Гидравлический расчет установок гидротранспорта

Задачей гидравлического расчета гидротранспортной установки является определение диаметра трубопроводов и напора, или давления, обеспечивающего заданный расход гидросмеси.

Диаметр трубопровода для транспортирования гидросмеси находится из общеизвестного уравнения неразрывности потока:

 

Q = υ S, (7.7)

 

где υ — средняя скорость транспортирования;

S — площадь поперечного сечения потока.

Средняя скорость транспортирования определяется технико-экономическими расчетами. В первом приближении можно назначать среднюю скорость в пределах υ _к < υ < 2 м/с, υ _к = 0, 6–0, 8 м/с — скорость самоочищения труб для условий гидротранспортирования высоковязких сельскохозяйственных материалов.

По найденному значению площади выбирается ближайший стандартный диаметр трубопровода, уточняется скорость движения гидросмеси и делается проверка выполнения условия υ > υ _к.

Вычисляется обобщенный критерий Рейнольдса и определяется режим движения гидросмеси:

 

, (7.8)

 

где — критерий Рейнольдса;

d — диаметр трубопровода;

ν = μ /ρ — кинематический коэффициент вязкости гидросмеси.

Режим движения структурных гидросмесей зависит не только от критерия Рейнольдса Re, но и от реологических параметров гидросмеси, что и учитывается обобщенным критерием Re^*.

Если R е^* < 1 500–5 000 то, диаметр трубопровода и средняя скорость движения гидросмеси выбрана правильно, так как в этом случае имеет место шведовской, бингамовский или переходной режимы движения.

Если R е > 1 500–5 000, то режим движения гидросмеси турбулентный и в трубопроводе будут иметь место чрезмерно большие потери давления. Поэтому необходимо увеличить диаметр трубопровода и уменьшить скорость гидросмеси в трубопроводе.

Турбулентный режим допускается применять только для гидротранспорта навоза, имеющего повышенную влажность (свыше 95 %). При такой высокой влажности движение гидросмеси определяется теми же закономерностями, как и для чистой воды.

Динамический коэффициент вязкости μ и предельное напряжение сдвига τ ₀ выбирается из таблицы 7.5 в зависимости от типа гидросмеси и ее влажности.

Вычисляются потери давления от гидравлических сопротивлений

 

, (7.9)

 

где λ — коэффициент гидравлического трения, определяемый для структурного режима по формуле Пуазейля;

l — длина трубопровода;

1, 1 — коэффициент, учитывающий местные потери давления.

 

. (7.10)

 

Определяется давление, которое необходимо создать в начале трубопровода, чтобы обеспечить заданную производительность гидротранспортной установки (потребное давление гидротранспортной установки):

 

, (7.11)

 

где — соответственно отметки центров тяжести начального и конечного сечений трубопровода (рисунок 7.3, 7.4).