CC BY
38
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ УСТРОЙСТВА, ИСПОЛЬЗУЕМОГО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ЗАИЛЕНИЯ В АВАНКАМЕРЕ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ Аликулов С.Р.1, Уришев Б.У.2, Жонкобилов У.У.3 Email: [email protected]
'Аликулов Саттар Рамазанович — доктор технических наук, профессор, кафедра наземных транспортных систем;
2Уришев Бобораим — кандидат технических наук, доцент; 3Жонкобилов Улугмурад Умбарович — кандидат технических наук, доцент, кафедра эксплуатации гидротехнических сооружений и насосных станций, Каршинский инженерно-экономический институт, г. Карши, Республика Узбекистан
Аннотация: в статье приведена новая методика расчета гидравлических параметров трубопроводной системы, состоящей из перфорированных труб, проложенных по дну и откосам аванкамеры и используемых для создания турбулентности потока воды, с целью снижения заиления аванкамеры мелиоративной насосной станции. Получено, что параметры турбулентности потока в зоне оседания наносов зависят от таких показателей, как диаметр отверстия и скорость истечения воды из перфорированных труб, расстояние между отверстиями, напор подаваемой воды в трубопроводную систему.
Ключевые слова: насосы, заиление, осаждение наносов, всасывающая труба, аванкамера, турбулентность, взвешенные частицы.
HYDRAULIC DEVICE SETTINGS USED TO REDUCE SILTATION IN FOREBAYS PUMPING STATIONS Alikulov S.R.1, Urishev B.2, Jonkobilov U.U.3
'Alikulov Sattar Ramazanovich - Doctor in Technics, Professor, LAND TRANSPORT SYSTEMS DEPARTMENT;
2Urishev Boboraim - PhD in Technics, Associate Professor;
3Jonkobilov Ulugmurad Umbarovich - PhD in Technics, Associate Professor, OPERATION OF WATERWORKS AND PUMPING STATIONS DEPARTMENT, KARSHIENGINERING ECONOMIC INSTITUTE, KARSHI, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: the article presents a new method of calculation of hydraulic parameters of the pipeline system consisting of perforated pipes laid on the bottom and slopes forebays and used to create water turbulence to reduce silting forebays reclamation pumping station. It was found that the parameters of turbulence in the settling sediment zone depends upon such indicators as the hole diameter water speed and the expiration of the perforated pipe, the distance between the holes, the pressure of water supplied to the piping system. Keywords: pumps, siltation, sedimentation, suction pipe, forebays, turbulence, suspended solids.
УДК 626.816
Насосные станции, которые эксплуатируются в системе орошения земель, зачастую вынуждены перекачивать взвесенесущую (мутную) воду, связанную с размывающими процессами в руслах подводящих каналов и источников. В результате этого в аванкамере насосных станций наносы отлагаются толстыми слоями, частично доходящими толщиной в несколько метров, почти перекрывая путь к всасывающим трубопроводам. Отложение наносов связано с уменьшением скорости воды в аванкамере до величины меньше незаиляющей, чему способствует специфика ее конструкции и снижение транспортирующей способности насосной станции при уменьшении числа одновременно работающих насосов по требованию. Это приводит к изменению проектных размеров аванкамеры, засорению водоприемных камер, что отрицательно сказывается на эксплуатационных параметрах насосов (уменьшается их производительность, снижается КПД, увеличивается потребляемая энергия).
Движение частиц взвешенных наносов в потоке имеет сложный характер. С одной стороны частицы двигаются под воздействием переменных по величине и направлению пульсационных скоростей, а с другой стороны частицы будут находиться под действием силы тяжести. При этом если
скорость движения частицы не велика, она может опуститься на дно, но при возникновении в придонном слое достаточно мощного вихря захватывается им и снова поднимается в толщу потока.
С учетом такого характера оседания частиц наносов нами предложена новая конструкция водоприемного сооружения [1], которая снабжена дополнительным устройством, позволяющим снизить заиления аванкамеры насосной станции.
Дополнительное устройство состоит из трубопроводной системы, имеющей перфорированные трубы, параллельно проложенные по откосам или дну аванкамеры в тех местах, где оседают наносы (рис. 1).
Перфорированные трубы соединены с магистральной подводящей трубой, берущей воду из нагнетательного трубопровода насосного агрегата. За счет гидродинамического давления, создаваемого в перфорированных трубах, вода вытекает из отверстий труб струей, и это обстоятельство создаёт в среде пульсационное движение потока, не позволяющее оседания наносов. Таким образом, поток перед агрегатами всегда имеет турбулентный, неспокойный характер, а наносы будут находиться во взвешенном состоянии и вместе с водой через всасывающую трубу перекачиваются в верхний бьеф.
Основной задачей устройства является создание турбулентной среды в придонном слое потока, которая не позволяет оседание наносов. Эту работу должны выполнять струи воды, истекающие из отверстий перфорированных труб под действием гидродинамического давления, создаваемого в них.
Вопросы исследования затопленных водяных струй, которые используется для разных целей, например для взмучивания отложившихся наносов рассмотрены в работах [2, 3, 4, 5]. Определены основные характеристики струи, выяснены условия ее взаимодействия с окружающей средой.
При истечении воды из трубы с увеличением продольных размеров струи ее поперечные размеры тоже увеличиваются. На границе струи и вблизи нее формируется струйный пограничный турбулентный слой. При этом возникающие интенсивные пульсации скорости и перемешивание, приводят к тому, что между струей и окружающим потоком происходит обмен количеством движения, за счет чего струя увлекает с собой часть окружающей жидкости, а в зоне истечения струи можно наблюдать вихревое (водоворотное) движение, которое по мере увеличения расстояния от отверстия постепенно затухается отдельными водоворотами, обусловленными поперечной диффузией механической энергии [2, 5].
На рис. 2. показана схема истечения воды из трубы, проложенной на дне водоприемного сооружения.
Основными параметрами, характеризующими струи, являются следующие.
а) величина максимальной скорости струи итах на расстоянии х.
б) скорость истечения воды из отверстия, ид.
в) диаметр отверстия истечения, ¿д.
г) радиус струи Я на расстоянии х.
Подводящая труба
Перфорированные трубы
Всасывающие
Аванкамера ^¡^ Ь трубы
Рис. 1. Схема расположения перфорированных труб в аванкамере насосной станции
Величину итах и Я Г.Н. Абрамович предлагает определить нижеприведенными формулами [2].
0,96 • и
итах 2а • х
с1п
+ 0,29
к = | 6,8а • х | 1) йо
(1)
(2)
2
где а - коэффициент структуры потока, эта величина для круглой струи принимается равной а и 0,08.
В целях обеспечения свободного истечения и движения струи воды, боковые отверстия выполнены под углом тангенса, равного половине угла расширения струи, т. е. tga =3,4а=0,272, отсюда а=150 ...16°.
Рис. 2. Схема истечения воды из перфорированной трубы Скорость истечения воды из отверстия вычисляется по формуле
По = ич-ЩН (3)
где /и0 - коэффициент расхода, принимается для практических расчетов примерно, ^ =0,62 [5, 6]; Н - величина превышения напора в месте истечения воды из трубы над напором к в водоприемном
устройстве (в аванкамере).
Н = Н - к
(4)
где Н] - величина напора в месте истечения воды из трубы.
Для того чтобы, в аванкамере не было оседания наносов величина скорости итах на расстоянии х от отверстия должна быть больше незаиляющей скорости из.
Расстояние х от отверстия, при котором достигается итах > из можно определить в соответствии с (1) при а и 0,08. следующей зависимостью
х =
1,8Ы0 (3,31и0-итах ) (5)
Исходя из вышеприведенной формулы при а и 0,08 диаметра осесимметричной струи на расстоянии х определяется следующей формулой
d = + 0,544 • х (6)
Для максимальной эффективности создания турбулентный среды струями воды из перфорированных труб расстояния между ними предлагаем принимать равным величине 2х, а расстояние между отверстиями равным 2Я (рис. 3.)
и
При такой компоновке перфорированных труб и их отверстий появляется возможность максимально использовать гидродинамическую силу струи для образования турбулентного состояния потока.
Диаметры подводящей и перфорированных труб выбираются исходя из пропуска максимального расхода воды через их поперечное сечение при соблюдении экономичной величины скорости воды.
Определение максимального расхода воды по подводящему трубопроводу можно осуществить по следующей зависимости
( = п • п2 • и0-а0 (7)
2
Рис. 3. Схема компоновки перфорированных труб: 1 — подводящая труба; 2 — перфорированные трубы; 3 — примерные зоны действия струи воды;
4 — отверстия в трубах
где п 1 - число перфорированных труб;
п2 - число отверстий в перфорированной трубе;
т0 - площадь поперечного сечения отверстий.
Число витков перфорированных труб определяется исходя из возможности их размещения в пределах того участка, где рекомендуется турбулизация потока с учетом исключения попадания гидроабразивных частиц в водопроводящий тракт насосного агрегата (рис.1). Результаты проведенных по этому вопросу наших исследований показали, что данный участок располагается на расстоянии 11= от входной части всасывающих труб.
В связи с этим число витков перфорированных труб вычисляется по следующей формуле
6 • Б„ 6 • Б„ 1,66 • п„ (8)
1 — — —
2х 3,62 •к • к
где, х = 1,81йо к к=(3,31ио - итах)/ытах
Отверстия в перфорированной трубе будут располагаться в сечениях, расположенных на расстоянии d=2R друг от друга. В связи с этим и учитывая, что в каждом сечении имеются по три отверстия, их количество в перфорированной трубе можем определить по следующей зависимости
з • г з • г
тр _ тр (9)
2 ^ + 0,544 • х ^ + 0,985 • ^ • к где, 1тр - длина перфорированной трубы
Таким образом, расход воды в подводящем трубопроводе вычисляется по нижеприведенной формуле
„ 34,66• Бх • т • ио •Фо 10,75• Бх • ^•л/Н
2 = п1 • п2 • и0 •ю0 =---=- (10)
d0 • к(1 + 0,985 • к) к(1 + 0,985 • к)
где, и0 = ср^Т^Н = 2,75л/Н; ю0 = 0,785 • ¿02
Величину максимального расхода воды, подаваемой в каждую перфорированную трубу из подводящего трубопровода можно определить с помощью следующей формулы
6,48• ¡тр • d0 •УН (11) (пер = п2 • и0 •юп =- (11)
пер 2 0 0 1 + 0,985 • к
Данную методику определения параметров трубопроводной системы, применяемой для создания турбулентности потока в аванкамере насосной станции можно использовать в проектах реконструкции водоприемных сооружений насосных станций с целью предотвращения заиления концевой части аванкамеры.
Список литературы / References
1. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. М.: Физматиздат, 1960. 715 с.
2. Животовский Л.С., Самойловская Л.А. Техническая механика гидросмесей и грунтовые насосы. М.: Машиностроение, 1986. 283 с.
3. Кожевников Н.Н. Применение и совершенствование эжектирующих устройств земснарядов // Гидротехническое строительство. Москва, 1995. № 1. С. 28-32.
4. ЧугаевР.Р. Гидравлика. Учеб. для вузов. 4-е изд., Л.: Энергоиздат, 1982. 672 с.
5. ИдельчикИ.В. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1975. 559 с.
ПЕРСПЕКТИВЫ ПОДЗЕМНОЙ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЕЙ КАВАКСКОГО БУРОУГОЛЬНОГО БАССЕЙНА Тажибаев Д.К.1, Абдибаитов Ш.А.2 Email: [email protected]
1 Тажибаев Данияр Кушбакалиевич — кандидат технических наук, заведующий лабораторией, лаборатория технологии разработки месторождений,
Институт геомеханики и освоения недр Национальная академия наук Кыргызской Республики; 2Абдибаитов Шарабидин Аширалиевич — кандидат технических наук, доцент, кафедра подземной разработки месторождений полезных ископаемых, Институт горного дела и горных технологий им. академика У. Асаналиева Кыргызский государственный технический университет им. И. Раззакова, г. Бишкек, Кыргызская Республика
Аннотация: в статье приводятся краткие сведения о запасах и качестве углей Кавакского буроугольного бассейна. Обоснована актуальность применения подземной газификации углей на буроугольных месторождениях Кавакского бассейна. Проведена предварительная оценка пригодности Кара-Кечинского и Минкушского месторождений для подземной газификации согласно существующим критериям. Даны общие рекомендации по использованию газа, получаемого при подземной газификации угля в энергетической отрасли и химической промышленности республики. Ключевые слова: Кавакский бассейн, бурый уголь, технология, подземная газификация, электростанция, синтез-газ.
PROSPECTS OF UNDERGROUND COALS GASIFICATION OF KAVAK
BROWN COAL BASIN Tazhibaev D.1, Abdibaitov S.2
1Tazhibaev Daniyar - PhD, Head of the Laboratory, LABORATORY TECHNOLOGY OF DEPOSITS EXPLOITATION, INSTITUTE OF GEOMECHANICS AND DEVELOPMENT OF EARTH BOWELS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THEKYRGYZ REPUBLIC; 2Abdibaitov Sharabidin — PhD, associate professor, CHAIR UNDERGROUND MINING OF MINERAL DEPOSITS, ACADEMICIAN ASANALIEV INSTITUTE OF MINING AND MINING TECHNOLOGIES RAZZAKOV KYRGYZ STATE TECHNICAL UNIVERSITY, BISHKEK, REPUBLIC OF KYRGYZSTAN
Abstract: brief information about coal resources and quality of Kavak brown coal basin is given in the article. The urgency of application of underground coal gasification on Kavak basin brown coal deposits is substantiated. A preliminary assessment of the suitability of Kara-Keche and Minkush deposits for the underground gasification in accordance with the existing criterions is realized. General recommendations for using the gas received at underground coal gasification in the energy sector and chemical industry of the republic are given.
Keywords: Kavak basin, brown coal, technology, underground gasification, electrical power station, synthesis gas.
