1.4. Характеристика внешней сети установки

Установкой называется совокупность внешней сети и работающих на нее машин. Внешняя сеть – это совокупность труб или горных выработок, по которым движется текучая среда под действием машины.

Зависимость между расходом внешней сети и напором, действующим на ее концах, называется напорной характеристикой внешней сети.

В формуле (4) для удельной весовой полезной работы составляющая Н_тр (работа на преодоление аэрогидродинамических сопротивлений по длине трубопровода и местах сопротивлений) определяется по известной из курса гидравлики формуле

(7)

где _i – коэффициент аэрогидродинамических сопротивлений; U_i , F_i , l_i – периметр, площадь сечения и длина трубопровода; _i – коэффициент местных сопротивлений; все члены в скобках для конкретного трубопровода величины постоянные; с_i = Q_i / F_i ; Q_i – расход текучего.

Получим постоянную данного трубопровода

(8)

Таким образом, потери на преодоление сопротивления движению потока в трубопроводе можно записать в виде уравнения

H_тр = R_тр Q², (9)

которое представляет собой математическое выражение характеристики трубопровода.

Введя теперь характеристику трубопровода (9) в уравнение (4) и учитывая, что в шахтных водоотливных установках всасывание происходит при атмосферном давлении (P_н/g + с_н²/2g = P_a/g), а вода, поднятая на высоту Н_г , свободно выбрасывается в атмосферу (Р_к = Р_а), получим выражение для характеристики внешней сети водоотливной установки

L₁ = H = H_г + с_к²/2g + R_трQ² (10)

Рис.12. Характеристики внешней сети водоотливной установки

или, окончательно объединив два последних члена уравнения, получим

Н = Н_г + R_трQ². (11)

На рис.12 показано семейство характеристик сети насосной установки при различных сопротивлениях трубопровода.

Рис.13. Характеристики внешней сети вентиляторной установки

Рис.14. Характеристика внешней сети пневматической установки

Выработки шахты проветриваются минимум через два ствола (один для подачи свежего воздуха, а второй для подачи отработанного). Если температура в стволах одинакова (отсутствует естественная тяга), то уравнение теоретической характеристики шахтной вентиляционной сети, выраженной через удельную объемную работу,

Р_ш = R_сQ². (12)

На рис.13 приведены характеристики вентиляционной сети при разных сопротивлениях трубопровода.

Характеристика внешней сети пневматической установки представляется несколько иначе: с учетом сжимаемости транспортируемого воздуха и с учетом потребителей сжатого воздуха.

На рис.14 показана характеристика внешней сети пневматической установки в координатах давления (на выходе из компрессора) и количество свободного воздуха. Она представляет собой сложную кривую как совокупность характеристик потребителей и потерь давления при движении сжатого воздуха по трубопроводам.

Рассмотренные характеристики следует считать теоретическими, так как они получены в предположении герметичности трубопроводов.

Вопросы для самопроверки

1. Каковы основные элементы шахтных вентиляторных, водоотливных и пневматических установок [3,6]?

2. Перечислите гидравлические схемы объемных, лопастных и струйных нагнетателей и эргазлифтов [3,6].

3. Что такое удельная элементарная массовая работа при перемещении жидкости [6]?

4. Что такое удельная элементарная объемная работа при перемещении жидкости [6]?

5. Дайте определение характеристики внешней сети [6].

6. Что из себя представляет характеристика внешней сети для водоотливной, вентиляторной и пневматической установок [1,4]?