Технический флот, страница 3

,                                  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:

,                                           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:

,                                           где:    –   число Рейнольдса (где n =1,3×10^–6 м²/с – кинематический коэффициент вязкости воды при температуре воды 10ºС).

значение коэффициента гидравлического трения равно:

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 /ч. Длина корпусной части  принимается 30 м.

Длина напорного грунтопровода представляет собой сумму длин его корпусной L_К и плавучей L_ПЛ  частей

Таким образом, потери энергии по длине равны:

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 при работе на воде находятся из выражения

где:      сумма коэффициентов местных сопротивлений в корпусной части трубопровода (в курсовой работе принимается

 число шаровых соединений плавучей части грунтопровода;

 коэффициент одного шарового соединения;

 коэффициент сопротивления на выходе потока из трубопровода.

Число шаровых соединений  плавучей части грунтопровода определяется по формуле:

где       длина звена плавучей части напорного грунтопровода.

Длина звена (м) плавучей части напорного грунтопровода определяется по эмпирическому соотношению:

Число шаровых соединений равно:

Местные потери в грунтопроводе при работе на воде составляют

Подставив в выражение вычисленные потери получим полный напор, расходуемый в напорном грунтопроводе при работе на гидросмеси

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.

 - возвышение центра выходного отверстия трубопровода над осью насоса (геодезический подъем).

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

где:  h_ц  –   возвышение оси насоса над уровнем воды (принимается в среднем 0,5 м);

Т_с  –   глубина опускания всасывающей трубы, принимаемая от 6 до 10 м;

h_щ  –   потери в щели всасывания.

Глубина опускания всасывающей трубы принимается от 6 до 10 м. В курсовой работе принята

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. В курсовом проекте принимаем равным h_щ = 1,2

Работа по подъему твердых частиц от дна до свободной поверхности осуществляется против избыточного веса частиц и определяется выражением