Определение напора, развиваемого насосом

Полный напор, развиваемый грунтовым насосом при работе на гидросмеси воде, или, что при установившемся режиме работы то же самое, полный напор, расходуемый в трубопроводах землесоса, определяется равенством

где: суммарные затраты энергии (потери напора) в напорном трубопроводе при работе на смеси, м;

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: соответственно, плотность смеси и воды, кг/ ;

потери энергии по длине при работе на воде, м;

местные потери при работе на воде, м;

возвышение центра выходного отверстия трубопровода над осью насоса (геодезический подъем), м.

Потери энергии по длине при работе на воде определяются по формуле Дарси:

где: средняя скорость движения смеси в напорном трубопроводе;

коэффициент гидравлического трения;

длина напорного трубопровода;

диаметр напорного грунтопровода.

Средняя скорость движения смеси в напорном трубопроводе равна

Внутренняя поверхность грунтопроводов землесоса отшлифована песком, и стальные трубы для перекачивания гидросмеси можно считать гидравлически гладкими. В режиме гладкостенного сопротивления для определения коэффициента гидравлического трения воспользуемся формулой:

где: число Рейнольдса (где - кинематический коэффициент вязкости воды при температуре воды 10

Число Рейнольдсасоставляет

а значение коэффициента гидравлического трения равно:

Длина плавучей части указана в задании ( а длина корпусной части принимается от 15 до 40 м, возрастая при увеличении производительности землесоса от 150 до 2500 /ч. Длина корпусной части принимается 35м.

Длина напорного грунтопроводапредставляет собой сумму длин его корпусной и плавучей частей

Таким образом, потери энергии по длине равны:

Местные сопротивления в напорном трубопроводе создаются тремя изгибами в корпусной части, шаровыми соединениями плавучей части и сопротивлением на выходе из трубопровода. Местные потери в грунтопроводе при работе на воде находятся из выражения

где: сумма коэффициентов местных сопротивлений в корпусной части трубопровода (в курсовой работе принимается

число шаровых соединений плавучей части грунтопровода;

коэффициент одного шарового соединения;

коэффициент сопротивления на выходе потока из трубопровода.

Число шаровых соединений плавучей части грунтопровода определяется по формуле:

где длина звена плавучей части напорного грунтопровода.

Длина звена (м) плавучей части напорного грунтопровода определяется по эмпирическому соотношению:

.

Число шаровых соединений равно:

В работе принимаем

Местные потери в грунтопроводе при работе на водесоставляют

Высота подъема составляет 0,5-1,5 м, возрастая с диаметром напорного трубопровода. В курсовой работе высота подъема =1,5 м.

При проектировании землесосов, чтобы иметь запас в мощности двигателя, напор, вычисляется при наибольшей встречающейся в практике расходной консистенции пористого грунта Р=25%. Этой консистенции смеси при отношении отвечает относительная плотность смеси .

Таким образом, полный напор, расходуемый в напорном грунтопроводе при работе на гидросмеси, равен:

Суммарные потери энергии во всасывающем грунтопроводе при работе на смеси определяются выражением

где: возвышение оси насоса над уровнем воды (принимается в среднем 0,5 м);

глубина опускания всасывающей трубы;

местные потери во всасывающем трубопроводе;

потери в щели всасывания.

Глубина опускания всасывающей трубы принимается от 6 до 10 м. В курсовойработе принята

Процесс забора и транспорта грунта создает во всасывающем трубопроводе два новых вида затрат энергии, отсутствующих при перекачивании воды. Это так называемые потери в щели всасывании, 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.

Местные потери энергии в щели всасывания при разработке песчаных грунтов оцениваются приближенно . В курсовой работе

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;

длина всасывающего грунтопровода, которую принимают равной длине корпусной части напорного трубопровода

Скорость смеси во всасывающем трубопроводе

Число Рейнольдса

Коэффициент гидравлического трения

Потери энергии по длине равны

Во всасывающем трубопроводе местных потерь два: приемник с входным отверстием, перекрытым решеткой, и шаровое соединение между наклонной всасывающей трубой и корпусной частью трубопровода.

Местные потери во всасывающем грунтопроводе определяются выражением:

где: коэффициент сопротивления на входе потока в зев приемника (в курсовой работе ;

коэффициент сопротивления шарового соединения.

Местные потери во всасывающем грунтопроводе равны:

Полный напор, расходуемый во всасывающем грунтопроводе при работе на смеси, равен:

( При бескавитационной работе этот напор не превышает 6-7 м водяного столба ).

Полный напор, расходуемый на перемещение смеси по грунтовому тракту, получается суммированием затрат напора в напорном и всасывающем трубопроводах

Это значение напора используется при определении мощности двигателя грунтового насоса.