Файл: Лобанов, Д. П. Гидромеханизация геологоразведочных и горных работ учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 92
Скачиваний: 0
через патрубок в камеру смешения. При изменении расхода подте кающей к гидроэлеватору гидросмеси или содержания в ней твердых частиц (например, при работе с гидромонитором), налаженный режим работы насоса нарушается. Объясняется это тем, что расстоя ние между насадкой и горловиной не соответствует тому положению их, при котором струя из насадки достаточно точно вписывается в горловину. Это расстояние в зависимости от условий работы уста навливают с помощью регулировочных болтов, которыми произ водят также центрирование деталей.
Применение гидроэлеваторов целесообразно при небольших объемах транспортных работ, особенно в стесненных условиях, и при доставке на, небольшое расстояние — до 150—200 м по гори зонтали. При этом следует учитывать, что срок службы деталей и эффективность работы струйного насоса зависят от качества выпол нения передней кольцевой поверхности насадки. Кавитационные явления в насосе ведут к быстрому разрушению передней части насадки, что в свою очередь способствует интенсивному износу камеры смешения.
Согласно опыту применение гидроэлеваторов наиболее эффективно при малых напорах (около 10—15 м) и при загрузке их гидросмесью с высокой концентрацией породы (вплоть до сухой). Этими усло виями определяется и область их применения, например, на стыке
транспорта открытыми и высоконапорными потоками |
по трубам. |
Р а с ч е т г и д р о э л е в а т о р а приближенно |
можно про |
вести, используя основное уравнение гидравлики (1.8) и данные испытаний. Обычно бывают заданы: расход всасываемой гидросмеси yiQi, данные о транспортируемом материале, трасса трубопровода (длина, наличие горизонтальных и вертикальных участков) и схема установки гидроэлеватора.
Расход и напор рабочей жидкости находим для режима работы
с максимальным к. п. д., для которого |
|
Q0 = Qill,2, м3/с. |
(VIII.6) |
Полный расход в диффузоре
Q = Q0 + Qi, м3/с.
Плотность гидросмеси у в диффузоре определяем для полного
расхода по |
заданному значению |
т. е. |
|
|
y = QiyJQ, кН/м3. |
||
Задаваясь диаметрами |
рабочего |
трубопровода D, находим по |
|
Q рабочую |
скорость и > |
мкр из соотношения |
|
|
u = AQ/nD-, |
м/с. |
|
Далее, используя расчетные формулы гидротранспорта (см. § 6, гл. IV), определяем полный потребный набор Н = НГ, а затем рабочий напор
# 0 = # г/ 0,2, м вод. ст. |
(VIII.7) |
Диаметр насадки находим из уравнения (1.12) |
|
|
гн= У — Щ $ = , м, |
(VIII.8) |
|
v |
0,9я V 2 g H 0 |
|
где f.t = 0,9 — принятое значение коэффициента расхода. Рациональные конструктивные параметры гидроэлеватора рас
считываем из опытных соотношений: 1) в случае гидротранспорта
мелких |
материалов |
d = |
dH/dr |
= 0,4—0,6 |
(где dr — диаметр горло |
|
вины), |
расстояние |
от насадки |
до |
горловины Д = (2—3)dH, длина |
||
камеры |
смещения |
12 = |
(8—10)с?г; |
длина |
диффузора определяется |
|
углом конусности, равным 4°, и диаметром D; 2) для рядовой горной массы d = 0,2—0,35, но не менее dr = 1,5 а' (где а' — наибольший размер куска); 1{ = 12/2,5 и 12 = (3—4) dr диаметр всаса опреде ляется из расчета, чтобы вакуумметрическая высота всасывания была 5 м. К. и. д. гидроэлеватора определится как отношение полезно затраченной энергии к полной энергии, которое равно
произведению HQ. |
транспорта |
Э р л и ф т ы — устройства для вертикального |
|
(подъема) сыпучего материала в виде трехкомпонентной |
смеси жид |
кости (вода), воздуха н твердых частиц. Для движения такой смеси по вертикальному или сильно наклонному трубопроводу выпол няется простейшее устройство (рис. 100, а и б). Элементы тран спортной системы погружаются в приемник гидросмеси. При по даче в смесительную камеру воздуха под давлением образуется смесь более легкая, чем гидросмесь в приемнике: По закону сообща ющихся сосудов (при воздействии сжатого воздуха) образованная трехкомпонентная смесь поднимается по транспортному трубопро воду на высоту, определяемую количеством подаваемого воздуха п другими факторами.
Конструктивное исполнение эрлифтных установок отличается простотой и надежностью действия (см. рис. 100, б). Такие уста новки способны перемещать различные горные породы, размер которых ограничивается лишь диаметром трубы. Земснаряды, обору дованные эрлифтными установками, применяют на валуиистых россыпях (поднимают валуны размерами до 300 мм). Максимально
достигнутое |
расстояние |
транспортирования эрлифтом достигает |
|
700 м. |
|
|
определяется |
Эффективность применения эрлифтных установок |
|||
величиной о т н о с и т е л ь н о г о п о г р у ж е н и я |
рабочего тру |
||
бопровода в |
жидкость, |
определяемого отношением |
H = h / H -{-h |
(см. рис. 100, |
а). Производительность установки и |
к. п. д. повы |
|
шаются с увеличением Н. По опыту величина относительного погру
жения должна находиться в пределах Н — 0,4—0,8 (в море до 0,95). Эксперименты показывают, что, например, при у = 13 кН/м3 (в приемнике) достигается наименьший расход воздуха около 6 м3
на 1 м3 гидросмеси при давлении 2>105 Н /м 2, что соответствует
2 2 2
Н = |
0,75. |
Наименьшее достигнутое |
значение |
Н — 0,024 (h = 12 м |
при |
Н = |
500 м и откачке врды со |
взвесью |
мельчайших частиц). |
В зависимости от величины Н к. п. д. установки меняется, а его максимальные значения не превышают 0,35, а в среднем 0,15—0,20. Необходимость погружения ка меры смещения на значитель ную глубину под уровень жид кости — это основной недоста ток эрлифтных установок.
а
Рис. 100. Эрлифтная установка:
а — п р и н ц и п и а л ь н а я схем а: |
1 — у р о в ен ь п од ачи |
ги д р осм еси , 2 — |
к а м е р а см еш е |
|||
н и я , |
3 — тр у б о п р о в о д , 4 — |
в о зд у хо п р о в о д ; |
б — |
к о н с т р у к т и в н а я |
схем а : |
1 — |
к о л л е к то р |
ги д р о см еси , 2 — кол од ец , 3 — отвод, |
4 — в о зд у хо п р о в о д , 5 — см е си те л ьн а я к а |
||||
|
|
м ера , в — тр у б о п р о в о д . |
|
|
||
П р и р а с ч е т е |
э р л и ф т а |
обычно задают: количество |
||||
перемещаемой гидросмеси Q0, высоту подъема Н и глубину погру |
||||||
жения h\ требуется рассчитать: диаметр подъемной трубы D, |
коли |
|||||
чество потребного воздуха QB, давление у смесителя р и к. п. |
д. тр |
|||||
Для принятого относительного погружения Н задаемся опти мальным удельньш расходом воздуха е. На основе обобщения много численных данных измерений и опыта можно принимать
Я, м |
0,95 |
0,8 |
0.7 |
0,6 |
0,5 |
0,4 |
0,3 |
s, НмЗ/мЗ |
До 1 |
1,5 |
2,5 |
4,5 |
7 |
12 |
20 |
223
Плотность смеси
|
|
(VIII.9) |
гДе То, |
Yb — плотность гидросмеси и воздуха на выходе эрлифта, |
|
кН /м3; |
QB= Qцв — расход |
воздуха, м3/с. |
Диаметр трубопровода эрлифта определяем, задаваясь скоростью |
||
движения смеси на выходе |
с учетом факторов износа оборудования |
|
и недопущения резкого расслоения («толчков») потока на гидро смесь и воздух; скорости движения и в трубах промышленного диаметра должны находиться в пределах 4—12 м/с, а в среднем 5—
10 м/с. |
Тогда |
диаметр |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
D = ]/4(?/лм, |
|
|
|
|
|
|
где Q — Q0 + |
QB— расход смеси, м3/с |
(причем |
(за |
|
а'). |
|
||||||||
Полный |
потребный |
напор |
в начале |
эрлифта |
смесителем) |
|||||||||
при движении |
|
смеси |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где |
|
|
|
|
2 |
i = |
г + |
/ст+ |
/д, м вод. ст., |
|
|
(VIII.10) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i = |
к |
|
Y •10-4, м вод. ст. — |
|
|
|
|
|||
напор на преодоление гидравлических сопротивлений; |
jCT= y //'x |
|||||||||||||
XlO"4, м вод. ст. — напор на преодоление столба |
смеси; |
£д = |
(и2у/ |
|||||||||||
2g) •10~4, м вод. ст. — динамические потери напора; Н" = |
Я + |
h — |
||||||||||||
полная |
высота |
подъема; % — безразмерный коэффициент сопротив |
||||||||||||
ления в |
формуле |
гидравлики |
(Дарси—Вейсбаха); для |
труб |
D — |
|||||||||
— 150—400 |
мм |
с |
учетом |
коррозионного |
эффекта воздуха можно |
|||||||||
принимать |
соответственно |
%= |
0,03—0,02; берем hy0 в |
запас. |
|
|||||||||
Потребное давление |
(напор) |
сжатого |
воздуха |
у смесителя |
||||||||||
|
|
|
|
р > Ш у о ^ |
(2 ^ + ^Yo+ Ap). Н/м2, |
|
|
(VIII. 11) |
||||||
где к = |
1,2 — коэффициент запаса, учитывающий колебания уровня |
|||||||||||||
гидросмеси; |
Ар — (2—5) •104 Н /м 2 — потери давления |
в |
смесителе |
|||||||||||
и подводящем |
патрубке. |
действия |
|
|
|
|
|
|||||||
Коэффициент |
полезного |
|
|
|
|
|
||||||||
v _________ QpHyo_______ |
(VIII. 12) |
|
1 /}в - 2 , г - № Р „ ] ё (р/рн) ’ |
||
|
где рн = 10,1 -104, Н /м 2 — начальное давление при изотермическом сжатии (при р < (1 2 —15)-Ю 4 Н /м 2 можно принять изохорический процесс сжатия, а энергию равной QBpyв).
224