2020-04-07
395
Полный напор, развиваемый грунтовым насосом при работе на гидросмеси воде HСМ, м, или, что при установившемся режиме работы то же самое, полный напор, расходуемый в трубопроводах землесоса, определяется равенством
,
где: HHсм – суммарные затраты энергии (потери напора) в напорном трубопроводе, м; при работе на смеси, м;
HВСсм – суммарные затраты энергии во всасывающем трубопроводе, м.
Суммарные затраты энергии в напорном трубопроводе при работе на смеси складываются из трех частей: потерь энергии на трение по длине, потерь энергии в местных сопротивлениях и работы по подъему смеси от оси насоса до центра выходного отверстия грунтопровода:
,
где: rсм, r – соответственно, плотность смеси и воды, кг/м3;
hД – потери энергии по длине при работе на воде, м;
hМ – местные потери при работе на воде, м;
hК =1,5 м– возвышение центра выходного отверстия трубопровода над осью насоса (геодезический подъем).
|
|
|
Потери энергии по длине при работе на воде определяются по формуле Дарси:
,
где: 
= 4,055 м/с – средняя скорость движения
смеси в напорном трубопроводе;
l –коэффициент гидравлического трения;
LН – длина напорного трубопровода, м.
В режиме гладкостенного сопротивления для определения коэффициента гидравлического трения l можно воспользоваться формулой:
,
где: 
– число Рейнольдса (где n =1,3×10–6 м2/с – кинематический коэффициент вязкости воды при температуре воды 10ºС).
Длина напорного грунтопровода представляет собой сумму длин его корпусной LК и плавучей LПЛ частей:
= 130+16=146м
= 16м
Местные потери в грунтопроводе находятся из выражения:
,
где: 
=0,5- 0,7 –сумма коэффициентов местных сопротивлений в корпусной части трубопровода;
nш –число шаровых соединений плавучей части грунтопровода;
–коэффициент сопротивления одного шарового соединения;
–коэффициент сопротивления на выходе потока из трубопровода.
Число шаровых соединений зависит от длины плавучей части грунтопровода LПЛ, длины звена трубопровода lС и определяется по формуле
Длина звена lС (м) плавучей части напорного грунтопровода определяется по эмпирическому соотношению:
=10*0,323+2=5,23 м
|
|
|
Полный напор, расходуемый в напорном грунтопроводе при работе на гидросмеси, получается равным:
При проектировании землесосов, чтобы иметь запас в мощности двигателя, напор, вычисляется при наибольшей встречающейся в практике расходной консистенции пористого грунта P» 25%. Этой консистенции смеси при отношении VКР/VСМ=0,5 отвечает относительная плотность
смеси rсм/r=1,3.
Суммарные потери энергии во всасывающем грунтопроводе при работе на смеси определяются выражением
,
где: hц =0,5 м –возвышение оси насоса над уровнем воды
Тс =10 м -глубина опускания всасывающей трубы;
hщ =1,5 м -потери в щели всасывания.
Процесс забора и транспорта грунта создает во всасывающем трубопроводе два новых вида затрат энергии, отсутствующих при перекачивании воды: потери в щели всасывания, т.е. в стесненном пространстве между зевом приемника и откосом грунта, и затраты энергии на выполнение работы по подъему частиц грунта во всасывающей трубе от приемного отверстия до уровня воды.
Работа по подъему твердых частиц от дна до свободной поверхности осуществляется против избыточного веса частиц и определяется выражением:
Во всасывающем трубопроводе для определения потерь по длине используются те же зависимости гидравлики:
,
где: 
–скорость смеси во всасывающем трубопроводе;
LВС –длина всасывающего грунтопровода, которую принимают равной
длине корпусной части напорного трубопровода LК.
Коэффициент гидравлического трения l вычисляют по формуле
,
в которой число Рейнольдса Re определяют через скорость VВС и диаметр DВС: 
Местные потери во всасывающем грунтопроводе определяются выражением:
,
где: 
– коэффициент сопротивления на входе потока в зев приемника;
– коэффициент сопротивления шарового соединения.
Таким образом, полный напор, расходуемый во всасывающем грунтопроводе при работе на смеси, выражается равенством
.
Полный напор, расходуемый на перемещение смеси по грунтовому тракту, получается суммированием затрат напора в напорном и всасывающем трубопроводах
.
