Метод расчета гидроэлеваторов, разработанный Б. Э. Фридманом

Ниже  приводятся метод  расчета  гидроэлеваторов,   разработанный  Б. Э. Фридманом [2].

Задача  расчета: определить размеры элементов  гидроэлеватора, режим работы и соответствующий ему коэффициент полезного действия.

Исходные  данные: Q₁ — расход засасываемой пульпы, л/сек;

Рис. 43.  Расчетная  схема  гидроэлеватора

 

γ₁ — удельный вес засасываемой пульпы, кг/л;

h₁ — геодезическая высота всасывания, м;

h₂ — геодезическая высота нагнетания, м.

Расчетная схема гидроэлеватора изображена на рис. 43.

Ход расчета следующий:

 

1. Определяется  значение  полного   напора  H.   развиваемого гидроэлеватором

 

H=h₁+h₂+h'_п+h_п"  м вод.ст.,     (51)

 

где  h'_п  - потери напора во всасывающем трубопроводе,  м  вод. ст.;

h_п" - потери напора   в   нагнетательном    трубопроводе,   м  вод. ст.

Потерн  h'_п и  h_n" сначала  рассчитываются  приближенно,  вследствие отсутствия необходимых материалов для точного их расчета.

2. Выбирается коэффициент отношения напоров

                                        

  ,                                      (52)

 

Значение β находится в пределах 0,1—0,4: нижний предел соответствует большим объемам пульпы (более 100 л/сек) и развиваемым напорам до 5 м, а верхний относится к незначительным объемам и большим высотам подъема пульпы.

В пределах, выгодных для имеющихся  условий, берется несколько значений β и выполняются вариантные расчеты для получения наивысшего коэффициента полезного действия гидроэлеватора.

3. Коэффициент подсасывания α находится из графика (рис. 44).

      4. Напор, под действием которого происходит истечение из насадки гидроэлеватора, определяется по формуле

                                                                   

 

5. Далее определяется расход рабочей жидкости

                              

     л/сек,                            (53)

 

где    γ₀—удельный  вес рабочей жидкости, кг/л.

6. Скорость вылета струи из насадки находится из формулы:

  

  дм/сек.          (54)

 

7. Определяется параметр

 

                    

                        (55)

8. Параметр                               Рис.44 График зависимости коэффициента

                                                                                                  подсасывания α от коэффициента напоров β при z₀=2d₀

                                                       (56)

 

где F₀ — площадь сечения насадки,    дм²;

       F₂ — площадь сечения горловины (камеры смешения), дм² .

 

Зная сечение, можно  определить  диаметры   насадки   (d₀)   и камеры смешения (d₂),   дм²

                  

   дм,                                        (57)

                    

   дм,                                      (58)

При наличии  крупных  включений  (камней) необходимо   проверить, обеспечивает ли сечение F₂ их пропуск.

9. Далее находится удельный вес жидкости в камере смешения:

 

                        

    кг/л                                      (59)

 

10. Фактическая скорость пульпы в камере смешения

 

                      дм/сек                      (60)

при условии   

Скорость определяется до формуле:

 

                   дм/сек,           (61)

 

где —степень  восстановления   давления   в   диффузоре = 0,774   при коэффициенте полезного действия диффузора 0,8—0,85.

 

11. Проверяется правильность определения h'_п и h_п" сравнением полученных расчетом величин с теми, которые брались для начального определения H. При отклонении свыше 5% расчет нужно повторить.

12. Рассчитывается и конструируется диффузор с учетом следующих соображений:

 

а) угол конусности первой части диффузора  = 1°; диаметр диффузора в койне его первой части:

                        

,                                     (62)  

 

                     

  ,                               (63)

 

где  — скорость  движения   пульпы   в    нагнетательном   трубопроводе, равная

                    

                       

  дм/сек,                                 (64)

длина первой  части диффузора

                            

  дм;                                  (65)

 

       б) диаметр конца второй части диффузора:

 

                                                  дм;                                  (66)

 

где                                               

                

  дм/сек,                             (67)

 

длина второй  части диффузора

                       

дм;                                  (68)

      

       в) длина третьей  части диффузора

                      

   дм;                                  (69)

 

где  d₃ — диаметр нагнетательного трубопровода, дм.

Общая длина  диффузора

                     

     дм                                  (70)

 

      13. Находится  коэффициент полезного действия  гидроэлеватора

                                                               

                                                    (71)

 

     В некоторых случаях,  например, при недостатке воды  для обогащения, когда рабочий расход Q₀ оказывается полезным для технологического процесса, коэффициент полезного действия можно определить по формуле

                        

                                     (72)

 

14. Определяется необходимый манометрический  напор центробежного насоса или  напор H_г у бака.

Гидроэлеваторы  расходуют большие количества воды, работая с соотношением , поэтому при их установке необходимы соответствующие водные ресурсы.