Определение мощности двигателя насоса земснаряда

Мощность, развиваемую двигателем при работе установки, выражают в лошадиных силах. На паровых землесосах применяют понятие индикаторной мощности ( и. л. с.) т е мощности в цилиндрах машины; на дизельных — эффективной мощности (, л. с.), т. е. мощности на валу двигателя.

Мощность , затрачиваемая двигателем на приведение в действие насоса, определяется по формуле


,л.с.                                 (9)


где    Q — расход пульпы, м3/час;

Н — напор насоса (или потери напора в грунтопроводе) при работе на пульпе м вод. ст.;

— к. п. д. насоса.

При измерении напора в метрах водяного столба (м вод. ст.) удельный вес пульпы в числитель формулы не входит.

Полный напор насоса равен давлению в напорном грунтопроводе, сложенному с вакуумом во всасывающем. К сумме показаний манометра и вакуумметра (в м вод. ст.) необходимо добавлять возвышение (в м) манометра над точкой подключения к грунтопроводу трубки вакуумметра (см. рис. 44).

При регулировании по грунтопроводу чистой воды потери напора складываются из потерь во всасывающем и в напорном грунтопроводах.

Во всасывающем грунтопроводе:

1) потери напора во всасывающем наконечнике, обусловливаемые затратой энергии на сообщение скорости воде


м вод. cт.,                                     (10)

где — средняя скорость движения воды в м/сек.

Коэффициент всегда больше единицы; он зависит от конструкции и размеров наконечника. Для существующих траншейных наконечников его величина 1,2—1,3;

б) потери напора на трение и на преодоление местных сопротивлений


м вод. cт.,                     (11)

где    — коэффициент сопротивления, учитывающий местные потери; у землесосов с диаметром грунтопровода 500 мм — 0,018—0,022;
— длина грунтопровода от наконечника до насоса в м;
— внутренний диаметр всасывающего грунтопровода в м;

в) потери на подъем пульпы от поверхности воды до оси насоса

м вод. cт.,                          (12)

 

где Z — расстояние от оси насоса до ватерлинии.

Суммарные потери напора во всасывающем грунтопроводе, т. е. показание вакуумметра, составляют:


м вод. cт.              (13)

В напорном грунтопроводе:

а) потери на трение и преодоление местных сопротивлений по длине L корпусного, плавучего и берегового грунтопроводов:


м вод. cт.

Коэффициенты сопротивления, учитывающие местные напоры для грунтопроводов диаметром 500 мм, соответственно составляют: =0,02—0,04; =0,018—0,02; =0,016—0,018.

Величину этих коэффициентов можно определить, измерив (по показаниям манометров) потери напора на соответствующих участках грунтопровода. Манометры устанавливают у грунтового насоса, в начале плавучего и в начале берегового грунтопроводов;

б) потери на подъем воды Н0, численно равные возвышению оси концевого сечения напорного грунтопровода над поверхностью воды.
Полную потерю напора в напорном грунтопроводе показывает манометр, установленный за насосом. Показание манометра (в м вод. ст.) меньше потерь напора на величину возвышения центра прибора над осью насоса.

Полные потери напора при движении воды складываются из потерь напора во всасывающем и напорном грунтопроводах

м вод. cт.                         (14)

Потери напора при одинаковых скоростях движения у пульпы выше, чем для чистой воды; они зависят от гранулометрического состава грунта: чем крупнее песок, тем больше потери напора. С увеличением содержания в пульпе грунта потери напора возрастают.
При извлечении и транспортировании землесосом грунта подери напора во всасывающем грунтопроводе следующие:

а) потери во входе в наконечник м вод. ст., в зависимости от свойств грунта, расхода пульпы, конструкции наконечника и производительности эти потери на траншейных землесосах изменяются в пределах от 1 до 3 м вод. ст.;
б) потери в наконечнике


м вод. cт.                       (15)


где — удельный вес пульпы;


в) потери по длине всасывающего грунтопровода


м вод. cт.                    (16)


Коэффициент зависит от размера фракций грунта, скорости движения пульпы, содержания в пульпе грунта и диаметра грунтопровода. Порядок определения этого коэффициента рассматривается ниже:

г) потери напора на подъем грунта от дна до поверхности воды

м вод. cт.,                        (17)

где h — величина погружения всасывающего наконечника в м;

д) потери на подъем пульпы от поверхности воды до оси насоса

м вод. cт.                              (18)

В напорном грунтопроводе при транспортировании пульпы потери напора складываются из потерь напора по длине


м вод. cт.

и потерь на подъем пульпы


м вод. ст.


Потери напора на пульпе можно определить по такой упрощенной зависимости


м вод. cт.,                        (19)


где Н0 — потери напора при движении воды (в м вод. ст.) с такой же скоростью как пульпы.
Для определения проводят натурные исследования, на основании которых для речных землесосов с диаметрами грунтопроводов 400 и 500 мм при длине 400 м (канд. техн. наук Стариковым А. С.) составлен для крупно- и мелкозернистых песков график (рис. 72) для скоростей движения пульпы около 4 м/сек. Для среднезернистых песков коэффициент имеет промежуточное значение.

С уменьшением скорости движения пульпы величина рассматриваемого коэффициента возрастает; для скоростей движения пульпы от 4 до 3 м/сек


.

Напор, развиваемый грунтовым насосом, также зависит от содержания и состава грунта в пульпе. Но этот напор на крупнозернистых песках ниже, чем на мелкозернистых; он определяется из уравнения:


,                             (20)

где — эмпирический коэффициент, устанавливаемый по материалам натурных исследований.

Величины этого коэффициента для типовых речных землесосов производительностью 650 м3/час определяются кривыми графика рис. 73.

Значения коэффициента потерь напора в грунтопроводе всегда больше единицы, а коэффициенты изменения напора насоса равны или меньше единицы. При движении пульпы относительное увеличение потерь напора в грунтопроводе больше возрастания напора насоса по сравнению с работой на воде. Поэтому для определенных землесосов при постоянном числе оборотов насоса расход пульпы всегда меньше, чем расход воды. С увеличением содержания грунта в пульпе расход уменьшается.