К вопросу оценки глубины погружения насоса и глубины разработки земснарядами с погруженными грунтовыми насосами Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

С.А. Иванов

К ВОПРОСУ ОЦЕНКИ ГЛУБИНЫ ПОГРУЖЕНИЯ НАСОСА И ГЛУБИНЫ РАЗРАБОТКИ ЗЕМСНАРЯДАМИ С ПОГРУЖЕННЫМИ ГРУНТОВЫМИ НАСОСАМИ

Оценку максимальной глубины разработки при минимальной глубине погружения грунтового насоса ^ под уровень воды в водоеме производят, исходя из условий бескавитационной работы грунтового насоса.

Вопросы определения величин Ц ^ рассматривались ранее в ряде работ [1, 2], в них на основании анализа параметров гидротранспортной установки были предложены соотношения для определения величин Ц и ^ .

Однако анализ предложенных в указанных работах выводов и рекомендаций показал, что в принятых исходных предпосылках для определения зависимостей Ц и ^ от параметров гидротранспортной установки имеются существенные неточности, что и привело к ошибочным результатам.

Поэтому возникла необходимость уточнить существующие зависимости Ц и ^ от параметров земснаряда.

Условия бескавитационной работы земснаряда с погруженным грунтовым насосом может быть записано в следующем виде:

№доп > hp(P^Po) - ^ +ХЛ^с • -, м (1)

Рг Рт

где №доп - допустимая высота всасывания насоса при работе на

гидросмеси №доп = №0™ - На ( ——— )м, где №доп - допусти-мая

Рг

высота всасывания при работе на воде (с которой производится в каталогах и справочниках), На - атмосферное давление, равное 10 м; Ц ^ - глубины разработки и погружения грунтового насоса под уровень воды, рг, ро кг/м - плотность гидросмеси и воды, со-

ответственно, ХДЬвс, м - суммарные потери напора во всасывающей линии. В соответствии с работой [3] потери напора при гидротранспорте подсчитываются в м, вод. ст, поскольку все остальные члены неравенства (1) выражены в литрах (столба гидросмеси) последний член этого неравенства умножен на отношение ро/ рг.

Суммарные гидравлические потери напора во всасывающем трубопроводе включают гидравлические потери по длине и на продление местных сопротивлений (в том числе при входе во всасывающий наконечник). Таким образом выражение ХДЬвс может быть представлено в следующем виде:

V2 h - h V2

х ДhвC= 1гЬвС + I 3-^ = 1г^^ + 3-^, (2)

гд 81па 2g

где Lвс - длина всасывающего трубопровода; 1г - удельные потери напора в наклонном трубопроводе при течении гидросмеси; а -угол наклона к горизонту рамы земснаряда; 3 г - коэффициент местных сопротивлений; Vвс - скорость во всасывающем трубопроводе, м/с.

Исходя из отношения (1) можно убедится в том, что при наличии погружного грунтового насоса на земснаряде облегчаются условия его бескавитационной работы, то есть разрежение при входе в насос снижается на величину ^.

После проведения соответствующих преобразований с учетом выражения 2, можно определить взаимосвязь величин ^ и Ц. Максимально возможная глубина разработки * 2 ндоп+:ьп(1+-Ъ- • -2°) -23 • -2°

hр < —_________51Па Рг____________(3)

Рг - Ро + • Ро

Рг 81Па Рг

или

1 2

ндоп+:ьп(1 +-Ь- • -2°) -23 • -2°

, . г 81па Рг 2g Рг . ,

hр <---------------------111--------5—— • рг8та (3а)

(Рг - Ро^1™ + 1гРо

Таким же образом, в соответствии с неравенством (1) можно определить необходимую минимальную глубину погружения насо-

са Ьп , которая обеспечивает бескавитационную работу земснаряда при глубине разработке Ьр .

h (1 -+ _^_• Ро) + 2зХс• Ро-№доп Ь > р Рг ^па Рг 2g Рг (4)

1 + -^- • s1nа Рг

или

цр(1 - ^ +-Ь- • Ь-)+2 ^ ^ - нsдоп

Ьп >-------^------------------------------(р^а) (4.а)

PгS1na + 1гРо

В работе [2] дана обобщенная зависимость для определения минимально необходимой глубины погружения грунтового насоса. Хотя по своей структуре предложенная зависимость является близкой к соотношению (4), она имеет ряд неточностей. Во - первых, ошибочно указан знак неравенства, во - вторых предлагаемая формула получена исходя из положения сформулированного в работе (1), а именно

№доп + +Цп > (Ьр - 2 ДЬь

Р Рг Р Ро

Непонятно, что означает первый член правой части неравенства, тем более наличие в его знаменателе плотности воды. Это неравенство справедливо при отсутствии в его правой части этого члена.

В заключении статьи приведены количественные соотношения Ьр и Ьп на примере, исходные данные для которого приведены ниже:

Ьр = 20 м, №доп = 6 м, рг = 1200 и 1300 кг/м3,а = 60°,

1г = 0,078, 23 ДЬв = 3 м, №доп = 61200 -1000 10 = 4,33

г 1200

/3 тт доп Л300-1000

для случая р г = 1200 кг/м и №д = 6---------------= 3,69 м,

г 1300

при рг = 1300 кг/м3. Исходя из формлы (4) получаем:

Ьп = 3,8 м при р г = 1200 кг/м3

^ = 5 м при р г = 1300 кг/м3.

Для этого же примера подсчитаем, как можно увеличить глубину разработки при большем погружении насоса.

При ^ = 4 м и рг = 1200 кг/м3; Ц = 22 м;

при ^ = 5м и р г = 1200 кг/м3; Ц = 27,7 м.

Таким образом, при увеличении глубины погружения на 1 м глубина разработки может возрасти более, чем на 5 м.

-------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Жарницкий Е.П. Землесосные снаряды с погружными грунтовыми насосами. Москва, Недра, 1988.

2. Кириллов В.В. Исследование и обоснование эксплуатационных режимов погружных грунтовых насосов при разработке месторождений нерудных полезных ископаемых земснарядами. Автореферат, Москва, МГИ, 1983,

3. Залепукин Н.П, Равинский Л.М, Харин А.И. Справочник гидромеханизатора. Киев, Будівельник, 1969.

Коротко об авторах ------------

Иванов С.А. - ООО «НПО Гольфстрим.