Файл: Лобанов, Д. П. Гидромеханизация геологоразведочных и горных работ учеб. пособие.pdf

распределении концентрации частиц и асимметричности профиля скоростей жидкости в потоке гидросмеси (см. рис. 22, а и б). Указанная'неравиость изменения s и асимметрия профилей для и тем значительнее, чем выше средняя концентрация.

Заметим, что точка пересечения кривых s (у) соответствует при­

характера трения жидкости вблизи нижней стенки потока. Сколь­ зящие и перекатывающиеся по стенке со сравнительно кратковре­

10) d (в зависимости от крупности частиц) подвижную шерохова­ тость. Торможение потока, вызванное этой шероховатостью, пре­ валирует над затратами энергии вследствие имеющего место отно­ сительного движения частиц по вертикали потока.

В гидравлике в качестве определяющего фактора влияния шерохо­ ватости на сопротивления движению установлена высота выступов шероховатости: меньшее влияние оказывает «густота» расположе­ ния этих выступов.

При движении неоднородных дисперсных систем, например, с частицами крупностью 2 -г 5 мм при прочих равных условиях отмечается «потолок» взвешивания в пристеночной области, боль­ ший, чем для кусков размером до 40 -г 00 мм. Однако при одних и тех же концентрациях они создают примерно одну и ту же, с точки зрения оказания сопротивлений, подвижпую шероховатость, т. е. они

78

«захватывают» при своем движении примерно одинаковую по высоте область потока, а пх результирующее действие иа трение в общем оказывается примерно одинаковым.

Влияние угловатых крупных частиц должно в большей мере сказываться на сопротивлениях, чем хорошо окатанных, особенно при малых скоростях. В этом случае как бы изменяется форма «отдельных выступов» подвижной шероховатости, по аналогии с ше­ роховатостью стенок потока. Значение же этого фактора, однако, не может быть определяющим вследствие влияния высоты и «густоты» шероховатости.

Дополнительные сопротивления, обусловленные наличием под­ вижной шероховатости, определяются помимо насыщения потока (высота подвижной шероховатости) силами трения между частицами и стенкой.

На рис. 23 приведены экспериментальные данные для типичной гидросмеси с кусковыми породами. Из графиков следует, что кри­ вые i (и) для гидросмеси располагаются значительно выше по отно­ шению к кривой i (и) для воды. В отличие от других видов гидро­ смесей кривые в диапазоне и = (1—2) нкР проходят примерно параллельно кривой для воды (у тонкодпсперсных смесей отходят, а у грубодисперсных — приближаются к кривой для воды). Экстре­ мальная область кривых охватывает незначительный диапазон величин (режим весьма неустойчив). Гидравлические сопротивления резко возрастают по сравнению с сопротивлениями для чистой воды.

Значительное различие кривых i (и) для воды и гидросмеси отражают кривые и (у) и у (у) (см. рис. 23, б). Они показывают, что для этого вида гидросмесей распределение концентрации частиц весьма неравномерно, а асимметрия профилей распределения ско­ ростей наиболее значительна. Особенностью распределения кон­ центрации для смесей с крупными частицами является малое разли­ чие кривых s (у) с повышением скорости (для практически реализуе­ мого диапазона скоростей кривые s (у) для разных средних скоростей обычно совпадают в отличие от потоков грубодисперсных гидро­ смесей).

в зависимости от содержания классов твердой фазы. О влиянии различных факторов на величины критической скорости и гидравли­ ческих сопротивлений экспериментами установлено следующее (рассматриваются потоки при концентрациях s = 0,1 и более):

если содержание осиовного класса для того или иного вида гидросмеси превышает 50—60%, то практически характер движения смеси определяется данным классом;

содержание в тонкодисперсных гидросмесях частиц более круп­ ных классов до 10—15% сказывается мало;

содержание в гидросмесях тоикодисперсных классов частиц более 20% существенно сказывается на гидравлических сопротивле­ ниях ;

79

при содержании в гидросмеси тонкодисперсных классов более 40—50% характер движения, потока оказывается качественно аналогичным движению тоикодисперсных гидросмесей;

дробленые материалы, имеющие «рваные» грани и неправильную форму, в начальный период движения несколько увеличивают сопротивление (до 15%), причем тем больше, чем выше их концентра­ ция;

для количественной оценки режима движения полидисперсных гидросмесей подтверждается возможность применения принципа наложения гидравлических сопротивлений, т. е. суммирования сопротивлений, характерных для отдельных видов гидросмесей.

грубодисперсных смесей, а с увеличением рабочей скорости кри­ вые i (и) принимают вид, типичный для тонкодисперсных гидро­ смесей.

Соответственно в потоке формируются и профили распределе­

структурный и переходной (структурные гидросмеси) и турбулент­ ный (все другие виды гидросмесей). При этом, как и для горизонталь­ ных потоков, существует зона критических скоростей, тем боль­ ших, чем выше концентрация, плотность и крупность частиц. При скоростях и > икр для всех видов гидросмесей кривые i (и) имеют