Технология добычи полезных ископаемых со дна озер, морей и океанов - Ржевский В.В.
Скачать (прямая ссылка):
где Акт — энергия, затрачиваемая на единицу объема транспортируемой в контейнерах породы; Агт — энергия, затрачиваемая на единицу объема транспортируемой по трубе породы; рг — массовая плотность породы; GKB — вес в воде конструкции контейнера; v и v„ — соответственно, скорости контейнера и пульпы в трубе; У0, V — соответственно объем контейнера и его емкость; Ка, Ка» — соответственно, относительная смоченная поверхность груженого контейнера и порожнего; fi — площадь смоченной поверхности контейнера; и ?So — общий коэффициент гидравлического сопротивления груженого и порожнего контейнера; 7ГВ; ув — удельный объемный вес породы в воде и воды; Х0 — коэффициент сопротивления трубопровода; Z)T—диаметр пульпопровода; К — гидродинамическое качество крыльев контейнера; а; а 2 — угол наклона к горизонту траектории груженого и порожнего контейнера; TjrT и т]кт — к. п. д. гидротранспортирующего насоса и движительной установки контейнеров.
Первое слагаемое в квадратных скобках в числителе представляет собой удельное гидравлическое сопротивление контейнера, отнесенное к единице объема транспортируемой породы; второе слагаемое является удельным лобовым сопротивлением крыльев контейнера.
В случае придонного транспортирования породы, например при работе скреперных установок в прибойной зоне, вместо гидродинамического взвешивания контейнеров с помощью крыльев, можно совместно с колесами применить гидростатическое взвешивание водяным клином под эластичной завесой, ограждающей днище контейнера по периметру.
При гидростатическом взвешивании контейнера эффективность определяется величиной утечек между грунтом и эластичной завесой. Для того, чтобы в районе транспорта не возникала большая мутность, отрицательно влияющая на подводную фауну и флору, скорость протечек воды между дном и эластичной завесой должна быть меньше размывающей скорости ур.
При применении в подводных контейнерах таких же устройств гидростатического взвешивания, как и у сухопутных аппаратов
(5.46)
на воздушной подушке, будут одинаковыми коэффициент сопротивления при истечении между завесой и грунтом и коэффициенты скорости ф и расхода |х. Это обстоятельство позволяет оценивать эффективность подводного гидростатического взвешивания контейнеров на водяном клине, по лабораторным и промышленным экспериментальным данным энергоемкости судов на воздушной подушке.
Выбирается типовое судно (прототип) на воздушной подушке с рабочим давлением Рв под днищем. Давление Рв должно обеспечивать скорость истечения воды
Утечки воды из-под днища контейнера определяются по формуле:
где Qy в — утечки воздуха в прототипе; р и рв — массовая плотность воздуха и воды.
Эффективность гидростатического взвешивания контейнера оценивается пропульсивным качеством [9].
где GBK — вес груженого контейнера в воде; Рт — тяговое усилие для транспортирования контейнера; т]н, т]дв — соответственно к. п. д. насоса подающего воду под днище и движительной установки, перемещающей контейнер.
В некоторых случаях эффективность взвешивания оценивается отношением мощности NH, затрачиваемой на взвешивание, к силе тяги Рт, необходимой для перемещения судна, контейнера.
Для оценки эффективности контейнерного транспорта с гидростатическим взвешиванием по сравнению с гидротранспортом в выражение для i]3 вместо К необходимо подставить
где N„; NAB — соответственно мощности, потребляемые насосом, создающим водяной клин и движителем контейнера; У — подъемная сила, создаваемая водяным клином.
Если контейнеры крылообразной формы, то
(5.47)
(5.48)
GBKv
(5.49)
QyP В I Цн т)дв
(5.50)
Kl° Угв (К tg a -f 1) cos а ’
(5.51)
где
?см — удельные потери на трение гидросмеси по длине.
Существуют условия, при которых даже наклонный подъем породы в контейнерах с гидродинамическим взвешиванием менее энергоемок, чем вертикальный гидроподъем.
На рис. 5.25 изображены энергетические преимущества контейнерного транспорта с гидродинамическим взвешиванием по сравнению с трубопроводным гидротранспортом породы. В расчетах при а более 60° использовались формулы, предназначенные для вертикального гидроподъема, а при меньших углах формулы для горизонтального гидротранспорта. Потери при вертикальном гидроподъеме определялись по формулам А. П. Юфина [68] и А. Е. Смолдырева [53].
Кривые 1 получены по формулам А. П. Юфина, а кривые 2 по формулам А. Е. Смолдырева. Расчеты проводились для породы со средним размером частиц 1 мм и максимальными размерами кусков до 90 мм. Плотность скелета породы ут = 2,5 г/см3, гидродинамическое качество контейнера было принято равным К = 8, гидравлическая крупность ?2 = 2 м/с.
