4. Гидравлический транспорт
По принципу действия и типу применяемого оборудования гидротранспортные установки делятся на напорные и самотечные. В первых перемещение гидросмеси осуществляется по трубам при давлении выше атмосферного, создаваемого насосами. Во вторых перемещение гидросмеси производится по желобам, лоткам или канавам при атмосферном давлении. Гидротранспорт применяется как при экскаваторном, так и гидромониторном способе разрушения забоя. Основными достоинствами гидротранспортирования являются высокая производительность, непрерывность и автоматичность действия. К недостаткам относят высокую энергоемкость, ограничение области применения по физико-механическим свойствам грузов и климатическим условиям.
4.1. Расчет напорного транспорта
Целью расчета является определение производительности, напора и мощности двигателя насосной установки для заданных условий транспортирования груза.
Исходные данные: часовая производительность по твердой фракции; физико-механические свойства груза; расстояние транспортирования и высота подъема груза.
Расчет напорного транспорта включает:
определение расхода гидросмеси;
установление диаметра трубопровода;
расчет сопротивления движению гидросмеси по трубопроводу
определение напора и мощности двигателя насосной станции.
Определение расхода гидросмеси. Объемный расход гидросмеси определяется по формуле
(110)
где: Q- производительность по твердой фракции, т/ч; γ- насыпная плот-ность твердой фракции, т/м3; S- концентрация гидросмеси.
Концентрация гидросмеси (отношение объема твердой фракции к общему объему гидросмеси) зависит от крупности и плотности твердой фракции. Она уменьшается с увеличением той и другой. Так, при транспортировании крупно- и мелкозернистого угля максимальная концентрация достигает (0,4-0,5), а для гравийно-песчаных грунтов- (0,15-0,2).
Определение диаметра трубопровода. Ориентировочное значение диаметра трубопровода определяется по максимальному размеру куска
(111)
Полученное
значение ДОР
округляют до ближайшего стандартного
Д и в зависимости от вида транспортируемого
материала определяют критическую
скорость гидросмеси
(табл. 4.1).
Таблица 4.1
Значения критической (минимальной) скорости гидросмеси, м/с
|
Стандарт-ный диаметр трубопрово-да Д, мм |
Вид транспортируемого груза | ||||
|
Глини-стые ма-териалы |
Песчанисто-глинистые материалы |
Песок (500/0) и гравий с небольшим содержанием глинистых материалов |
Гравий, щебень |
Рядовой уголь | |
|
200 |
1,6 |
1,9 |
2,4 |
3,0 |
2,0 |
|
300 |
1,8 |
2,1 |
2,9 |
3,6 |
2,5 |
|
400 |
2,2 |
2,4 |
3,4 |
4,3 |
3,0 |
|
500 |
2,5 |
3,0 |
3,8 |
4,8 |
3,3 |
|
600 |
2,7 |
3,2 |
4,1 |
5,3 |
3,6 |
|
700 |
3,0 |
3,5 |
4,4 |
5,7 |
3,8 |
|
800 |
3,2 |
3,7 |
4,9 |
6,1 |
4,1 |
Для нормальной работы гидротранспортной установки (обеспечение турбулентности потока) рабочую скорость гидросмеси принимают равной
(112)
При υ < υкр происходит заиливание труб, а при υ > 1,2υкр возрастает расход энергии и ускоряется износ трубопровода.
Принятый стандартный диаметр трубопровода Д проверяют по условию обеспечения заданной производительности:
(113)
(114)
Если данное условие не выполняется, то необходимо выбрать другое значение диаметра трубопровода и произвести пересчет рабочей скорости гидросмеси.
Определение сопротивления движению гидросмеси по рубопроводу
Удельные потери напора при движении чистой воды на 1м длины трубопровода определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:
(115)
где: λ0- коэффициент гидравлических сопротивлений при движении по трубопроводу чистой воды:
|
Д, м |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
|
λ0 |
0,018 |
0,0165 |
0,0155 |
0,015 |
0,0145 |
0,0135 |
0,013 |
Удельные потери напора при движении гидросмеси на 1 м длины трубопровода составят
(116)
где: γг- плотность гидросмеси, т/м3;
(117)
γв- плотность воды, т/м3; k- эмпирический коэффициент (для породы k= 1,4, для угля k= 1,9); φ- коэффициент сопротивления при свободном
падении частиц твердого в воде:
(118)