Определение диаметров напорного и всасывающего трубопроводов
ФЕДЕРАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ВОДНЫХ КОММУНИКАЦИЙ
Журавлев М.В.
ТЕХНИЧЕСКИЙ ФЛОТ
Учебно-методическое пособие
По выполнению курсовой работы
Санкт-Петербург
2012
Рецензент:
Кандидат технических наук, доцент Санкт-Петербургского
государственного университета – Зернов А.В.
Журавлев М.В.
Технический флот: Учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы – СПб, СПГУВК, 2012. – 46 с.
Содержат описание землечерпательных снарядов, используемых при выполнении дноуглубительных работ на внутренних водных путях, а также методику и порядок выполнения курсовой работы по дисциплине “Дноуглубление и технический флот”.
Предназначены для студентов гидротехнического факультета, обучающихся по специальности 270104.65 “Гидротехническое строительство” и направлению подготовки 270800.62 “Строительство” (профиль Гидротехническое строительство).
ã «Санкт-Петербургский государственный
университет водных коммуникаций», 2012
ã Журавлев М.В., 2012
ВВЕДЕНИЕ
“Дноуглубление и технический флот” является специальной дисциплиной, изучаемой в вузах водного транспорта. Изучение этой дисциплины обусловлено тем, что ни реки, ни озера, ни водохранилища не могут быть использованы для судоходства без проведения на них путевых работ – инженерных мероприятий, обеспечивающих безопасность и удобство плавания судов. Основным видом путевых мероприятий на внутренних водных путях являются дноуглубительные работы, которые выполняются для поддержания и улучшения судоходных условий. Поэтому гидротехники водного транспорта должны знать методы производства дноуглубительных работ и технические средства углубления судовых ходов. Инженеры гидротехнической специальности принимают непосредственное участие в эксплуатации технического флота. Изучение средств дноуглубления предшествует проработке последующей части курса "Дноуглубление" и расширяет кругозор инженера-гидротехника. Дисциплина "Дноуглубление и технический флот" относится к профилирующим для инженеров-гидротехников водного транспорта.
|
|
|
Методические указания
К выполнению курсовой работы
Курсовая работа, сопровождаемая проработкой теоретического материала, содержит два раздела: 1. Расчет основного оборудования землесоса и 2. Расчет основного оборудования многочерпакового снаряда.
Исходные данные выдаются каждому студенту очной формы обучения индивидуально, а для студентов-заочников выбираются в соответствии с двумя последними цифрами шифра зачетной книжки по приложению 1.
|
|
|
Все расчеты и необходимые пояснения оформляются в виде пояснительной записки со схемами рабочего оборудования (схематический разрез землесоса, рабочего колеса и корпуса насоса; схематический разрез многочерпакового снаряда, проекции черпака, элементы черпаковой цепи и барабана, схема к определению высоты черпака над уровнем воды).
Текст записки должен быть написан на листах бумаги формата 210×297 мм. В работе необходимо делать пояснения к применяемым формулам, выбранным величинам и графическим построениям. Для всех размерных величин надо указывать единицы измерения.
Все чертежи и графики должны выполняться на бумаге формата 210×297 с соблюдением требований ЕСКД, указанием названия, масштаба и всех необходимых размеров и обозначений.
Расчет основного оборудования землесоса
Исходные данные: производительность землесоса по грунту
Q Г (м3/ч); длина плавучей части напорного грунтопровода L ПЛ (м); расходная консистенция смеси по грунту с порами P (%);грунт – песок.
Требуется определить: расход водогрунтовой смеси Q СМ (м3/ч); диаметры напорного D Н и всасывающего грунтопроводов D ВС (м); потребный напор, развиваемый насосом при работе землесоса на смеси 
(м); основные размеры грунтового насоса; мощность главного двигателя
(кВт).
|
|
|
На землесосах используется гидравлический способ отделения грунта от дна и его отвода по трубопроводам к месту отвала. Схема устройства речного землесоса приведена на рис. 1, 2.
Корпус речного землесоса – простых грубых обводов, имеет вырез (прорезь) для размещения в нем всасывающей трубы с охватывающей ее рамой. Главным рабочим органом землесоса является грунтовый насос центробежного типа, обеспечивающий всасывание водогрунтовой смеси и ее перемещение по грунтопроводам. Насос приводится в действие главным двигателем землесоса.
Входная часть насоса соединена со всасывающем грунтопроводом, а выходная – с напорным грунтопроводом. Основную часть всасывающего трубопровода составляет наклонная всасывающая труба, поворачивающаяся в вертикальной плоскости. Она через гибкое соединение сообщается с корпусным всасывающим трубопроводом, присоединенным к грунтовому насосу. На конце всасывающей трубы расположен всасывающий наконечник (грунтоприемник). Подъем и опускание наклонной всасывающей трубы на необходимую глубину осуществляется при помощи рамоподъемного устройства.
|
|
|
Напорный грунтопровод состоит из корпусной и плавучей части. К насосу присоединяется вертикально расположенный патрубок, за которым находится имеющее большой радиус кривизны колено, направляющее водогрунтовую смесь (гидросмесь) в горизонтально расположенный участок корпусного грунтопровода. Этот участок размещается на крыше верхней надстройки землесоса.
 |
Рис. 2. Общий вид землесоса (а) и плавучего грунтопровода (б)
В кормовой части снаряда гидросмесь через два колена и наклонно расположенный грунтопровод, спускается вниз, к месту присоединения плавучего грунтопровода. С напорным корпусным грунтопроводом плавучий трубопровод соединен при помощи двух шаровых соединений. Такое соединение обеспечивает необходимую степень подвижности, как в горизонтальной плоскости, так и в вертикальной, когда землесос по мере расходования топлива начинает “всплывать” по отношению к плавучей части напорного грунтопровода.
Плавучий грунтопровод (рефулер) расположен на понтонах и его отдельные звенья (трубы) соединяются между собой при помощи гибких соединений. Понтон представляет собой два жестко соединенных вместе поплавка. Последний понтон рефулера, называемый концевым, оборудован двумя якорями, тросами и лебедками. Якоря и тросы служат для удержания понтона на месте отвала грунта, для спуска понтона по течению, а также для перемещения понтона в стороны от оси отвала.
Принцип работы землесоса по извлечению и отводу грунта состоит в следующем. Грунтовый насос заливается водой и приводится в действие главным двигателем. С помощью рамоподъемного устройства всасывающая труба заглубляется в грунт. При работе заполненного водой насоса во всасывающей трубе создается вакуум (давление ниже атмосферного). Над грунтоприемником действует атмосферное давление и давление столба воды, соответствующее глубине опускания грунтоприемника. Под действием разницы давлений вода, находящаяся перед грунтоприемником, начинает входить в него с определенной скоростью. Подтекающая к приемнику вода захватывает и увлекает за собой частицы грунта. Смесь частиц грунта с водой (гидросмесь) перемещается по всасывающему грунтопроводу к насосу. В насосе гидросмесь попадает на вращающиеся лопасти рабочего колеса и отбрасывается в начало корпусной части напорного грунтопровода, где создается повышенное (выше атмосферного) давление. Около выходного отверстия плавучего рефулера давление равно атмосферному. Под действием разницы давлений гидросмесь движется по напорному грунтопроводу к месту отвала грунта.
Определение диаметров напорного и всасывающего трубопроводов
Необходимая площадь поперечного сечения напорного трубопровода 
(м2) находится из уравнения неразрывности:
, (1)
где: 
– средняя скорость движения гидросмеси в напорном трубопроводе, м/с;
– производительность землесоса по гидросмеси, м3/ч.
Отсюда диаметр напорного грунтопровода 
(м) определяется по формуле
(2)
Производительность землесоса по гидросмеси Q СМ связана с производительность земснаряда по пористому грунту Q Г (м3/ч) зависимостью
, (3)
где: Р – консистенция пористого грунта (содержание грунта в гидросмеси), %.
Насыщение 15-18% считается удовлетворительным при разработке песчаных грунтов и 10-12% – при разработке тяжелых грунтов, требующих предварительного рыхления.
При проектировании землесосов расходная консистенция смеси по пористому грунту принимается равной P = 15 %. Отсюда производительность землесоса по гидросмеси (расход смеси) Q СМ (м3/ч) находится по формуле
(4)
При определении диаметра напорного трубопровода D Н исходят из условия равенства скорости движения гидросмеси V СМ критической скорости гидротранспорта V КР, т.е. средней скорости движения смеси, при которой начинается выпадение частиц грунта из потока гидросмеси.
Ориентировочное значение критической скорости V КР (м/с) при консистенции P =15 % определяется по эмпирической формуле
(5)
В последующих расчетах технологии гидротранспорта значение критической скорости V КР уточняется с учетом принятого значения D Н и крупности частиц грунта.
Формула для диаметра D Н (м) имеет вид
(6)
Полученное значение округляется до ближайшего стандартного значения из следующего перечня по ГОСТ: 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000 мм. Обычно труба по ГОСТ выбирается меньшего диаметра, что обеспечивает несколько большие скорости движения гидросмеси, чем критическая.
В дальнейших расчетах скорости движения смеси вычисляются применительно к выбранному стандартному значению D Н.
Диаметр всасывающего трубопровода D ВС (м) принимается обычно на 10% больше диаметра напорного трубопровода
(7)
Увеличением диаметра D ВС достигается уменьшение скорости гидросмеси во всасывающем трубопроводе с целью предотвращения развития кавитации в насосе и снижения потерь энергии на трение в самом трубопроводе.
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 114; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!