Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Эксплуатационные землечерпательные работы на затруднительном участке реки. Методические рекомендации
.pdf
3
КР
V k D
7.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ЗЕМЛЕСОСА
7.1. Определение критической скорости и критического
расхода гидросмеси
Критической скоростью транспортирования гидросмеси
называют такую минимальную среднюю скорость потока, при
уменьшении которой начинается массовое выпадение грунта в
осадок. Значение критической скорости зависит от многих
факторов, к которым в первую очередь относятся диаметр
трубопровода, плотность и размер частиц грунта, консистенция
гидросмеси, форма сечения и состояние внутренней поверхности
труб, угол наклона их к горизонтали. Для реальных условий
транспортирования гидросмеси дноуглубительными снарядами
определение критической скорости может быть выполнено по
предложенной А.С. Стариковым эмпирической формуле:
, м∕с, (7.1)
где:
k — эмпирический коэффициент (для мелких песков и илов k=5,1;
для крупных песков и гравия k=5,2);
D — внутренний диаметр трубопровода, м.
31
4
2
0
.0
0 1 0 0
2
ГС ВС Г ВС ВС ВС ГС ГС
ВС ГС НАК ПР
ВС
V k L D
HZТ
g D D
0
.
sin
ПР
ВС ВС К
Р
TZ
LL
7.2. Определение потерь напора во всасывающем и напорном
трубопроводах
Гидравлические потери напора во всасывающем
трубопроводе, при перекачивании водогрунтовой смеси
рассчитываются по следующим зависимостям:
, м (7.2)
, м (7.3)
Тпр=Тг+hпер ,м (7.4)
где гс, о — соответственно плотность гидросмеси и воды, кг/ м³;
Vвс, — средняя скорость во всасывающем трубопроводе, м/с;
kг — коэффициент, учитывающий влияние грунта на потери
напора (принимаем: kг=1,2 для среднего и k
песка; при гс=
о kг
=1);
=1,4 для крупного
г
вс — обобщенный коэффициент сопротивления,
учитывающий трение и рассредоточенные по длине всасывающего
трубопровода местные сопротивления;
Lвс— полная длина всасывающего трубопровода, принимаемая в
зависимости от глубины разработки прорези Тпр, м ;
Dвс— диаметр всасывающего трубопровода, м; обычно
принимается равным диаметру напорного трубопровода Dн или на
50 мм больше Dн (эти и другие параметры грунтонасосной
установки даны для каждого землесоса в приложении 1.);
32
(1.5...1.6)
ВС ГЛ
2
1
(1.8lgRe 1.8)
ГЛ
D1 — диаметр приемного отверстия рабочего колеса
грунтового насоса, м ;
— коэффициент сопротивления всасывающего наконечника;
нак
при выполнении курсовой работы можно принять
Z
—возвышение оси грунтового насоса над поверхностью
0
нак
=0,5;
воды, м. Величина Z0 имеет знак “+” при расположении оси выше и
знак “–” ниже поверхности воды ;
р— предельный угол наклона рамы принимают 45
L
— длина корпусного участка всасывающего трубопровода
вс,к
о
…50
о
;
( от 5 до 15 м в зависимости от размеров землесоса и от
расположения грунтового насоса в корпусе).
Значение обобщенного коэффициента сопротивления обычно
принимают по данным измерений на земснарядах. При отсутствии
экспериментальных данных коэффициент определяют расчетным путем:
, (7.5)
где λгл — коэффициент сопротивления гидравлически гладкого
трубопровода:
; (7.6)
Re=VвсDвс/ν, (7.7)
где Re — число Рейнольдса;
— кинематическая вязкость воды (при температуре 20 оС
ν ≈1106 ,м2/с).
Установившееся движение гидросмеси во всасывающем
трубопроводе обеспечивается при равенстве гидравлических потерь
33
44
2
.0
0 1 0
()
2
ГС ГС
Н Г Н Н Н Н
Н ГС Н
НК
V k L D D
H Z Z
g D D D
. . .П ГС ВС ГС Н ГС
H H H
напора в нем и разницы между атмосферным давлением и
абсолютным давлением перед входом в насос ( разряжением или
вакуумом, создаваемым насосом).
Гидравлические потери в напорном трубопроводе при
перекачивании воды:
,м (7.8)
где Vн — средняя скорость воды в напорном трубопроводе, м/с;
н — обобщенный коэффициент сопротивления напорного
трубопровода; (при выполнении задания можно принять н=1,4гл );
Lн — длина напорного трубопровода, м;
Dк — диаметр концевого патрубка напорного трубопровода, м;
при отсутствии конического насадка Dк=D
Z
— возвышение концевого патрубка напорного
н
трубопровода над поверхностью воды, м.
Суммарные потери напора при работе на водогрунтовой смеси:
,м (7.9)
7.3. Пересчет характеристик насоса
Две характеристики насоса принятого земснаряда
н ,
м;
(паспортные зависимости напора насоса и мощности приводного
двигателя от расхода насоса Q, м³/с: Н0=f(Q0),м, и N0=f(Q0),кВт,
работающего на воде (о) с номинальной частотой вращения
рабочего колеса) пересчитываем для работы на гидросмеси с
34
( ; )
ГС ГС ГС
H f Q
( ; )
ГС ГС ГС
N f Q
0
0
ГС
ГС Н
H КH
367
ГС ГС
ГС
Q Н
N
()
ГС
fQ
..
()
ВАК ПР ГС ГС
H f Q
плотностью
и получаем
гс.
семейства кривых:
;
.
При пересчете используются следующие зависимости:
где Н
,м — напор насоса при работе на смеси;
гс,
, (7.10)
Кн — коэффициент изменения напора из-за влияния
содержащегося в гидросмеси грунта. Численное значение К
изменяется
н
от 0,7 до 1,0 в зависимости от крупности частиц грунта и плотности
гидросмеси (Кн может быть принят для ила – 1,0, для мелкого песка –
0.,97,для среднего песка – 0,94, для крупного песка – 0,89);
Н
— напор насоса, м при работе на воде (определяется по
0
характеристикам насоса, данным в приложении 2);
, кВт (7.11)
Характеристики насоса определяющие зависимости КПД
насоса η и предельного вакуума Нвак.пр.гс ,м, которые может
развить насос при работе на гидросмеси
и
принимаются аналогичными характеристикам при работе насоса на
воде (приложение2).
Расчеты характеристик грунтонасосной установки рекомендуется
выполнять в табличной форме в соответствии с таблицей 7.1.
Qкр — критический расход насоса при Vкр
в напорном
трубопроводе;
Qмах — максимальный расход, равный 1,2-1,25 Qкр;
Vвс и Vн — скорости в трубопроводах, рассчитываемые по
принимаемому расходу и соответствующему диаметру трубопровода.
35
Расчетные параметры
гс,
кг/м
3
Расход смеси, м
3
/ч
0
≈0,3Q
max
≈0,6Q
max
Qкр
≈Q
max
Q
гс
, м
3
/ч
-
Vвс, м/с
-
Vн, м/с
-
Н
вс,гс
, м
1000 1100 1200 1300
Н
н,гс
, м
1000 1100
1200
1300
Н
п,см=Нвс,гс+Нн,гс
, м
1000 1100 1200 1300
Н
гс
, м
1000 1100 1200 1300
Nгс, кВт
1000 1100 1200 1300
Таблица 7.1
Параметры грунтонасосной установки
По результатам расчетов выполняется графическое
построение характеристик грунтонасосной установки с целью
определения расчетной производительности землесоса. На рис. 7.1
представлен пример этого построения.
36
N
max
=1.05N
ном
1
1300
1200
1100
1000
1300
1200
1100
1000
з
1000
1100
1300
1200
1100
К м
З
гс
К м
N,кВт
а) Qгс, м³/ч
Нп.гс., м Н гс., м
б)
Н
ВАК.ПР, м НВС. гс.,м
Qкр Qгс, м³/ч
1300 1200
в)
Qгс, м³/
Рис. 7.1 Характеристики насоса и трубопровода
37
( ; )
ГС ГС ГС
H f Q
.
( ; )
П ГС ГС ГС
H f Q
( ; )
ГС ГС ГС
H f Q
( ; )
ГС ГС ГС
N f Q
( ; )
ГС ГС ГС
H f Q
.
( ; )
ВС ГС ГС ГС
H f Q
Рабочая линия Р-Р (рис.7.1,б) образуется соединением точек
пересечения характеристик насоса
соответствующих характеристик грунтопровода
и
.
Линия М-М (рис.7.1,б) ограничения по мощности привода
получается при соединении точек, полученных путем перенесения
по вертикали на соответствующие кривые характеристик насоса
пересечений характеристик
с линией
максимальной мощности привода (рис.7.1.а). При этом
N
=1,05N
max
., где N
ном
— номинальная мощность привода, данная
ном
в приложении 1.
Линия ограничения по кавитации К-К (рис.7.1,б) соединяет
точки, полученные путем перенесения по вертикали на
соответствующие характеристики насоса
пересечений (рис.7.1,в) кавитационной характеристики насоса
Н
вак,пр.
грунтопровода .
(.приложение 2) и характеристик всасывающего
.
Линия З-З ограничения по критической скорости может быть
представлена как вертикаль (рис.7.1,б) из точки Q=Qкр.
7.4. Определение производительности землесоса по грунту
В случае пересечения рабочей линии с линией ограничений по
критической скорости или с линией ограничений по мощности,
расчетные плотность гидросмеси
Q
гс.расч
гс.расч.
и производительность
определяются в точке их пересечения. Если рабочая линия
38
..
..
(1 )( )
ГС РАСЧ о
Е РАСЧ
Е Т о
C
. . . .ГР ГС РАСЧ Е РАСЧ
QQ С
пересекается с линией ограничений по кавитации, расчетная
производительность и плотность устанавливаются по точке рабочей
линии, расположенной ниже точки пересечения на значение запаса
Н=0.5 м. Если при
ограничивается ни Q
принимают
гс.расч
=1300кг/м
, ни мощностью двигателя, ни кавитацией,
кр
=1300 кг/м
гс
3
.Расчетная производительность Q
берется в точке рабочей линии с этим значением
полученной
гс.расч
, определяется расчетная объемная консистенция
3
работа землесоса не
гс.расч
. Исходя из
гс
гидросмеси
, (7.12)
где Е — коэффициент пористости грунта в естественном
состоянии (Е=0,35…0,38);
т — плотность твердой компоненты грунта без учета пор
(
=2650 кг/м
т
3
).
Расчетная производительность землесоса по грунту находится
по следующей зависимости
(7.13)
7.5. Проверка всасывающей способности насоса
По формуле (7.2) определяются потери напора во
всасывающем трубопроводе при максимальной глубине
грунтозабора Т (приложение 1), Q
меньше Н
вак.пред.
при Q
гс.расч
, то имеется запас всасывающей
гс.расч
и
гс.расч
. Если эти потери
39
способности. В случае отсутствия этого запаса необходимо
уменьшить
гс.расч
. до соответствующей рассчитываемой величины.
Формула расчета выводится и обосновывается студентом
самостоятельно. Кроме этого, возможно уменьшение высоты
расположение грунтового насоса Z0 вплоть до применения
погружного насоса, т.е. установки его ниже поверхности воды
непосредственно на раме всасывающего трубопровода.
Потребная высота расположение оси насоса относительно
уровня воды определяется по формуле полученной
преобразованием выражения (7.2):
Z=(H
ВАК.ПРЕД
+Т)/гс-T-(kгвсLвс/Dвс+(Dвс/D1)4+
.
нак)Vвс
2
/2g, м (7.14)
7.6. Определение параметров всасывающего наконечника
Размеры всасывающего наконечника, предназначенного для
разработки участков дна траншейным способом (рис.7.2.), зависят
от условий производства работ. При удалении тонких слоев
наносного грунта h
≤ (1–2) Dвс эффективны уширенные
сн
(щелевидные) всасывающие наконечники (рис.7.2,а). Толстые слои
песчаных грунтов разрабатываются относительно узкими
компактными наконечниками (рис.7.2,б), отличающимися
сосредоточенной зоной воздействия гидрорыхлителя на грунт.
Вариант наконечника выбирается исходя из средней толщины
снимаемого слоя h
прорези.
(см. формулу 6.6) на запроектированной
сн,
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]