Особенности написания курсового проекта по дисциплине "Стационарные машины" (стр. 2 из 3)
По ГОСТ 8732-78 принимаем трубы d1 = ….. мм, с внутренним диаметром dВН1 = ……м, толщиной стенки ……мм (см. табл. 2 прил.). Второй участок - нагнетательный трубопровод в насосной камере и трубном ходке.
Внутренний диаметр труб
dВН2 = (4Qmin/3600πυТР2)1/2, м
где υТР2 - скорость воды в нагнетательном трубопроводе.
По ГОСТ принимаем трубы с dВН2 =……. м, толщина стенки ……мм (см. табл. 2
Рис. 1. Схема трубопроводов к расчету насосной установки: I - всасывающий участок трубопровода; II - участок трубопровода с арматурой в насосной камере; III - участок трубопровода в наклонном ходке, стволе шахты и на поверхности; 1 - клапан приемный; 2 - сетка; 3 - колено сварное составное; 4 - переходник; 5 - задвижка; 6 - обратный клапан; 7 - тройник; /| - /з - длины участков трубопроводов.
Третий участок - нагнетательный трубопровод в шахтном стволе и на поверхности. Его диаметр такой же, как и на втором участке.
Определение характеристики сети
Характеристика внешней сети водоотливной установки имеет вид
НС = Н + RQ2
где
R= R1 + R2 + R3
R, R1, R2, R3 - соответственно общее сопротивление, сопротивление первого, второго и третьего участков сети:
R1 = AДЛ1l1 + AМЕС1∑ξ1
где AДЛ1 - коэффициент сопротивления по длине трубопровода
AДЛ1 = 8λ1/(36002π2gdВН15)
где λ1 - коэффициент гидравлического сопротивления трубы
для новых труб
λ1 = 0,0195/(dВН1)1/3
AМЕС1- коэффициент к местным сопротивлениям трубопровода
AМЕС1 = 8/(36002π2gdВН14)
∑ξ1 - сумма местных сопротивлений согласно типовому проекту водоотливной установки (см. рис. 1)
второй участок - нагнетательный трубопровод в монтажной камере
R2 = AДЛ2l2 + AМЕС2∑ξ2
третий участок в наклонном ходке, стволе шахты и на поверхности
R3= 1,1AДЛ3l3
Нахождение рабочей точки насосной установки
На графике в одном масштабе строится действительная характеристика насоса для n рабочих колес и характеристика сети, рис. 3. Рабочая точка является точкой пересечения характеристики сети и индивидуальной напорной характеристики насоса (точка А).
Задаваясь разными значениями подачи насоса Q, составляем ряд параметров построения характеристики сети НC(см. табл. 1). Получена точка с координатами QP, м3/ч; HP, м; NP, кВт; ηP; hВС.
Действительная высота всасывания
hВСДЕЙ = hВС + R1QР2, м
Необходимо выполнение условия
hВСДЕЙ<НВСДОП
тогда всасывание будет проходить без кавитации.
Расчетная мощность электродвигателя
NP = kQPHPρg/3600*1000ηP, кВт
где k = 1,1 – коэффициент запаса; ρ – плотность воды.
Принимаем к установке электродвигатель ……… мощностью…….кВт; ηДВ = …….; (см. табл. 4 прил.)
Время работы насосов в сутки при откачке нормального и максимального при-
токов
ТН = 24QH/QP, ч
Тmax = 24Qmax/QP, ч
Годовой расход электроэнергии на водоотлив
Е = кЭNДВ(305ТН + 60Тmax)/kηДВηС, кВт ч
где кЭ = 1,05 – коэффициент дополнительных затрат энергии; ηС = 0,96 – к.п.д. сети
Расход электроэнергии на 1 м3 откаченной воды
е = кЭNДВ/QPηДВηС, кВт ч/м3
Рис. 3. Характеристика внешней сети и насоса ЦНС300 -120 + 600 с одним рабочим колесом и с тремя рабочими колесами.
2.2 Пример расчета проходческой вентиляторной установки
Исходные данные
Длина тупиковой выработки – Lвыр, м; сечение выработки – S, м2; расход ВВ за 1 цикл – А, кг; время проветривания выработки – t = 30 мин; в забое работают m человек.
Определение необходимого количества воздуха на забое (QЗ).
Количество воздуха по числу людей, одновременно работающих в забое
QЗ = 6m, м3/мин
где 6 м3/мин - норма воздуха на одного работающего рабочего.
Количество воздуха по минимальной скорости воздушной струи
QЗ = Sυmin, м3/с
где υmin = 0,4 м/с - минимальная скорость воздушной струи при мокром бурении одним перфоратором.
Количество воздуха, исходя из разбавления вредных газов, образовавшихся после взрыва по формуле В. Н. Воронина для нагнетательного способа проветривания, определяется
QЗ = (7,8/t)(AS2L2выр)1/3, м3/мин
Таким образом, для расчета принимаем максимальное количество воздуха.
Диаметр вентиляционных труб выбирается из расчета, чтобы скорость воздуха по трубопроводу не превышала υ = 20 м/с
dТР = (4QЗ/πυ)1/2, м
Принимаем диаметр вентиляционного трубопровода, равным из ряда 0,4; 0,5; 0,6; 0,8 и 1,0 м. Диаметр трубопровода необходимо округлить до номинального значения внутреннего диаметра присоединительного патрубка вентилятора. (Технические данные вентиляторов местного проветривания см. табл. 5 прил.).
Проверка на допустимую скорость движения вентиляционной струи по выработке
υВОЗД = QЗ/S> 0,4, м/с
Расстояние от конца трубопровода до забоя должно быть не более
l< 4√S, м
Для проветривания необходимо применять брезентовые трубы с длиной звена
l= 10м.
Коэффициент аэродинамического сопротивления
а = 0,0046 Hc2/м4
Способы проветривания
Выработки большой протяженности проветриваются с использованием:
одного вентилятора, работающего на общий трубопровод;
каскадной установки вентиляторов (по мере проходки выработки в начале трубопровода устанавливается ещё вентилятор рядом с первым и т.д.);
рассредоточенной установки вентиляторов.
Проветривание горных выработок с помощью одного вентилятора используется на рудных шахтах при проведении выработок большого сечения, используется трубопровод диаметром dТР >1,0 м.
Каскадное расположение вентиляторов используется на газовых шахтах и все механическое, и электрическое оборудование устанавливается в одном месте.
Каскадное расположение вентиляторов
Расчет проветривания длинных выработок при каскадном расположении вентиляторов рекомендуется производить по методике Вепрева В. С.
Определяется аэродинамическое сопротивление трубопровода по заданному типу труб, их диаметру, длине звеньев, качеству и сборке и полной расчетной длине трубопровода Lm = Lвыр – l, м.
Rm = 6,45aLm/dТР5, H c/м8
Вычисляются коэффициенты потерь (Р) и доставки воздуха (δ)
Р = [1/3kbdТР(Lm/l)√Rм + 1]2
δ = 1/Р
где kb = 0,002 – коэффициент качества сборки трубопровода.
Определяется подача вентиляторной установки на полную длину трубопровода по уравнению
QВ = PQЗ, м3/с
Рассчитывается максимальная депрессия (Па) для полной расчетной длины трубопровода по выражению, если выработка небольшой длины
hmax = RmQВ2, Па
Для довольно протяженной выработки необходимо максимальную депрессию рассчитывать по уравнению
hmax = РRmQВ2, Па
По индивидуальным характеристикам (см. рис. 4) вентиляторов местного проветривания выбирается вентилятор, который при высоких значениях к.п.д. обеспечивает подачу расчетного количества воздуха с учетом его утечек. Останавливаемся на вентиляторе ВМ……. На индивидуальной характеристике вентилятора ВМ….. из точки, соответствующей его подаче QВ, м3/с, восстанавливается перпендикуляр до пересечения с кривой. Точка пересечения соответствует депрессии вентилятора ВМ….., hВ1 = ……, кПа.
Потребное количество вентиляторов для проветривания всей выработки рассчитывается по уравнению
nВ = hmax/hВ1
Принимаем n вентиляторов типа ВМ…… в каскаде, работающих последовательно.
При последовательной работе вентиляторы имеют одинаковую подачу.
Суммарная характеристика определяется путем суммирования индивидуальных характеристик по депрессии при заданной общей производительности (суммирование трех кривых по их ординатам), рис. 4. Рабочий режим последовательной работы двух вентиляторов соответствует координатам точки А2 на их суммарной характеристике (см. рис. 4), т. е. hp2 =4500 Па и Qр2 = 210 м3/мин, при работе трех вентиляторов - соответствует координатам точки А3 (hр3= 5900 Па и Qр3= 240 м3/мин). Ему соответствуют парциальные депрессии: для первого вентилятора Ih1 = 1967 Па (точка А1) и двух вентиляторов h2= 3934 Па (точка АII). Если один из вентиляторов будет отключен от вентиляционной сети, то режим двух вентиляторов будет соответствовать точке А2 (h2; Q2), а если будет работать только один вентилятор, то его режим будет соответствовать точке AI(h1; Q1).
Рис. 4. График к расчету каскадной установки вентиляторов ВМ-5М: I, II, III - характеристики одного, двух и трех вентиляторов; L1 - L4 - характеристики трубопровода при длине соответственно 100 - 400 м
Длина трубопровода, при которой к сети подключается очередной вентилятор, определяется графоаналитическим способом. В осях координат hи Qстроятся суммарные характеристики вентиляторов при их последовательной работе на сеть (I, II, III) и характеристики трубопроводов (Z1;Z2; Z3;Z4) (рис. 5). Количество воздуха, поступающего на начало каждого трубопровода при индивидуальной и совместной работе вентилятора на сеть, определяется абсциссой точки пересечения трубопровода с соответствующими характеристиками вентиляторов. Количество воздуха (м3/мин), поступающее к концу 1-го трубопровода, определяется по формуле