Расчет напорного гидротранспорта хвостов обогатительной фабрики

1. Ориентировочно принимается стандартный диаметр трубопровода в пределах 300 – 600 мм. При принятом диаметре рассчитывается критическая скорость потока по одной из формул, приведенных в табл. 7[5], в зависимости от диапазона крупности твердой фазы и ее плотности. Принимаем стандартный диаметр трубопровода D = 400 мм.

Рассчитываем критическую скорость:

(64)

.

2. При полученной критической скорости пересчитывается диаметр трубопровода D_кр, м по формуле:

(65)

где Q_n - расход гидросмеси (хвостовой пульпы), м³ /с;

 

 

При несовпадении вычисленного диаметра трубопровода со стандартным диаметром принимается ближайший стандартный диаметр трубы D_станд=400 мм

3. Рассчитывается фактическая скорость движения пульпы v_факт(м/с) в трубопроводе принятого диаметра:

(66)

Полученная фактическая скорость движения хвостовой пульпы должна быть в 1,1 - 1,2 раза больше критической, то есть должно соблюдаться соотношение

Условие выполняется, D=400мм.

4. Удельные потери на трение при гидравлическом транспорте в напорных пульпопроводах для мелкозернистых частиц (0,034< 0,1 мм при у_п < 1,5 т/м³, v > 1,25 м/с) определяются по формуле:

(67)

где J_п и J_в,- удельные потери напора (гидравлический уклон) соответственно для гидросмеси (пульпы) и воды, когда вода движется с той же скоростью, что и гидросмесь, м/м.

Удельные потери напора в трубопроводе при движении чистой воды определяются по формуле Дарси:

(68)

где v_cp - средняя по сечению скорость потока, м/с;

D - диаметр трубопровода, м;

λ - коэффициент сопротивления трубопровода;

q - ускорение свободного падения, м/с².

Коэффициент сопротивления трубопровода для новых стальных труб, отшлифованных твердыми частицами, определяется по формуле:

(69)

где — число Рейнольдса;

В прил. 5 приведены значения 100λ, вычисленные по формуле 6 для стальных труб различных диаметров, а в прил. 4 значения , вычисленные по формуле 5 вязкости однородной жидкости (для воды v = 1*10-6 м2/с при t = 20° С).

λ = 0,0129, J_в = 0,0067, м/м, тогда.

5. Определяются потери напора по длине пульпопровода Н, м:

(70)

где l -длина напорного пульпопровода, м.

6. Рассчитываются суммарные потери напора при движении пульпы в напорном трубопроводе и в арматуре, расположенных в насосной станции h, м:

(71)

где - суммарный коэффициент гидравлических сопротивлений в фасонных частях и арматуре; подбирается по справочной литературе. В данной работе арматура насосной включает две задвижки ( _зад = 0,26), два колена ( _кол - 0,984) и обратный клапан. Для обратного клапана значение принимается по табл. 9[5], в зависимости от диаметра трубопровода.

7. Рассчитывается манометрический напор насоса для гидравлического транспортирования хвостов:

H_M=K(H + h_M+h)±h_г ; (72)

где H_м-необходимый манометрический напор насоса, м;

К-коэффициент запаса на случай образования слоя заиления после остановки пульпопровода,

К = 1,1 - 1,15;

Н - потери напора по длине пульпопровода, м;

h_м - потери напора в местных сопротивлениях по трассе пульпопровода:

h_м =0,1H=0,1*15,67=1,56м;

h - суммарные потери напора в трубопроводах и арматуре в здании насосной станции, м;

= 1,17/1*8 = 9,36- потери напора на геодезический подъем, м;

h_Г-разность геодезических отметок между осью насоса в главном корпусе и осью пульпопровода на месте выпуска хвостов в хвостохранилище:

м.

Берем со знаком (+), так как геодезическая отметка хвостохранилища превышает геодезическую отметку главного корпуса.

H_M=K(H + h_M+h)±h_г= 1,1(15,67+1,56+0,63)+8 =27,64.вод.ст.

По расходу хвостовой пульпы О_п и требуемому напору H_M подбирается грунтовый насос. Характеристики грунтовых и песковых насосов, изготовляемых серийно отечественной промышленностью приведены в прил.7 – 9[5].

Технические характеристики грунтовых насосов приведены при работе их на воде, поэтому перед выбором грунтового насоса необходимо произвести пересчет значений Q_n и Н_мна воду. Следует иметь ввиду, что при работе на пульпе насосом, и КПД снижается, а мощность возрастает.

Пересчет характеристик с пульпы на воду

(73) м; (74)

По найденным значениям Q_в и Н_в окончательно подбираем грунтовый насос, например ГрУ 1600/25

Мощность N_n (кВт) на валу насоса определяется по формуле:

N_n=K₃Q_n qH_n/3600η; (75)

где η- КПД насоса;

К₃ - 1,1 - коэффициент запаса;

q - ускорение свободного падения, м/с².

(76)

где и - подача насоса при работе соответственно на воде и пульпе,м³/ч;

n - отношение Ж:Т по массе (разжижение);

Н_в и Н_n - напор при работе насоса соответственно на воде и пульпе, м;

и - плотность воды и пульпы, т/м³;

N_в и N_n - потребляемая насосом мощность при работе соответственно на воде и пульпе, кВт.

Мощность электродвигателя, непосредственно соединенного с валом насоса, определяется по формуле:

N_дв=1,15*N_n=1,15*106,21=122,14кВт. (77)

По найденным значениям Q_в и H_вокончательно подбирается грунтовый насос ГрУ 1600/25 и электродвигатель к нему АО3-400М-8 и приводится его техническая характеристика (табл. 23)

Таблица 23 - Техническая характеристика грунтового насоса

Тип или марка	Подача Q, м3/ч	Напор Н, м.вод.ст.	Электродвигатель	Частота вращения вала n, мин-1	КПД,%
тип	мощность N,кВт
ГрУ 1600/25			АО3-400М-8