Определение напора, развиваемого насосом
Полный напор, развиваемый грунтовым насосом при работе на гидросмеси воде H СМ, м, или, что при установившемся режиме работы то же самое, полный напор, расходуемый в трубопроводах землесоса, определяется равенством
, (8)
где: HH см – суммарные затраты энергии (потери напора) в напорном трубопроводе, м; при работе на смеси, м;
H ВСсм – суммарные затраты энергии во всасывающем трубопроводе, м.
Суммарные затраты энергии в напорном трубопроводе при работе на смеси складываются из трех частей: потерь энергии на трение по длине, потерь энергии в местных сопротивлениях и работы по подъему смеси от оси насоса до центра выходного отверстия грунтопровода
, (9)
где: r см, r – соответственно, плотность смеси и воды, кг/м3;
h Д – потери энергии по длине при работе на воде, м;
h М – местные потери при работе на воде, м;
h К – возвышение центра выходного отверстия трубопровода над осью насоса (геодезический подъем), м.
Высота подъема h К составляет 0,5-1,5 м, возрастая с диаметром напорного трубопровода.
Потери энергии по длине при работе на воде определяются по формуле Дарси:
, (10)
где: 
– средняя скорость движения смеси в напорном трубопроводе, м/с;
|
|
|
l – коэффициент гидравлического трения;
L Н – длина напорного трубопровода, м.
Внутренняя поверхность грунтопроводов землесоса отшлифована песком, и стальные трубы для перекачивания гидросмеси можно считать гидравлически гладкими. В режиме гладкостенного сопротивления для определения коэффициента гидравлического трения l можно воспользоваться формулой:
, (11)
где: 
– число Рейнольдса (где n =1,3×10–6 м2/с – кинематический коэффициент вязкости воды при температуре воды 10ºС).
При вычислениях значения коэффициента l определяют с точностью до четырех значащих цифр.
Длина напорного грунтопровода представляет собой сумму длин его корпусной L К и плавучей L ПЛ частей
(12)
Длина плавучей части указана в задании, а длина корпусной части принимается от 15 до 40 м, возрастая при увеличении производительности землесоса от 150 до 2500 м3/ч.
Местные сопротивления в напорном трубопроводе создаются тремя изгибами в корпусной части, шаровыми соединениями плавучей части и сопротивлением на выходе из трубопровода. Местные потери в грунтопроводе находятся из выражения
|
|
|
, (13)
где: 
=0,5–0,7 – сумма коэффициентов местных сопротивлений в корпусной
части трубопровода;
n ш – число шаровых соединений плавучей части грунтопровода;
– коэффициент сопротивления одного шарового соединения;
– коэффициент сопротивления на выходе потока из трубопровода.
Число шаровых соединений зависит от длины плавучей части грунтопровода L ПЛ, длины звена трубопровода l С и определяется по формуле
(14)
Длина звена l С (м) плавучей части напорного грунтопровода определяется по эмпирическому соотношению
(15)
Полный напор, расходуемый в напорном грунтопроводе при работе на гидросмеси, получается равным
. (15)
При проектировании землесосов, чтобы иметь запас в мощности двигателя, напор, вычисляется при наибольшей встречающейся в практике расходной консистенции пористого грунта P »25%. Этой консистенции смеси при отношении V КР / V СМ =0,5 отвечает относительная плотность
смеси r см / r =1,3. Последнюю величину используют в расчетах напора.
|
|
|
Напор, расходуемый во всасывающем грунтопроводе при работе на смеси, складывается из следующих частей: 1) потерь энергии на трение по длине; 2) местных потерь энергии; 3) работы по подъему твердых частиц от дна до свободной поверхности; 4) работы по подъему смеси от свободной поверхности до оси насоса.
Суммарные потери энергии во всасывающем грунтопроводе при работе на смеси определяются выражением
, (16)
где: h ц – возвышение оси насоса над уровнем воды (принимается в среднем 0,5 м);
Тс – глубина опускания всасывающей трубы, принимаемая от 6 до 10 м;
h щ – потери в щели всасывания.
Процесс забора и транспорта грунта создает во всасывающем трубопроводе два новых вида затрат энергии, отсутствующих при перекачивании воды. Это так называемые потери в щели всасывания, т.е. в стесненном пространстве между зевом приемника и откосом грунта, и затраты энергии на выполнение работы по подъему частиц грунта во всасывающей трубе от приемного отверстия до уровня воды.
|
|
|
Местные потери энергии в щели всасывания при разработке песчаных грунтов оцениваются приближенно h щ = 1,0-1,5 м.
Работа по подъему твердых частиц от дна до свободной поверхности осуществляется против избыточного веса частиц и определяется выражением
(17)
Во всасывающем трубопроводе для определения потерь по длине используются те же зависимости гидравлики
, (18)
где: 
– скорость смеси во всасывающем трубопроводе, м/с;
L ВС – длина всасывающего грунтопровода, которую принимают равной длине корпусной части напорного трубопровода L К.
Коэффициент гидравлического трения l вычисляют по формуле (11), в которой число Рейнольдса Re определяют через скорость V ВС и диаметр D ВС.
Во всасывающем трубопроводе местных сопротивлений два: приемник с входным отверстием, перекрытым решеткой, и шаровое соединение между наклонной всасывающей трубой и корпусной частью трубопровода.
Местные потери во всасывающем грунтопроводе определяются выражением
, (19)
где: 
– коэффициент сопротивления на входе потока в зев приемника;
– коэффициент сопротивления шарового соединения.
Таким образом, полный напор, расходуемый во всасывающем грунтопроводе при работе на смеси, выражается равенством
. (20)
При бескавитационной работе этот напор не должен превышать 6-7 м водяного столба.
Полный напор, расходуемый на перемещение смеси по грунтовому тракту, получается суммированием затрат напора в напорном и всасывающем трубопроводах
. (21)
Это значение напора используется при определении мощности двигателя грунтового насоса.
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 88; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!