obschee

где ρт = 2750 кг/м3 – плотность транспортируемого твердого материала; qz – удельный расход воздуха, приведенный к z-ому сечению

подъемной трубы

где рz – давление в z-ом сечении подъемной трубы, Па

- для второй ступени

131

2

U p2 U p2 1 Sz2 2 1 dк Dвн2

где Uр – скорость свободного падения частиц в жидкости, м/с

- для первой ступени

- для второй ступени

где С0 = 0,86 – коэффициент сопротивления движению твердых частиц в водовоздушном потоке.

Действительную скорость потока аэрогидросмеси на входе в подъемную трубу, м/с, определим по формуле (7.23):

- на входе в первую ступень

Это означает, что в начале движения по подъемной трубе достигнута скорость, которая обеспечивает устойчивый режим работы по подъему твердого материала в эрлифте, а поскольку с продвижением вверх скорость аэрогидросмеси увеличивается вследствие расширения

132

сжатого воздуха, то и по всей высоте подъемной трубы скорость потока аэрогидросмеси будет выше критической.

Расчет воздухоподающего трубопровода

Расчетный диаметр воздуховода определим по формуле (7.26)

ориентировочном расчете принимаем НВП = hmax + 4÷5 = 55+4,5 = 59,5 м; lВП = hmax + 8÷10 = 55 + 9 = 64 м);

– средняя плотность в воздухопроводе при постоянной

температуре;

где ρпв.ст – плотность воздуха при стандартных условиях, которая равна 1,2 кг/м3;

ρа.ст = 101325 Па – стандартное атмосферное давление.

В соответствии с ГОСТ 8732-88 (прил. 2) для воздухоподающего трубопровода выбираем трубу с ближайшим большим диаметром и толщиной стенки 5÷7 мм:

DВП 0,089 (м); ВП 0,006 (м).

133

Расходная характеристика эрлифта

Принцип и пример построения расходной характеристики эрлифта подробно описан в пункте (7.2.12).

В данном случае расходная и энергетическая характеристики показаны на рисунке 7.6.

Рисунок 7.6 – Расходная и энергетическая характеристики эрлифта

Энергетическая характеристика эрлифта

Коэффициент полезного действия эрлифта эрлифтно-

земснарядного комплекса, по формуле (7.30), равен

134

Для построения кривой к.п.д. эрлифта (рисунок 7.6) необходимо для нескольких значений расхода воздуха определить по расходной характеристике значения подачи и рассчитать к.п.д. Полученные значения подачи и к.п.д. приведены в таблице 7.2.

Таблица 7.2 – Полученные данные подачи и к.п.д. для построения расходной и энергетической характеристик

К.п.д. эрлифтной установки и расходы электроэнергии на

подъем грунта

Коэффициент полезного действия эрлифтной установки при работе в оптимальном режиме, по формуле (7.31), равен

где ηЭ.опт = 0,333 – к.п.д. эрлифта при работе в оптимальном режиме;

ηК = 0,3 – к.п.д. компрессора;

ηД = 0,91 – к.п.д. электродвигателя компрессорной установки;

ηС = 0,975 – к.п.д. электросети.

Мощность, потребляемая с электросети

где QТ = 0,011 м3/сек – производительность по твердому материалу.

Удельный расход электроэнергии на подъем грунта

7.3.7 Пример расчета гидросети размыва грунта

Определение диаметра и количества насадок

Диаметр отверстия насадки определим по формуле (7.34)

где lс = 2·DП.вн = 0,302 м – длина рабочего участка струи; m = 3 – параметр растекания струи в водной среде; nн = 1 – количество насадок;

QР.н ≈ QТ = 0,011 м3/сек – необходимый расход воды на размыв грунта;

vр = 1,5 м/с – размывная скорость, таблица 7.1;

kv = 1,6 – коэффициент запаса по размывной скорости.

Расчет и выбор трубопровода

Расчетный диаметр трубопровода для подачи воды в

разрыхлитель определим по формуле (7.35)

где vопт = 2,5 м/с – оптимальная скорость движения воды по трубопроводу.

136

По приложению 2 выбираем трубу с внутренним диаметром,

ближайшим к расчетному, и толщиной стенки 5…7 мм:

DР 0,076 (м); Р 0,006 (м).

Выбор насоса

Насос для подачи воды в разрыхлитель выбираем в соответствии к необходимой подачей воды в разрыхлитель QР.н и необходимого напора

HР.н аР QР2.н 2,261 105 0,0112 27,955 (м),

где аР – сопротивление гидросети размыва грунта с учетом потерь напора на выходе из насадок, по формуле (7.37)

э = 0,0006 м – эквивалентная абсолютная шероховатость стенок труб; lР.max = lР.вс + lР.гор + hР.max = 2 + 5 + 55 = 62 м – максимальная длина трубопровода;

lР.вс = 2 м – длина всасывающего трубопровода;

lР.гор = 5 м – длина горизонтального участка напорного трубопровода; ΣlР.экв – суммарная эквивалентная длина всех местных сопротивлений гидросети; при упрощенном расчете можно принимать

ΣlР.экв = (0,05…0,10)·lР.max = 6,2.

137

Из приложения 4 выбираем насоса К45/30.

Техническая характеристика насоса:

-насос: К45/30;

-частота вращения колеса: 2900 об/мин;

-диаметр рабочего колеса: 168 мм;

-рабочий интервал подачи: 25÷60 м3/час;

-напор: 30 м;

-кавитационный запас: 4,5 м:

-напор и к.п.д. насоса

H H0 10 3 a Q 10 6 b Q2 ;

10 3 c Q 10 6 d Q2 ,

где Н0 = 34,0; а = 269; b = 7430; с = 29,6; d = 306.

Определение рабочего режима насоса

Принцип определение рабочего режима насоса подробно описан в пункте (7.3.4). В нашем случае приведем данные для определения рабочего режима насоса (таблица 7.3) и как вывод график напорной характеристики гидросети и напорной характеристики выбранного насоса (рисунок 7.7).

Таблица 7.3 – Данные для определения рабочего режима насоса

Таким образом, рабочая точка насоса соответствует:

Hp 32 (м); Qр 42 (м3/час); р 0,69.

138

Рисунок 7.7 – Определение рабочего режима насоса

Выбор электродвигателя и определение энергозатрат

размыва грунта

Необходимая мощность приводного электродвигателя насоса

где ηН = 0,69 – коэффициент полезного действия насоса при подаче QP.

139

В зависимости от необходимой мощности и частоты вращения рабочего колеса насоса по приложению 5 выбираем приводной электродвигатель.

Техническая характеристика электродвигателя:

-марка: 4А112М2;

-частота вращения: 2900 об/мин;

-мощность: 7,5 кВт.

Удельные энергозатраты размыва породы

где ηд = 0,91 – коэффициент полезного действия электродвигателя;

ηм = 0,975 – коэффициент полезного действия электросети;

NР = 7500 Вт – мощность выбранного электродвигателя.

140