Основные положения расчета гидро- и пневмотранспортных установок.

Расчет гидротранспортных установок состоит в том, что по за­данным объемной или массовой про­изводительности, характеристике груза (его плотности, гранулометрическому составу и др.), длине и конфигурации трубопровода определяют: необходи­мую для обеспечения транспортного процесса скорость движения несущей среды (воды); потребное коли­чество воды; диаметр тру­бопровода; сопротивления движению смеси на различных участках трубопро­вода и потребный напор или давление для их преодоления; мощность двигате­ля насосного агре­гата. При этом обычно для определения характеристик потока, обеспечивающих устойчивый режим транспортирования грузов в зависимости от их крупности, плотности, формы частиц, пользуются накопленными опытными данными. По­этому часть из приводимых в литера­турных источниках расчетных формул и рекомендаций имеет эмпирический или полуэмпирический характер. В свя­зи с громоздкостью этих материалов ниже приведен только метод прибли­женного расчета.

При определении скорости, напора или давления несущей среды первосте­пенное значение имеют крупность ча­стиц и плотность перемещаемого груза. Для разных групп харак­терны различные гидромеханические процессы при перемещении в потоке не­сущей среды.

Группы крупности насыпных грузов:

- кусковые (а > 40 мм);

- крупнозернистые (а = 6–40 мм);

- мелкозернистые (а = 2–6 мм);

- грубодисперсные (а = 0,15–2 мм);

- тонкодисперсные (а < 0,15 мм).

Расчет для тонкодисперсных, грубодисперсных и кусковых грузов имеет существенные отличия. Нередко насыпные грузы предста­влены смесью из двух или нескольких групп крупности, например, кусковой или крупнозернистой и грубо- или тон­кодисперсной. В этом случае наличие в потоке мелких частиц улучшает про­цесс перемещения более крупных. В горизонтальном трубопроводе мелкие ча­стицы движутся обычно во взвешенном состоянии, средние и крупные совер­шают скачкообразные движения частич­но во взвешенном состоянии и частично соприкасаясь с нижней стенкой трубо­провода, а наиболее крупные при гидротранспортировании иногда переме­щаются только скольжением по нижней части трубопровода.

Перемещение по горизонтальному трубопроводу во взвешенном или ча­стично взвешенном состоянии происхо­дит благодаря турбулентному движению потока с градиентом скоростей (т. е. при изменении скоростей в попе­речном сечении от минимальных значений у стенок до максимальных ближе к оси). Силы, поддерживающие частицы при турбулентном движении, являются функцией продольной скорости пото­ка и возрастают с ее увеличением. Поэтому скорость потока гидросмеси в трубах в общем случае дол­жна быть не меньше некоторого опреде­ленного значения, и тем выше, чем больше размеры и плотность частиц груза.

Критерием для установления скоро­сти потока служит критическая скорость v _кр, т. е. наименьшая скорость, при ко­торой груз не скапливается в трубопро­воде. Кроме того, для наклонных трубопроводов ис­ходной величиной при назначении ско­рости может служить для гидротранс­порта скорость осаждения частиц или кусков в воде (так называемая гидра­влическая крупность). Гидравлическая круп­ность определяется обычно временем, при котором равномерно движущаяся под действием силы тяжести частица в сосуде с водой проходит опреде­ленный отрезок пути. Для обеспечения нормального режи­ма транспортирования скорость потока для мак­симального по размеру куска должна быть

v (1,1…1,2)v _кр .

Вместе с тем она не должна быть излишне большой во избежание непроизводи­тельного увеличения расхода энергии, повышенного износа трубопровода и измельчения перемещаемого груза. Кроме того, нормальный режим транспортирования зависит от относи­тельного количества воды, определяющего концентрацию смеси, которую обычно выбирают по имею­щимся опытным данным.

Различают объемную и массовую концентрации смеси. Первой обычно пользуются при расчетах установок ги­дротранспорта, а второй – пневмо­транспорта.

Под объемной концентрацией гидро­смеси понимают отношение объемной производительности установки V,м³/ч, к расходу гидросмеси V _г,м³/ч, за тот же период времени:

где – плотность транспортируемого груза, воды и гидросмеси соответственно, т/м³, V _в – расход воды, м³/ч.

Установив, согласно опытным данным, концентрацию смеси и диаметр трубопровода, определяют скорость смеси v _кр. Затем проверяют выполнение условия v > v _кр по расходу гидросмеси.

где V_г – расход гидросмеси, м³/ч;

D – диаметр трубы, м;

v – скорость транспортирования, м/с.

Удельные потери напора (м/м) при движении смеси

H’=k₁H₀(1+as),

где k₁ = 1,1–1,5 – коэффициент, учитывающий степень перемешивания смеси;

a=(ρ_s-ρ_в)/ρ_в – соотношение плотностей частиц груза и несущей среды.

Н₀ – удельные потери напора при движении чистой воды со скоростью, равной скорости гидросмеси, м/м;

где ξ – коэффициент гидравлических сопротивлений.

Зная характеристики потока смеси (скорость, концентрация) и диаметр трубопровода, определяют сопротивле­ние движению. Оно состоит из сопроти­вления подъему на вертикальных или наклонных участках трубопровода и ги­дравлических потерь вдоль всего трубо­провода и на отдельных участках (пово­роты, разветвления и пр.).

Местные (сосредоточенные) сопротивления при­равнивают к линейным сопротивлениям на эквивалентной длине трубопровода и учитывают местные сопротивления вве­дением коэффициента 1,05…1,1 при определении общего напора для гидро­транспорта.

Если трубопровод имеет вертикальные участки высотой L_п, то потребный напор для него больше на величину статического напора при подъеме Н_п. При движении смеси вниз он на столько же меньше, поэтому H_П=±L_П.

Дополнительные потери в трубопроводе составляют около 5%.

При расчете гидроустановок для транспортирования кусковых грузов критическая скорость

где С₁ = 8,5–9,5 – эмпирический коэффициент;

f – обобщенный коэффициент трения груза о нижнюю стенку трубы.

Удельные потери напора при движении гидросмеси

H’=H₀+fas,

Для предотвращения скопления груза в трубопроводе максимальный размер кусков груза должен быть не более 1/3 диаметра трубы, концентрация должна составлять s = 0,2– 0,25.

При расчете гидроустановок для транспортирования грубодисперсных грузов по полному расчетному напору Н_р (м) и производительности V (м³/ч) выбирают насосный агрегат и рассчитывают необходимую мощность двигателя

где k_з =1,1–1,2 – коэффициент запаса;

η = 0,7–0,9 – кпд насосного агрегата.

Н_р = Н_п + Н_м ,

где Н_п – статический напор при подъеме;

Н_м – дополнительные местные потери.

 

---

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 496; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!