Расчет стационарных установок шахты, глубина горизонта которой равна 216 м, страница 11

Допустимая высота всасывания                                                             4

Рабочая часть характеристики по подаче м³/ч                                220…360

Диаметр фланца, мм     

D (всасывающий) наружный                                                                405          

D (всасывающий) внутренний                                                              200

D (нагнетательный) наружный                                                             405

D (нагнетательный) внутренний                                                           200

2.3. Расчет напорного и всасывающего трубопроводов

2.3.1. Число напорных трубопроводов и схема коллектора

Для ГВУ с тремя насосными агрегатами проектом примем два напорных трубопровода. Схема коллектора такой насосной установки приведена на рис 2.3. схема коллектора показанная на рисунке представлена двумя отдельными индивидуальными напорными трубопроводами с равными диаметрами для рабочего и резервного шлангов, поэтому при n_на=3 и n_тр=2 будет иметь расход арматуры

З_а=8;  Т_р=10;  О_т=4;  З_н=1

                           

Рис. 2.3. Схема коллектора для установки с тремя насосными агрегатами и двумя напорными трубопроводами:

1-  индивидуальный трубопровод;

2-  тройник для подключения насоса;

3-  байпас для сброса воды из коллектора;

№1, №2, №3 – номера насосных агрегатов.

где   З_а   - задвижка с приводом автоматическим;

        Т_р   - тройник;

        О_т   - отвод (колено);

        З_н   - задвижка с ручным приводом

2.3.2. Расчет диаметра трубопровода.

Расчет диаметров напорных трубопроводов произведен с учетом выбранной схемы трубного коллектора и числа напорных трубопроводов.

Начнем с наиболее простой схемы включения, т.е. один работающий насос – индивидуальный трубопровод.

Внутренний диаметр напорного трубопровода (условный) d_у.н (мм) определим по формуле:

d_ун=18,8·(Q_р.тр/V_эк) ^1/2,                                                                (2.8)

где    Q_р.тр  - расчетная производительность в трубопроводе, м³/ч;

Принимаем [3, стр.10]

Q_р.тр= Q_р.н =360 м³/ч   

V_эк  - экономичная скорость движения воды в напорном трубопроводе, м/с.

Экономичную скорость движения воды в напорном трубопроводе можно принять в пределах

V_эк=1,5-2,0 м/с, или можно определить по формуле:

V_эк=0,4·(Q_р.тр)^1/4,                                                                         (2.9)

Подставив в формулу (2.9) соответствующие значения получим:

V_эк=0,4· (360) ^1/4=1,74 м/с

Тогда внутренний условный диаметр напорного трубопровода будет равен

d_ун=18,8· ( )^1/2=270,4 мм.

Диаметр всасывающего трубопровода предварительно примем равным диаметру всасывающего патрубка насоса 200 мм;  d_вс=200 мм.

 

2.3.3. Определение толщины стенок труб

Толщина стенок трубопровода определяется из условия прочности по максимальному давлению воды в напорном трубопроводе и с учетом срока службы трубопроводов ГВУ шахты.

 Расчетное давление в трубопроводе Р_р (МПа) принимается в 1,25 раз больше рабочего и для нижнего сечения напорного трубопровода (на выходе из насоса) определяется по формуле:

Р_р=1,25·,                                                                (2.10)

где     - плотность шахтной воды, кг/м³;    =1020 кг/м³

       Н_н  - напор создаваемый насосом при откачке нормального притока, м;

По индивидуальной характеристике насоса определили, что  Н_н=290 м³/ч.

Подставив в формулу (2.10) соответствующие значения получим:

Р_р=1,25 ·1020 · 9,81 · 290 ·  10^-6=3,6 МПа     

Расчетную толщину стенки трубы δ_о (мм) определим по формуле:

δ_о=1000 ·,                                                                       (2.11)

где    ε_вр  - временное сопротивление материала трубы на разрыв, МПа

Проектом примем материал труб – сталь 20, для этой стали ε_вр500 МПа.

Подставив в формулу (2.11) соответствующие значения получим:

δ_о=1000 ·=9 мм

Толщина стенок труб с учетом срока службы и коррозионного износа определяется по формуле: