02.02.2021

Расчет гидротранспортных установок


Крупность транспортируемого материала. Гидравлическое транспортирование крупнокусковых материалов связано со значительными потерями напора в трубопроводе, величина которых зависит от весового количества твердого материала в 1 м3 пульпы, однородности твердого материала и скорости движения пульпы.

Наличие значительного количества мелких частиц глины или угольного шлама в транспортируемом крупнокусковом материале снижает величину потерь напора.

Во избежание закупоривания трубопровода максимальный размер куска не должен превышать 1/3 диаметра трубопровода. Материал большей крупности перед загрузкой подвергается дроблению.
Расчет гидротранспортных установок

Степень дробления породы определяется соотношением стоимости гидротранспорта и затрат на дробление; ориентировочно можно считать оптимальной крупность породы в 20—30 мм. При дроблении необходимо обеспечивать не только заданную крупность кусков, но и возможно большую неоднородность материала по крупности, что достигается применением дробилки соответствующего типа. При дроблении на молотковой дробилке (рис. 64, кривая А) материал получается менее однородным с преобладанием мелких классов, что благоприятнее для гидравлического транспортирования по сравнению с дроблением на щековой дробилке (кривая Б).

Уголь имеет меньший удельный вес, чем порода, поэтому оптимальная крупность кусков угля больше, чем породы. На действующих гидротранспортных установках крупность кусков угля принята 60—70 мм, что ограничено, главным образом, размерами проходного отверстия колеса пульпонасоса.

Степень неоднородности материала характеризуется коэффициентом

где d90 — диаметр частиц породы, содержание которых в общем объеме 90%;

d10 — то же, 10%.

Для условно однородного материала b < 3. Чем больше значение S, тем более неоднороден материал.

Средневзвешенный размер частиц породы (мм) вычисляют по формуле

где n — число частей, на которые делится график гранулометрического состава (обычно n = 10);

Edi— сумма средних размеров частиц всех частей графика гранулометрического состава, мм;

di — средний размер частицы в данной части графика гранулометрического состава, мм.

Производительность гидротранспортной установки определяется количеством выдаваемого угля или породы и расходом водоисточника в увязке с характеристикой и оптимальным режимом гидротранспортирующего агрегата.

Если расход водоисточника достаточен и установка обеспечивает круглосуточное транспортирование всего количества угля (или породы), выдаваемого из шахты, то нет необходимости в аккумулировании угля в бункерах и воды в бассейнах-регуляторах.

Работа гидротранспортной установки с аккумулированием угля более удобна, так как не зависит от производительности шахты.

Производительность пульпонасоса Qп (или насоса), м3/час:

где Qв — количество воды, необходимой для транспортирования угля (или породы), м3/сутки;

А — количество угля (или породы), выдаваемого из шахты, т/сутки;

у — удельный вес угля (или породы), т/м3;

q — удельный расход воды на 1 м3 породы или на 1 т угля, м3;

T — количество часов работы агрегата в сутки. Количество воды, необходимое для транспортирования, м3/час

где Qm — количество транспортируемого материала (угля или породы), т/час или м3/час.

Удельный расход воды тем больше, чем крупнее материал. Для предварительных расчетов гидротранспорта удельный расход воды рекомендуется принимать 4—6 м3 на 1 м3 породы и 3—4 м3на 1 м3 угля.

В случае отсутствия необходимого количества воды для прямоточного водоснабжения организуют водоснабжение с оборотом воды и накапливанием ее в водохранилище или бассейне близ ствола шахты.

Необходимый напор насоса для пульпы или воды, м под. ст.

где Hп — геометрическая высота подачи пульпы, равная разности отметки выпуска на отвалах и отметки уровня пульпы в зумпфе, м;

уп — удельный вес пульпы, т/м3;

hl — потери напора по всей длине пульповода, определяемые по формуле (84), м вод. ст.;

hм — местные потери напора (обычно принимаются равными 5% от потерь напора по длине), м вод. ст.

Количество ступеней насосов для пульпы или воды

где H — напор насоса для пульпы или воды, определяемый по характеристике.

Потери напора при транспортировании и скорость движения пульпы в трубопроводе определяют по материалам экспериментальных исследований или ориентировочно по расчетным формулам гидротранспортирования подобных материалов, в зависимости от гранулометрического состава и удельного веса пульпы.

Кривые зависимости потерь напора i в трубопроводах различных диаметров от крупности транспортируемого материала, расхода и скорости движения, пульпы представлены на рис. 65, 66, 67 и 68. Кривые гранулометрического состава угля и породы приведены на рис. 69.

При гидротранспортировании рядового угля, содержащего много мелочи, потери напора в пульповоде значительно меньше.

Скорость движения пульпы при гидротранспортировании рекомендуется принимать на 10—15% больше скорости, соответствующей минимальным потерям напора, указанным на приведенных графиках. Для определения скорости движения пульпы по трубопроводу большего диаметра (в пределах до 300 мм), по которому в данное время отсутствуют экспериментальные данные, при ориентировочных расчетах можно пользоваться формулой

где v2 — скорость движения пульпы в трубопроводе большего диаметра D2, м/сек,

v1 — то же, в трубопроводе меньшего диаметра D1, м/сек.


В табл. 58 приведены рекомендуемые скорости движения пульпы при транспортировании угля, песка и гравия.

В настоящее время проводят исследования по гидротранспортированию в «тяжелой» жидкости (хлористый кальций), применение которой позволит снизить критическую скорость и потери напора в трубопроводе.

Критическая скорость движения пульпы при однородной крупнокусковой породе

где dср — средняя крупность частиц породы, мм;

D — диаметр трубопровода, м;

e = 2,72 основание натуральных логарифмов;

уп — удельный вес пульпы.

В случае неоднородного состава породы

Критическую скорость также можно определить по номограмме (рис. 70), построенной по формуле (79).

Потери напора при критической скорости движения пульпы, м вод. ст.

где i0 — удельные потери напора на 1 м трубопровода при движении чистой воды при скорости, равной критической;

уп — удельный вес пульпы;

вкр — коэффициент критического режима, определяемый по формуле

где у0 — удельный вес воды.

Значение коэффициента вкр может быть определено по номограмме, приведенной на рис. 71.

В случае v больше vкр потери напора

Потери напора по всей длине трубопровода

где L — длина трубопровода, м





Яндекс.Метрика