗設備與方法 7 2-1 賓漢模式 7 2-2 試驗儀器 8 2-3 試驗材料 10 2-4 高嶺土之觸變特性 11 2-5 流變特性量測方法 13 2-5-1 固定剪切率 14 2-5-2 增加剪切率 15 2-5-3 變化剪切率 16 2-6 剪應力與剪切率計算方法 17 2-7 實驗步驟與組數 18 3. 結果與分析 20 3-1 振動速度對賓漢屈服應力之影響 20 3-1-1 低振動速度與流變參數之關係 26 3-1-2 高振動速度與流變參數之關係 30 3-2 振動時間對流變圖之影響 35 4. 結論與建議 38 4-1 結論 38 4-2 建議 39 參考文獻 40 附錄A 未受振動之高嶺土細泥漿體實驗數值 43 附錄B 受75RPM_10MIN振動之高嶺土細泥漿體實驗數值 44 附錄C 受75RPM_30MIN振動之高嶺土細泥漿體實驗數值 45 附錄D 受75RPM_60MIN振動之高嶺土細泥漿體實驗數值 46 附錄E 受100RPM_10MIN振動之高嶺土細泥漿體實驗數值 47 附錄F 受100RPM_30MIN振動之高嶺土細泥漿體實驗數值 48 附錄G 受100RPM_60MIN振動之高嶺土細泥漿體實驗數值 49 附錄H 受125RPM_10MIN振動之高嶺土細泥漿體實驗數值 50 附錄I 受125RPM_30MIN振動之高嶺土細泥漿體實驗數值 51 附錄J 受125RPM_60MIN振動之高嶺土細泥漿體實驗數值 52 附錄K 在未受振動下之流變圖 53 附錄L 在振動條件75RPM_10MIN下之流變圖 53 附錄M 在振動條件75RPM_30MIN下之流變圖 54 附錄N 在振動條件75RPM_60MIN下之流變圖 54 附錄O 在振動條件100RPM_10MIN下之流變圖 55 附錄P 在振動條件100RPM_30MIN下之流變圖 55 附錄Q 在振動條件100RPM_60MIN下之流變圖 56 附錄R 在振動條件125RPM_10MIN下之流變圖 56 附錄S 在振動條件125RPM_30MIN下之流變圖 57 附錄T 在振動條件125RPM_60MIN下之流變圖 57

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    下載圖示 校內:2014-12-20公開
    校外:2015-12-20公開
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