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).
|