Материал: Транспортные машины и комплексы

Рио. 80. Схемы шахтного гидротранспорта:

а — схема одноступенчатого напорного транспорта при гидроотбойке и движении пульпы самотеком до зумпера; б — схема напорного двухступен­ чатого гидротранспорта в сочетании с гидроотбойкой в забое; в — комби­ нированная схема конвейерного и гидравлического транспорта; 1 — гид­ ромонитор; г — желоб; з — грохот; 4 — дробилка; 5 — зумпф; в — углесос

Величина гидравлической крупности зависит от размеров, формы и плотности частиц, вязкости и температуры воды. Гидравлическую крупность определяют опытным или расчетным путем.

Мелкие частицы, падающие в воде с постоянной скоростью, подчиняются закону Стокса и характеризуются ламинарным обте­ канием. Эти частицы (крупностью для кварца d ^ 0,15 мм) назы­ ваются мелкодисперсными.

Частицы, закон обтекания которых соответствует переходному режиму — от турбулентного к ламинарному, называются крупно­ зернистыми (для кварца 0,15< d <3 1,5 мм).

Частицы, обтекание которых при свободном падении является турбулентным, называются кусковыми (для кварца й > 1 ,5 м м ) .

Взависимости от дисперсного состава горные породы в смеси

сжидкостью образуют различные двухкомпонентные среды, кото­ рые принято подразделять на тонкодисперсные (частицы 0,05— 0,15 мм), грубодисперсные (0,15—1,5 мм), суспензии и неоднород­ ные дисперсные системы (частицы более 1,5—2,0 мм). Гидросмеси чаще всего представлены полидисперсными системами, включа­ ющими частицы различных размеров.

Скорость витания

противления падению частиц в воде сх могут быть приняты постоян­ ными и равными: для горных пород (кварца, щебня, гравия) при

щение жидкости в потоке вихрей, совершающих поступательное и вращательное движение.

Теоретические и экспериментальные исследования показали, что режим движения жидкости зависит от численного значения безразмерного параметра Re — числа Рейнольдса:

где v — средняя скорость течения жидкости, м/с;

D— диаметр трубопровода, м;

v— кинематическая вязкость жидкости, м2/с.

движение с близким к равномерному распределению частиц по поперечному сечению трубопровода, которое практически воз­ можно при тонкодисперсных гидросмесях, а также для других видов гидросмесей, но при больших скоростях потока;

движение потока с неравномерным распределением твердых частиц по поперечному сечению. Этот режим имеет место при средней скорости потока, равной критической. Движение твердых частиц при критической скорости происходит при минимальном расходе энергии на перемещение;

движение потока при частичном отложении частиц и с обра­ зованием на дне трубопровода неподвижного слоя. Такой режим иногда используют при перемещении абразивных материалов для меньшего изнашивания трубопроводов. При этом периодически промывают трубопровод чистой водой.

Критическая скорость укр — это наименьшая скорость транс­ портирования, которая предшествует началу осаждения частиц из движущегося потока гидросмеси. Этот режим соответствует наименьшим удельным затратам энергии и минимальным гидра­ влическим сопротивлениям. При скоростях гидросмеси несколько меньше критических происходит осаждение частиц на дне трубо- # провода с образованием неподвижного слоя заиления (работа трубопровода с заилением). Этот режим применим только для транспортирования мелкого материала, так как возможна заку­ порка трубопровода. Фактические скорости гидросмеси прини­ маются (1,06 -г- 1,2) г;кр.

Движение гидросмеси в горизонтальном трубопроводе вслед­ ствие восходящей струи и градиента скорости по вертикали при турбулентном движении жидкости обусловливает перемещение твердых частиц скачкообразно и волочением по дну в зависимости от крупности и плотности во взвешенном состоянии.

Относительная взвешивающая способность воды характери­ зуется параметром Архимеда а и определяется отношением раз­ ности плотностей твердого и воды к плотности воды:

а — Р т — Ро

Ро

где рт и р 0 - соответственно плотность твердого и воды, кг/м3* Для расчета гидротранспорта кусковых материалов (d = 2 -ь -г- 3 мм) и их смесей с более мелкими частицами можно пользо­

ваться формулой, предложенной ИГД им. А. А. Скочинского и методикой, утвержденной Госстроем РСФСР (СН 198—61) [31,

а— эмпирический коэффициент; для породы а = 1,4; для угля а = 1,9; для угольных смесей

Сх — весовое содержание угля в углеродной смеси, %. Плотность гидросмеси

_К г —|—Рт кг

Рг== к ' + 1 ’ W

где К' = Ж Т — отношение жидкого к твердому — удельный расход воды на 1 м5 транспортируемого ма­ териала;

Величина К г зависит от крупности кусков и расстояния транс­ портирования.

Для предварительных расчетов можно принимать К' = 4 т б при транспортировании породы, например дробленого закладоч­ ного материала, и К' = 3 -т- 4 при транспортировании угля.

Ниже приведены значения коэффициента К ' при следующих диаметрах трубопровода:

для ф то получим приближенные значения: для кварца, щебня, гравия и других горных пород ф ^ 0 ,5 5 ; а = 1,4; для угля рг =

по трубам сводится к выбору диаметра трубопровода и соответ­ ствующего оборудования. Исходными данными для расчета яв­ ляются производительность гидроустановки, дальность перекачки, высота подъема гидросмеси и физико-механические свойства тран­ спортируемого материала (плотность, пористость и др.).

Часовая производительность гидроустановки по гидросмеси определяется по формуле

<?T = <?rpl(l — m) + q),

где Qr — производительность установки по твердому, м3/ч; т — пористость породы (т ^ 0,25 -f- 0,5);

q — удельный расход воды на транспортировку 1 м3 породы. Проф. В. С. Мучник указывает следующие значения крити­ ческих скоростей при транспортировании угольной пульпы с ря­

довым углем крупностью до 80 мм [17]:

чистой воде для гладких труб в зависимости от диаметра можно принимать следующие значения: