книги из ГПНТБ / Болотских Н.С. Оборудование водопонижения в угольной и горнорудной промышленности

ются. С увеличением |3

и X это уменьшение становится

более

су­

щественным, что видно

также из кривых X = f (п) (рис.

85),

по-

Рис. 84. Кривые Х=1(т)

приХ=\;

Рис.

85.

Кривые Х = / ' ( ' 0 при

£ п = 0,05;

2£ = 0,32;

г|) = 45°:

Х=1;

£ п = 0,05;

2 | = 0,30; от = 4;

/ _ р = 0 ;

2 — р=о,1; з — В=о,2

i|)=45 :

/ — Р = 0;

2 — Р=0,1; 3

Р=0,2

чина X уменьшается. Особенно это

становится

существенным при

—

высоких значениях параметра X. На

рис. 86 приведены

кривые К—

= h(ty) П Р И

различных значениях

Р и Х = 1. Из рассмотренных кри- tsi

1

>

вых видно, что наибольшие значе­

ния X соответствуют

наименьшим

величинам яр и р\

Рис. 86. Кривые %=f2(\p)

при

Рис. 87.

Кривые r\n = fi(X)

при

g H =

Х = 1 ; | п = 0,05;

2 £ =0,30;

т=4;

=0,05;

2g = 0,30;

•ф=45°;

л = 5 :

— Х=

/ г =

5 :

/ —Я.=0,0;

2 — А=0,04;

3 — А.=0,08; 4

1 — Р = 0; 2 — Р = 0,1; 3 — Р = 0,2

= ° . ' 6

раметр

т целесообразно

выбирать

близким

к

4. Кроме того,

с уменьшением В и X величина разрежения

Н\

возрастает.

Для

выявления влияния

значений

X и к на г\ъ

по

выражению

(37) с помощью ЭЦВМ «Проминь»

были

произведены

соответст­

7)общ = 71ц'']в,

(43)

где 11ц — коэффициент

полезного

действия

центробежного

насоса

(принимается

по характеристике

для

номинального ре­

жима его работы);

г)в — к. п. д. водоструйного насоса.

Подставляя в (43) значение т)в из (34), получаем

•ЧобЩ =Ч«А-(р+^)

(44)

или, заменив в выражении

(43)

значение цв

из

(37), имеем

_

*(1

+

Х)

Г о

^ *

у

cos J/

-*Ьбщ— '1ц (1

+ g„) (i+Jf)

V

m

Л \

п

~Чг)2

-

0

+ 2

2 9 ( l ± * ) 2 ] •

(45)

жение к. п. д. водопонизительной

установки имеет

вид

'общ

- „

Г

(n + X*cosW

C O S 2 ф 1

( 4 6 ч

% ( 1

+ 5„) (1 +Х)пЧ(1

+ 2 0 ( 1 +Х)

V*>)

Проанализируем изменение щащ в зависимости от

параметров

X и К при докавитационном режиме работы установки

и постоян­

р н а

88.

Функция т|общ=/з(^,

К) при

г)„ = 65,5;

т = 4 , 2 ;

/1=10;

2 £ =0,30;

| а

= 0,05

и

115=45°

раметра

т при

условии, что | н .

2£,

/г и яр

величины

постоянные.

На рис. 88 приведена одна

из таких

поверхностей

т ) о б щ

= /: з(Х, X)

при /п=4,2 и изменении X

от 0

до

1,2, а коэффициента

разреже­

ния от 0 до 0,12.

Анализ показывает, что с увеличением X до определенных

зна­

чений

общий

к. п. д. приводной

станции

установок

типа

УЗВ

и УЗВМ

возрастает. Кроме

того, -Побщ возрастает

с увеличением X

в докавитационном

режиме

работы

водоструйного

насоса. На

ри­

сунке

пунктирная

линия 1 является геометрическим

местом

мак-

Определение

параметров кавитационного

режима

работы

установок

забойного

водопониокения

При работе

установок типа УЗВ и УЗВМ возможно появление

в водоструйном

насосе

кавитационного

режима,

который

может

развиваться при

высоких значениях вакуума в первый

период ра­

боты установки,

когда отсутствует подсасывание воздуха через

приемные звенья

иглофильтров или через

различные

неплотности

^==Z+-?j-+Ahl+-^,

(47)

где

Z —геодезическая высота всасывания

водоструйного

насоса;

Р'—давление

в смесительной камере

водоструйного

насоса;

Ahi — гидравлические потери при движении воды по всасываю­

щей линии водоструйного насоса;

у — удельный вес подсасываемой воды;

и в х — скорость

входа

подсасываемого

потока

в смесительную

камеру

водоструйного насоса

(в

общем

случае

и в х

мо­

жет быть не равно vit см. рис. 89).

Из уравнения (47)

P ; = / v - * Z - T A * . - T 4 | - .

( 4 8 )

Р'

Для обеспечения докавитационного

режима работы давление

в смесительной

камере

водоструйного

насоса

должно

быть

^, =

0Чх-

(50)

Подставляя в (49) значение (50),

получим

9

^ . =

^ ( 8

' ) ^ - ^ .

(51)

2

р ; = ра - T z - [1 +5 BC'(0') s ] Т 4 f > я -

(5 2 >

номерно. Наиболее

низкое

статическое

давление

наблюдается

в отрезке,

где конфузор соединяется

с горловиной вследствие

возрастания

здесь

скоростей

движения

подсасываемого потока.

По этому сечению

давление

также распределяется

неравномерно.

= я 2 ч - / > 0 * - я ; ш

; ,

-

(53)

где

v* и у* — соответственно скорости рабочего и

подсасываемого

потоков в сечении О—О;

О—О;

со* — площадь

рабочего потока

в сечении

со* — площадь

подсасываемого

потока

в

сечении О — О ;

соответственно

средние давления

в рабочем

и под­

Р *

и Р * — сасываемом потоках

в сечении

О—О;

Р * — среднее давление в сечении

/—/.

Учитывая, что в практике работы водоструйных насосов часто

Увх cos rjx^o*

можно записать

Р Г ^ Л - т ^ 1 .

(54)

Определим

величину

статического давления

в сечении

/ — /

2

9

^ = Я 2 - ™ А ^ р - ,

(55)

где

Ро

давление за диффузором водоструйного

насоса;

т)д — коэффициент полезного действия

диффузора;

~оз—— скорость смешанного потока в сечении

/ / — / / .

Уравнение

(53)

при

Qo=co*w*

и Qi = a>*u*

можно

записать

в виде

-jr

[«>о(^о)2-т-ш1 (г>1)2

—(wotfo+wi'ol)

X

X

v2] =

( Р2 -

Y j Л -

^ р - )

« 2 ~

Р^о

-

[ Р\

-

Т - ^ - ] Щ

•

(56)

Значения скоростей и*, у*,

Vo

и Уз выразим в долях

v0, т. е.

•B0 = £ 0

7 J 0

)

v . 2

= k 2 v 0 ,

V\=IIxVQ

и • У 3 = £ 3

' У 0

(57)

(&о, &ь ^2 и Аз

коэффициенты).

в (56) значения

(57), получим

Подставив —

= [Р> ~ ЪТ

-2 -

«

- (/>; - т 4™).

(58)

При малых

значениях Ь (до 2do) можно принять со* «=со0. Раз­

о

я ; _ / > ; = / > ; ( i + „ ' ) _ P , m 4 - 7 _ J £ - [ ^ m { g - k V ) + 2 k Q

( k 0 - k 2 ) +

+ А 1 (А, - 2А 2 )л'] .

(59)

2 g ^ - ^ >

(60)

- M - ^ r + N ' ,

(62)

Po-Pi

Ро-Рг

где У И = — ( 1

+

п');

N' =

ср2

[(k\ - . k\)

tyn+2k0

(k0 - k2)-f kx (kx - 2k2)

11' ].

жения

при

проведении

наклонных

стволов с

приме­

нением

установки

УЗВМ:

/ — приемные

звенья

иглофильтров;

2 — соединительные

шланги; 3 — водоструйный

насос; 4— шланги; 5 — в ы д а ч н о й

водопровод

водоструйного

насоса;

6 — промежуточный

бак;

7 — перекачной

центробежный

насос;

8 — выдачной

трубо ­

провод

перекачного

центробежного

насоса;

9 — трубопровод

для

подвода

рабочей

воды

к

водоструйному

насосу;

10 —

сбросной

трубопровод;

/ / — открытый

циркуляционный

пескоулавлнвающий

бак;

12 — центробежный

насос

д л я

по­

дачи рабочей воды

к водоструйному

насосу

робежных

насосов, к. п. д.

которых

значительно

больше к. п. д.

водоструйного

насоса. В результате

этого

уменьшится

дальность

откачки

воды,

подсосанной

из

забоя

водоструйным

насосом,

а следовательно, в .схеме должен

быть установлен

центробежный

насос для подачи рабочей воды,

потребляющий

меньше

электро­

энергии.

Таким

образом, в ряде случаев

суммарные

затраты на

электроэнергию

(см. рис. 90, а)

уменьшаются,

но

одновременно

с этим возрастают затраты по установке перекачиых

насосов и их

эксплуатации.

Для выдачи подсосанной из забоя воды на поверхность в обоих

вариантах схемы необходим суммарный напор,

выражаемый фор­

мулой:

о

2 Я = 4 5 т р " + а д + Г ) + - § ^ ,

(65)

где

1С — длина ствола;

ствола;

Р"

угол наклона

k — коэффициент,

учитывающий

местные

сопротивления по

—длине выдачного трубопровода;

io — удельные потери напора по

длине выдачного

трубопро­

вода;

/' — расстояние от устья

ствола

до места

слива воды из вы­

дачного трубопровода

в циркуляционный

бак

(обычно

принимается минимальной);

^тр

скорость

истечения

воды

из

выдачного

трубопровода

в циркуляционный бак.

в схеме

В

общем случае для создания суммарного напора

—

должно быть предусмотрено перекачиых насосов

„ _

2

я

1,

(66)

Hi

где Hi — напор, необходимый

для выдачи

воды

от одного

насоса

к другому

(от водоструйного насоса до перекачного цент­

робежного

насоса либо

от одного

центробежного насоса

к другому).

При

Hi = ^,H

и /гн = 0, т. е. в схеме водопонижения

и

откачки

воды

перекачиых насосов нет.

Расстояние между водоструйным

насосом и перекачным цент­

робежным

насосом

может быть определено

из выражения

*'=stnPM-&o •

( 6 7 )

до водоструйного насоса по стволу длиной- /с и углом

наклона

создание в иглофильтрах вакуума для подсасывания

воды из за­

боя (iVn ) и напора для подачи воды по выданному

трубопроводу

до перекачного насоса (NB).