Раздел курса горной механики --- Шахтные насосные установки

Тема работы----Расчет шахтной водоотливной установки

Количество часов---1

Цель работы: закрепление, углубление знаний, полученных во время аудиторных занятий, формирований умений и навыков самостоятельного умственного труда

Лабораторная база: методические пособия примерного расчета водоотливной установки.

СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

1.Ознакомиться с методическим пособием. 2. В соответствии с методическим пособием произвести расчет водоотливной установки. Номер варианта соответствует порядковому номеру по журналу.

3. Расчет оформить в тетради для практических работ.

-+

-

Порядок выполнения практической работы

1. Выбор насоса

По нормальному притоку находим расчётную производительность насоса с учётом того, что он должен работать не более 20 часов в сутки:

Q_р = ,м³/час

По сводному графику подач и напоров многоступенчатых насосов, исходя из требуемой производительности насоса и геодезической высоты всасывания, выбирают марку насоса (см. рис. 3).

Зарисовать характеристику колеса выбранного насоса или характеристику насоса.

По максимальному значению КПД определяют оптимальное значение производительности насоса Q_нас. и проверяют может ли выбранный насос откачать повышенный приток за 20 часов.

Т= час

Если условие не выполняется, выбирают другой насос или во время повышенного притока в работу включают резервный насос (в главной водоотливной установке устанавливают не менее трёх насосов). Резервный насос включают в параллельный трубопровод (в стволе должно быть размещено не менее двух нагнетательных трубопроводов (ставов)).

Затем необходимо определить число рабочих колёс насоса, считая, что 10% напора тратится на преодоление сопротивлений.

где Н_К – напор на одно рабочее колесо при максимальном значении КПД насоса.

Полученное значение числа колёс округляют до ближайшего большего целого значения.

После определения числа колёс строят на характеристике колеса выбранного насоса характеристику насоса умножая значения напора рабочего колеса на число колёс.

2. Расчёт трубопровода.

Определение потерь на всасывающем и нагнетательном

2.1 Примерный внутренний диаметр трубопровода

d = 0,0121 ( 1 )

где Q_н= нормальная подача насоса.

В стандартах на трубы приводятся наружные диаметры, что позволяет унифицировать присоединительные размеры арматуры и соединительных устройств.

2.2Определяем толщину стенки трубопровода.

Расчетное давление в соответствии с ПБ иПТЭ должно составлять 1,25 рабочего и может быть определено для началь­ного нижнего сечения по формуле ( 1 )

p_p = 1,25ρgH^I,

где p_p —рас­четное давление;

ρ=1020кг/м³—плотность шахтной воды;

g— ускорение свободного падения;

Н' —необходимый напор насоса.

Согласно ГОСТ 3845—75, минимальная необходимая толщина стенки трубы (с учетом минусового допуска)

где σ _доп — допустимое напряжение, равное 40 % временного сопротивления разрыву σ_в.

Значения допускаемых напряжений для углеродистых трубных сталей

Марка стали ......................................................... Ст2сп СтЗсп Ст4сп Ст20

Допускаемое напряжение, МПа ........................ 128 138 144 144

С учетом коррозионного износа толщина стенок стальных труб, прокладываемых в вертикальных стволах

где δ₀—расчетная толщина стенок, мм;

δ_к.н = 0,25 мм/год и δ_к.в =0,1мм/год— скорость коррозии поверхности трубы соответственно на­ружной и внутренней, мм/год;

t =10—15 лет—срок службы тру­бопровода;

k_д= 10— 15 — коэффициент, учитывающий минусовый допуск толщины стенки, %.

Скорость коррозионного износа внутренней поверхности тру­бы определяется химическим составом транспортируемой воды:

Транспортируемая вода	Водопровод	Нейтральная или щелочная	Слабокислотная при pH=6÷7	Слабокислотная при pH=5÷6
Скорость коррозийного износа σк.в, мм/год	0,05	0,1	0,2	0,4

После согласования значений диаметров всасывающего и нагнетательного трубопроводах со стандартами, определяют скорость движения воды по этим трубопроводам:

м/с

где Q_нас. м/с производительность насоса при максимальном значении КПД, определяется по характеристике насоса полученное значение делится на 3600 (часы переводятся в секунды).

d-внутренний диаметр трубопровода.

Скорость движения воды в системе нагнетания принимается 2-2,5 м/с, во всасывающем трубопроводе 1,2-1,7 м/с. ( 2 )

На рис. 2 приведена схема трубопровода шахтной водоотливной установки на которой показаны вся арматура и фасонные части.

Находят потери во всасывающем и нагнетательном трубопроводах

где l_вс. – суммарная длина всех прямолинейных участков всасывающего трубопровода;

l_наг. – суммарная длина всех прямолинейных участков нагнетательного трубопровода;

ξ_i – коэффициенты местных сопротивлений (см. рис. 1);

λ – коэффициент трения жидкости о внутренние стенки труб,

для нагнетательного трубопровода

,

для всасывающего трубопровода

,

d_вс. и d_наг. –внутренние диаметры всасывающего и нагнетательного трубопроводов;

α – угол поворота колена.

ξ _к – коэффициент местного сопротивления колена – 90⁰.