Расчёт гидравлического транспортера

Для расчета гидравлического транспортера используют уравнение неразрывности потока в открытом русле

Vr = ж     (2.1)                      

где V- объемный расход жидкости, м3/с; S - площадь поперечного сечения потока, м2;  νж - скорость жидкости, м/с

В гидравлическом транспортере движется поток, состоящий из смеси воды, свеклы, тяжёлых и лёгких примесей. Примесей в потоке незначительное количество и их можно не учитывать. Если принять, что плотность смеси по длине гидравлического транспортера постоянна, то формула (2.1) запишется в следующем виде                                                         

Vr = (mв + q) / p     (2.2)

где mв - массовый расход воды, кг/с; q - масса перерабатываемой свеклы, кг/с; ρ - плотность смеси, кг/м3.

Массу воды в гидравлическом транспортере можно выразить как массу свеклы в нём. Если принять количество воды равным Pu (%) по отношению к массе свеклы, то можно записать

                                                    Vr = ((qP/100) + q) / p     (2.3)

Секундный расход смеси в гидравлическом транспортёре определяется формулой (2.1). Приравнивая правые части уравнений (2.1) и (2.3), получим

Sνж =   ((qP/100) + q) / p     (2.4)

Поскольку плотность свеклы близка к объемной массе воды, то плотность смеси в гидротранспортере принимают равной 1000 кг/м3.

Отношение Pu/100 называют кратностью, или водяным отношением. Оно равно соотношению расходов воды и свеклы и обозначается k.

Подставив в уравнение (2.4) значения ρ и коэффициент кратность k = Pu/100, получим площадь поперечного сечения потока (м).

S = (q (k + 1)) / 1000 νж     (2.5)

В свекле комбайновой уборки содержится повышенное количество легких и тяжелых примесей. Для надежного транспортирования свеклы в гидротранспортере скорость потока должна составлять 1,0…1,5 м/с при гидравлических уклонах, указанных выше.

Подставляя в уравнение (2.5) значение k и принятую скорость потока, определяют площадь поперечного сечения гидротранспортера.

Скорость течения воды по транспортеру зависит от формы его поперечного сечения. В соответствии с формулой французского ученого-гидравлика Шези для скорости течения в открытом русле при одном и том же гидравлическом уклоне и одинаковой шероховатости стенок получим. что скорость движения потока будет тем больше, чем больше гидравлический радиус R некруглого транспортера.

Vп = C √Ri; c = √(8g/λ)     (2.6)

где Vп – скорость потока, м/с; с – коэффициент Шези; K – гидравлический радиус канала гидравлического транспортера, м; i – гидравлический уклон м/м; g = 9,81 м/с2 – ускорение силы тяжести; λ – коэффициент трения Дарси, зависящий от шероховатости стенок канала.

 

Из формулы Шези видно, что при одном и том же гидравлическом уклоне и при одинаковом коэффициенте трения Дарси (шероховатости) скорость движения потока будет тем больше, чем больше гидравлический радиус транспортера пои одной и той же площади его поперечного сечения. наибольшее значение эквивалентного гидравлического радиуса соответствует полукруглому сечению. Следовательно такое сечение – наивыгоднейшее. Недостатком этой формы гидротранспортера является то, что нижняя его часть заносится песком, поэтому производственники часто полукруглое дно заделывают цементным раствором и получают плоское дно. Таким образом, экспериментально получено, что оптимальным со всех точек зрения является прямоугольный профиль гидравлического транспортера с закруглениями в углах.

Установлено также, что наиболее выгодным из прямоугольных сечений площадью S2) является такое, в котором высота потока h равна половине его ширины b, т.е.

S = bh = 0,5 b    (2.7)

Для определения оптимальной ширины гидравлического транспортера приравняем выражения (2.5) и (2.7)

(q (k + 1)) / 1000U = 0,5b2     (2.8)

b = √((q (k + 1)) / 1000Vп      (2.9)

 

Значение коэффициента трения Дарси для расчета скорости течения по гидротранспортеру по формуле Шези в зависимости от состояния стенок, дна гидротранспортера и загрязненности свеклы приведены ниже

 

Состояние стенок, дна гидротранспортера и свеклы

Коэффициента трения Дарси

Ровные и гладкие, свекла чистая

0,02

Обычное состояние, свекла средней загрязненности

0,03

Обычное состояние, сильное загрязнение свеклы

0,04

 

При движении свеклы и примесей по гидротранспортеру последние сегрегируются (разделяются) по высоте потока соответственно их плотности. Тяжелые примеси (камни и песок) опускаются преимущественно на дно, выше них собирается свекла, а в верхних слоях потока оказываются легкие примеси – ботва и солома.

Расчетная величина скорости потока в гидравлическом транспортере является средней между скоростью потока верхних и нижних слоев. При определении скорости потока смеси необходимо выбирать высоту потока h такой, чтобы скорость нижних слоев потока была достаточна для транспортирования тяжелых примесей.

ООО "Фарсал". Оборудование для пищевой промышленности.

+7-988-570-61-11

info@farsal.ru

2018 год.