ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 163
Скачиваний: 7
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
n и тангенциальная Rτ составляющие реактивного усилия R.
Под действием тангенциального усилия Rτ жидкость перемещается вдоль пластины, а на открытой поверхности водоема образуется жидкостный порог. Лопасть рабочего колеса можно представить в виде бесконечного множества последовательно соединенных плоских пластин, перемещающихся в жидкости и генерирующих при своем движении тангенциальные усилия, направленные вдоль профиля лопасти от входа в межлопастной канал к выходу из него. Возникшее на поверхности контакта с лопастью тангенциальное движущее усилие через силы вязкости передается всему объему жидкости, находящейся в межлопастном канале.
Силовому взаимодействию лопасти с жидкостью может быть дана и другая трактовка. В результате силового воздействия лопасти на жидкость давление на передней (набегающей) ее стороне увеличивается, а на обратной стороне уменьшается. Обладая свойством текучести, жидкость всегда стремится переместиться из зон высоких давлений (энергий) в зоны малых давлений. По этой причине набегающую сторону лопасти часто называют нагнетательной, а обратную — всасывающей.
Помимо силового воздействия лопастей рабочего колеса жидкость, находящаяся в межлопастных каналах и вращающаяся вместе с рабочим колесом, испытывает также действие центробежных сил, направленных от оси вращения к периферии рабочего колеса. Поэтому вход в рабочее колесо центробежного насоса всегда располагается у оси вращения, а выход — по периферии рабочего колеса.
Таким образом, рабочий процесс лопастного насоса в общем случае определяется двумя видами сил: силами вязкостного взаимодействия вращающегося лопастного колеса с жидкостью (силами трения) и центробежными (массовыми) силами.
Внешним признаком диагональных (радиально-осевых) насосов (рис.6.5, а) является перемещение жидкости в каналах рабочего колеса под некоторым углом у по отношению к оси вращения. У осевых насосов (рис.6.5, б) жидкость перемещается параллельно оси вращения рабочего колеса.
Помимо чисто формального признака, связанного с направлением потока жидкости в каналах рабочего колеса, разделение лопастных насосов на три типа имеет и принципиальную основу. Вид рабочего колеса определяет значение каждой из упомянутых двух сил в рабочем процессе лопастного насоса.
В рабочем процессе центробежных (радиальных) лопастных насосов преимущественное значение имеют центробежные силы. Их доля в рабочем процессе центробежных насосов тем значительнее, чем больше соотношение между диаметрами рабочего колеса соответственно по выходным и входным кромкам лопастей. В осевых насосах преобразование энергий определяется главным образом вязкостным взаимодействием жидкости с лопастями. Центробежные силы в этом типе лопастных насосов направлены перпендикулярно потоку в межлопастном канале и их позитив в рабочем процессе является проблематичным. В диагональных (радиально-осевых) насосах соотношение между силами вязкостного взаимодействия лопастей с жидкостью и центробежными силами зависит от угла γ (см. рис. 6.5, а). Чем больше этот угол, тем выше значение центробежных сил. И наоборот, с уменьшением указанного угла все большее значение приобретают насосы с мягкой характеристикой (2 на рис. 6.5, б) обладают наибольшей способностью саморегулирования, так как такая напорная характеристика предполагает существенное изменение одного параметра при изменении другого. Насосы с жесткой по напору характеристикой (3 на рис. 6.5, б) способны изменять производительность в относительно широких пределах при практически неизменном напоре.
Насосы с жесткой по расходу напорной характеристикой (7 на рис. 6.5, б) реализуют широкий диапазон напоров (давлений) при незначительном изменении производительности.
Форма напорной характеристики определяется главным образом принципом действия насоса — способом преобразования в нем механической энергии в гидравлическую.
6.6. Конструктивные особенности шахтных: многоступенчатых горизонтальных секционных насосов типа ЦНС, спиральных насосов типа МД, консольных центробежных типа К-60
Водоотливная установка - комплекс энергомеханического оборудования, служащий для откачки подземных и поверхностных вод из дренажных систем и горных выработок карьера. Количество водоотливных установок и их конструкция зависят от гидрогеологических условий, системы разработки месторождения, интенсивности горных работ и принятого в соответствии с этим способа осушения карьерного поля.
Откачка воды, поступающей из горного массива в системы водопонижения (дренажа) карьерных полей и удаление поверхностных вед, обусловленных атмосферными осадками, могут быть совмещены и выполняться одной водоотливной установкой, размещаемой в специальной дренажной траншее при открытом способе осушения, или дренажной шахте, если применяется подземный способ осушения. В соответствии с этим водоотливные установки называют открытыми или подземными. При ведении горных работ в сложных гидрогеологических условиях водопонижение и удаление поверхностных вод производятся, как правиле, раздельными водоотливными- установками с разнотипным оборудованием.
Многообразие конструкций водоотливных установок, определяемое указанными выше условиями, можно подразделить на три группы:
Зумпфовые водоотливные установки, (рис. 6.7) наиболее распространены на карьерах. Отличительным признаком таких установок является наличие зумпфа - водосборника 1 относительно больших размеров, в который самотеком по дренажным канавам поступает, вода из горных выработок перед последующей ее откачкой на поверхность в водохранилище ил водоотводное устройство 7. Насос 4.
Рис. 6.7. Схема зумпфовой водоотливной установки.
Насосы трения. В насосах этой группы жидкая среда перемещается под воздействием сил трения, возникающих на контакте с движущимся рабочим органом. По виду рабочих органов эти насосы подразделяют на следующие типы: дисковые, черпаковые, вибрационные шнековые, вихревые, свободновихревые, струйные и эрлифты. Для массовой подачи жидкости в условиях карьеров используют четыре последних типа насосов трения.
Рабочий орган шнекового насоса (рис.6.8, а) выполнен в виде винтового ротора 1, вращающегося в цилиндрическом корпусе 2. За счет сил трения, возникающих на контакте с винтовой поверхностью шнека, жидкость перемещается в направлении его оси вращения.
В свободновихревом насосе (рис.6.8, б) вращающийся в корпусе 2 ротор 1 выполнен в виде вогнутого диска с лопатками. Вовлекаемая силами трения во вращательное движение жидкость перемещается под действием центробежных сил преимущественно вне ротора от его центре к периферии.
Рис. 6.8. Схемы насосов трения.
Струйные насосы и эрлифты отличаются от всех других насосов тем, что в них роль движущегося рабочего органа выполняет жидкость.
В струйном насосе (рис.6.8, в) рабочая жидкость поступает по подводу 1 к соплу 2. Выходя из сопла с большой скоростью и поступая в камеру смешения 3, рабочая жидкость вовлекает в движение находящуюся в ней и во всасывающем трубопроводе 4 подсасываемую жидкость. В горловине 5 завершается энергообмен между рабочей и подсасываемо жидкостями, а в расширяющемся диффузоре 6 происходит постепенное уменьшение скорости с частичным преобразованием динамического напора жидкости в ее статическое давление.
Эрлифт (рис.6.8, г) представляет собой водоподъемную трубу 2, спущенную в водосборник 1. У нижнего обреза в трубу 2 от компрессора 3 подается сжатый воздух. Из-за меньшей плотности пузырьки воздуха всплывают в жидкости, вовлекая ее в движение силами трения. Подъему водовоздушной смеси по трубе 2 способствует также меньшая ее плотность по сравнению с плотностью жидкой среды в водосборнике 1.
Объёмными называют насосы, в которых жидкая среда перемещается путем периодического изменения объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся с входным и выходным отверстиями насоса. В зависимости от формы движения рабочего органа этот класс насосов разделяют на две группы: возвратно-поступательные и роторные (ротационные).
Возвратно - поступательные насосы. Эта группа насосов имеет прямолинейное возвратно-поступательное движение рабочих органов независимо от характера движения ведущего звена. Для массовой подачи жидкости используются следующие типы возвратно-поступательных насосов: плунжерные, поршневые и диафрагменные.
Рабочий орган плунжерного насоса (рис.6.9) имеет вид удлиненного цилиндра. Вращательное движение приводного вала насоса преобразуется в возвратно-поступательное движение плунжера 1 посредством кривошипно-шатунного механизма. При движении плунжера 1 из цилиндра 2 объем рабочей камеры насоса увеличивается, давление в ней падает, под действием атмосферного давления открывается всасывающий клапан 3 и в камеру поступает (всасывается) жидкость. При обратном ходе плунжера объем рабочей камеры уменьшается. За счет более высокого давления в камере всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан 4 открывается, и через него жидкость вытесняется из насоса.
Под действием тангенциального усилия Rτ жидкость перемещается вдоль пластины, а на открытой поверхности водоема образуется жидкостный порог. Лопасть рабочего колеса можно представить в виде бесконечного множества последовательно соединенных плоских пластин, перемещающихся в жидкости и генерирующих при своем движении тангенциальные усилия, направленные вдоль профиля лопасти от входа в межлопастной канал к выходу из него. Возникшее на поверхности контакта с лопастью тангенциальное движущее усилие через силы вязкости передается всему объему жидкости, находящейся в межлопастном канале.
Силовому взаимодействию лопасти с жидкостью может быть дана и другая трактовка. В результате силового воздействия лопасти на жидкость давление на передней (набегающей) ее стороне увеличивается, а на обратной стороне уменьшается. Обладая свойством текучести, жидкость всегда стремится переместиться из зон высоких давлений (энергий) в зоны малых давлений. По этой причине набегающую сторону лопасти часто называют нагнетательной, а обратную — всасывающей.
Помимо силового воздействия лопастей рабочего колеса жидкость, находящаяся в межлопастных каналах и вращающаяся вместе с рабочим колесом, испытывает также действие центробежных сил, направленных от оси вращения к периферии рабочего колеса. Поэтому вход в рабочее колесо центробежного насоса всегда располагается у оси вращения, а выход — по периферии рабочего колеса.
Таким образом, рабочий процесс лопастного насоса в общем случае определяется двумя видами сил: силами вязкостного взаимодействия вращающегося лопастного колеса с жидкостью (силами трения) и центробежными (массовыми) силами.
Внешним признаком диагональных (радиально-осевых) насосов (рис.6.5, а) является перемещение жидкости в каналах рабочего колеса под некоторым углом у по отношению к оси вращения. У осевых насосов (рис.6.5, б) жидкость перемещается параллельно оси вращения рабочего колеса.
Помимо чисто формального признака, связанного с направлением потока жидкости в каналах рабочего колеса, разделение лопастных насосов на три типа имеет и принципиальную основу. Вид рабочего колеса определяет значение каждой из упомянутых двух сил в рабочем процессе лопастного насоса.
В рабочем процессе центробежных (радиальных) лопастных насосов преимущественное значение имеют центробежные силы. Их доля в рабочем процессе центробежных насосов тем значительнее, чем больше соотношение между диаметрами рабочего колеса соответственно по выходным и входным кромкам лопастей. В осевых насосах преобразование энергий определяется главным образом вязкостным взаимодействием жидкости с лопастями. Центробежные силы в этом типе лопастных насосов направлены перпендикулярно потоку в межлопастном канале и их позитив в рабочем процессе является проблематичным. В диагональных (радиально-осевых) насосах соотношение между силами вязкостного взаимодействия лопастей с жидкостью и центробежными силами зависит от угла γ (см. рис. 6.5, а). Чем больше этот угол, тем выше значение центробежных сил. И наоборот, с уменьшением указанного угла все большее значение приобретают насосы с мягкой характеристикой (2 на рис. 6.5, б) обладают наибольшей способностью саморегулирования, так как такая напорная характеристика предполагает существенное изменение одного параметра при изменении другого. Насосы с жесткой по напору характеристикой (3 на рис. 6.5, б) способны изменять производительность в относительно широких пределах при практически неизменном напоре.
Насосы с жесткой по расходу напорной характеристикой (7 на рис. 6.5, б) реализуют широкий диапазон напоров (давлений) при незначительном изменении производительности.
Форма напорной характеристики определяется главным образом принципом действия насоса — способом преобразования в нем механической энергии в гидравлическую.
6.6. Конструктивные особенности шахтных: многоступенчатых горизонтальных секционных насосов типа ЦНС, спиральных насосов типа МД, консольных центробежных типа К-60
Водоотливная установка - комплекс энергомеханического оборудования, служащий для откачки подземных и поверхностных вод из дренажных систем и горных выработок карьера. Количество водоотливных установок и их конструкция зависят от гидрогеологических условий, системы разработки месторождения, интенсивности горных работ и принятого в соответствии с этим способа осушения карьерного поля.
Откачка воды, поступающей из горного массива в системы водопонижения (дренажа) карьерных полей и удаление поверхностных вед, обусловленных атмосферными осадками, могут быть совмещены и выполняться одной водоотливной установкой, размещаемой в специальной дренажной траншее при открытом способе осушения, или дренажной шахте, если применяется подземный способ осушения. В соответствии с этим водоотливные установки называют открытыми или подземными. При ведении горных работ в сложных гидрогеологических условиях водопонижение и удаление поверхностных вод производятся, как правиле, раздельными водоотливными- установками с разнотипным оборудованием.
Многообразие конструкций водоотливных установок, определяемое указанными выше условиями, можно подразделить на три группы:
-
зумпфовые, -
скважинные, -
иглофильтровые.
Зумпфовые водоотливные установки, (рис. 6.7) наиболее распространены на карьерах. Отличительным признаком таких установок является наличие зумпфа - водосборника 1 относительно больших размеров, в который самотеком по дренажным канавам поступает, вода из горных выработок перед последующей ее откачкой на поверхность в водохранилище ил водоотводное устройство 7. Насос 4.
Рис. 6.7. Схема зумпфовой водоотливной установки.
Насосы трения. В насосах этой группы жидкая среда перемещается под воздействием сил трения, возникающих на контакте с движущимся рабочим органом. По виду рабочих органов эти насосы подразделяют на следующие типы: дисковые, черпаковые, вибрационные шнековые, вихревые, свободновихревые, струйные и эрлифты. Для массовой подачи жидкости в условиях карьеров используют четыре последних типа насосов трения.
Рабочий орган шнекового насоса (рис.6.8, а) выполнен в виде винтового ротора 1, вращающегося в цилиндрическом корпусе 2. За счет сил трения, возникающих на контакте с винтовой поверхностью шнека, жидкость перемещается в направлении его оси вращения.
В свободновихревом насосе (рис.6.8, б) вращающийся в корпусе 2 ротор 1 выполнен в виде вогнутого диска с лопатками. Вовлекаемая силами трения во вращательное движение жидкость перемещается под действием центробежных сил преимущественно вне ротора от его центре к периферии.
Рис. 6.8. Схемы насосов трения.
Струйные насосы и эрлифты отличаются от всех других насосов тем, что в них роль движущегося рабочего органа выполняет жидкость.
В струйном насосе (рис.6.8, в) рабочая жидкость поступает по подводу 1 к соплу 2. Выходя из сопла с большой скоростью и поступая в камеру смешения 3, рабочая жидкость вовлекает в движение находящуюся в ней и во всасывающем трубопроводе 4 подсасываемую жидкость. В горловине 5 завершается энергообмен между рабочей и подсасываемо жидкостями, а в расширяющемся диффузоре 6 происходит постепенное уменьшение скорости с частичным преобразованием динамического напора жидкости в ее статическое давление.
Эрлифт (рис.6.8, г) представляет собой водоподъемную трубу 2, спущенную в водосборник 1. У нижнего обреза в трубу 2 от компрессора 3 подается сжатый воздух. Из-за меньшей плотности пузырьки воздуха всплывают в жидкости, вовлекая ее в движение силами трения. Подъему водовоздушной смеси по трубе 2 способствует также меньшая ее плотность по сравнению с плотностью жидкой среды в водосборнике 1.
Объёмными называют насосы, в которых жидкая среда перемещается путем периодического изменения объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся с входным и выходным отверстиями насоса. В зависимости от формы движения рабочего органа этот класс насосов разделяют на две группы: возвратно-поступательные и роторные (ротационные).
Возвратно - поступательные насосы. Эта группа насосов имеет прямолинейное возвратно-поступательное движение рабочих органов независимо от характера движения ведущего звена. Для массовой подачи жидкости используются следующие типы возвратно-поступательных насосов: плунжерные, поршневые и диафрагменные.
Рабочий орган плунжерного насоса (рис.6.9) имеет вид удлиненного цилиндра. Вращательное движение приводного вала насоса преобразуется в возвратно-поступательное движение плунжера 1 посредством кривошипно-шатунного механизма. При движении плунжера 1 из цилиндра 2 объем рабочей камеры насоса увеличивается, давление в ней падает, под действием атмосферного давления открывается всасывающий клапан 3 и в камеру поступает (всасывается) жидкость. При обратном ходе плунжера объем рабочей камеры уменьшается. За счет более высокого давления в камере всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан 4 открывается, и через него жидкость вытесняется из насоса.