1.4.3. Гидротранспорт

Гидротранспортом называют транспортировку смеси жидкости и твердых веществ - пульпы по трубам, лоткам и т.д.

Основными характеристиками пульпы являются: консистенция (количество твердой составляющей в единице объеме смеси) и крупность частиц по массе в процентах к массе жидкости.

Скорость выпадения твердых частиц в жидкости называют гидравлической крупностью.

При турбулентном режиме движения потока пульпы в трубопроводе твердые частицы не оседают на дно, а перемещаются во взвешенном состоянии. Наименьшая скорость потока пульпы, при которой не образуется осадка называется критической и она зависит от крупности частиц, их удельного веса, консистенции пульпы и диаметра трубопровода.

Для напорных пульпопроводов критическая скорость определяется по формуле Кнороза:

, (1.63)

где _ч – гидравлическая крупность частиц;

d₀ – средний диаметр частиц;

р – массовая концентрация гидросмеси;

d_т – диаметр трубопровода.

1.4.4. Гидравлический удар

Гидравлический удар в трубах возникает при внезапном изменении скорости движения жидкости (мгновенная остановка или появление движения жидкости), при этом резко повышается или понижается давление. Возникающее добавочное давление или вакуум могут привести к разрушению трубопровода.

Скорость распространения ударной волны определяется по формуле Жуковского:

, (1.64)

где Е_ж – модуль упругости жидкости;

Е_т – модуль упругости материала трубы;

 - плотность жидкости;

d_т – диаметр трубы;

_т – толщина стенки трубы.

Для воды скорость распространения упругой деформации составляет 1425 м/с, откуда скорость ударной волны в воде:

. (1.65)

Гидравлический удар больше и более опасен для труб малого диаметра и для труб с более высоким модулем упругости.

Напор Н в трубопроводе при гидравлическом ударе определяют как:

, (1.66)

где ₀ – средняя скорость движения жидкости до удара.

Для предохранения труб от последствий гидравлического удара необходимо принимать следующие меры:

- не допускать больших скоростей движения жидкости;

- устанавливать предохранительные клапаны;

- использовать запорную арматуру с медленным закрытием клапана.

1.5. Расчет безнапорных трубопроводов

При строительстве канализационных сетей используются, как правило, трубы круглой формы, но могут быть и другие, например, лотковые. Движение жидкости в канализационной сети носит безнапорный характер и происходит с частичным наполнением сечения труб.

Потери напора в открытом русле определяются по формуле:

, (1.67)

где l – длина трубопровода;

 - скорость течения жидкости;

R – гидравлический радиус, ;

d_т – диаметр трубы;

 - коэффициент гидравлического трения.

Скорость потока жидкости определяется как:

,, (1.68)

где i – гидравлический уклон.

Эта формула носит название формулы Шези, а коэффициент С – коэффициент Шези.

Используя формулу для расхода Q = , получим:

, (1.69)

где  - площадь сечения потока.

В канализационных трубах недопустимы скорости движения, при которых происходит заиление. В связи с этим, для них устанавливается минимально допустимые скорости _min (незаиливающие):

, (1.70)

где α – коэффициент, зависящий от крупности частиц, крупные – α = 0,77, мелкие - α = 0,37.