Расчет речных землесосных снарядов

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Расчет речных землесосных снарядов

Выполнил: Лебедев А.А.

Студент группы: 26.05.06

Рецензент: Матвеев Ю.И.

Казань, 2021 г.

Для землесосных снарядов с гидравлическими рыхлителями, разрабатывающих песчаные грунты, можно принять плотность водогрунтовой смеси р = 1200 кг/м³.

По формуле (2) определим производительность землесосного снаряда по водогрунтовой смеси, м³

Где р_в - плотность воды, р_в = 1000 кг/м³;

q_гр - производительность по грунту, м³/с: q_гр = Q_гр/3600 = 375/3600 = 0,104 м³/с.

По формуле (4) определяется внутренний диаметр нагнетательного грунтопровода, м

D 0,4 = 0,4 = 0,404

Принимаем ближайшее значение по ГОСТ [4, 5] D= 400 мм.

Диаметр всасывающего грунтопровода D_BC = 1,1 D = 1,1*0,404 = 0,444 м. Принимаем ближайшее большее значение по ГОСТ [4, 5] D_BC = 450 мм.

Критическую скорость течения водогрунтовой смеси по нагнетательному грунтопроводу определим по (3), м/с

V_кр =

Расчетную скорость течения V_p водогрунтовой смеси в нагнетательном грунтопроводе определим по формуле (5), м/с

Vp =

Расчет выполняется в соответствии с алгоритмом, приведенным в таблице 2. Задаемся значениями скоростей движения водогрунтовой смеси.

1) V = 0,75 Vkp = 0,754,35 = 3,26 м/с

Потери в грунтоприемнике h_гp можно принять h_гр = 1 м.

Затраты напора на подъем грунта до уровня воды определяются по (7), м

Затраты напора на подъем водогрунтовой смеси до уровня сброса определяются по соотношению h_n2 = Нсб = 2,1 м.

Потери напора на трение выполняются с учетом движения водогрунтовой смеси в режиме с заилением (так как V < V_Kp) и определяются в соответствии с таблицей 2 по (8), (14) и (15), когда принимается условие V = VKp:

Так как Re = > 1 *, то коэффициент трения определяется по (12)

л кр-0.237 = 0,01

Потери напора на трение при движении воды определяются по (15), м г

Потери напора на трение hm при движении водогрунтовой смеси определяются по (8), м

-1,5 -

Из таблицы 1 принимаем для D = 400 мм значение а = 0,51.

Потери напора в местных сопротивлениях h_M определяются в соответствии с таблицей 2 по (18), (9), (10), (13).

Так как Re = > 1 *106, то коэффициент трения определяется по (12)

л -0.237 = 0,011

Потери напора на трение при движении воды h₀ определяются по (9), м

Потери напора при движении водогрунтовой смеси в местных сопротивлениях h_M определяются для V < V_Kp по (18), м

Затраты напора на создание скорости в выходном сечении грунтопровода h_V определяются по (19), м

Суммарные потери по длине грунтопровода Н_гр определяются по (6), м

=

2) V = Vp = 4,4 м/с.

Потери в грунтоприемнике h_гp можно принять h_гp = 1 м.

Затраты напора на подъем грунта до уровня воды определяются по (7),

Затраты напора на подъем водогрунтовой смеси до уровня сброса определяются по соотношению h_n2 = Нсб = 2,1 м.

Потери напора на трение выполняются с учетом движения водогрунтовой смеси в режиме с заилением (так как V < V_Kp) и определяются в соответствии с таблицей по (8), (14) и (15), когда принимается условие V = V_Kp:

Так как Re = > 1 *106, то коэффициент трения определяется по (12)

л кр-0.237 = 0,01

Потери напора на трение при движении воды h₀ определяются по (15), м

Потери напора на трение h_m при движении водогрунтовой смеси определяются по (8), м

-1,5

-1,5

Из таблицы 1 принимаем для D = 450 мм значение а = 0,51.

Потери напора в местных сопротивлениях h_M определяются в соответствии с таблицей 2 по (18), (9), (10), (13).

,23

Так как Re = 1,54 > 1 *10⁶, то коэффициент трения определяется по (12)

л -0.237 = 0,0107

Потери напора на трение при движении воды h0 определяются по (9), м

Потери напора при движении водогрунтовой смеси в местных сопротивлениях h_M определяются для V < V_Kp по (18), м

Затраты напора на создание скорости в выходном сечении трубопровода:

Суммарные потери по длине грунтопровода Нгр определяются по (6), м

3) V = Vkp = 4,35м/с

Потери в грунтоприемнике h_гp можно принять h_rp = 1 м.

Затраты напора на подъем грунта до уровня воды определяются по (7),

Затраты напора на подъем водогрунтовой смеси до уровня сброса определяются по соотношению h_n2 = Нсб = 2,1 м.

Потери напора на трение выполняются с учетом движения водогрунтовой смеси в режиме с заилением (так как V < V_Kp) и определяются в соответствии с таблицей по (8), (14) и (15), когда принимается условие V = V_Kp:

2,2

Так как Re = > 1 *106, то коэффициент трения определяется по (12)

л кр-0.237 = 0,01

Потери напора на трение при движении воды h₀ определяются по (15), м

Потери напора на трение h_m при движении водогрунтовой смеси определяются по (8), м

-1,5

-1,5

Из таблицы 1 принимаем для D = 400 мм значение а = 0,51.

Потери напора в местных сопротивлениях h_M определяются в соответствии с таблицей 2 по (18), (9), (10), (13).

Так как Re = 1,5> 1 *10⁶, то коэффициент трения определяется по (12)

л -0.237 = 0,01

Потери напора на трение при движении воды h0 определяются по (9), м

Потери напора при движении водогрунтовой смеси в местных сопротивлениях h_M определяются для V < V_Kp по (18), м

Затраты напора на создание скорости в выходном сечении грунтопровода hV определяются по (19), м :

Суммарные потери по длине грунтопровода Нгр определяются по (6), м

4) V = 1,25 Vkp = 1,25 4,35 = 5,437 м/с

Потери в грунтоприемнике h_rp можно принять h_rp = 1 м.

Затраты напора на подъем грунта до уровня воды определяются по (7),

Затраты напора на подъем водогрунтовой смеси до уровня сброса определяются по соотношению h_n2 = Нсб = 2,1 м.

Потери напора на трение определяются по (8), (9), (10) и (13):

Так как Re = 1,9> 1 *10⁶, то коэффициент трения определяется по (12)

л -0.237 = 0,01

Потери напора на трение при движении воды h0 определяются по (9), м

Потери напора на трение h_m при движении водогрунтовой смеси определяются по (8), м

-1,5

-1,5

Из таблицы 1 принимаем для D = 400 мм значение а = 0,51.

Потери напора в местных сопротивлениях h_M определяются в соответствии с таблицей 2 по (18), (9), (10), (13).

Значения Re, Fr, к, h₀ имеют такое же значение, что и при расчете h_m.

Потери напора при движении водогрунтовой смеси в местных сопротивлениях h_M определяются для V_Kp < V < 2,2V_Kpпо (17), м

Затраты напора на создание скорости в выходном сечении грунтопровода hV определяются по (19), м :

Суммарные потери по длине грунтопровода Нгр определяются по (6), м

Полученные значения можно представить в табличной форме:

Результаты расчета нанесены на график на рисунке 6 (кривая 1).

Определение технических показателей грунтового насосаи выбор главного двигателя

По напору, соответствующему расчетной скорости V_p = 4,4 м/с, и подаче смеси Q_CM = 0,556 м³/с рассчитывается мощность насоса N по (20), кВт

Максимальную частоту вращения рабочего колеса грунтового насоса можно определить по (21), об/мин

Минимальную частоту вращения рабочего колеса грунтового насоса можно определить по (22), об/мин

По мощности и диапазону частоты вращения выбирается главный двигатель. Мощность его принимается ближайшей к расчетной. В качестве главного двигателя можно выбрать судовой дизель 6NV36/24А-1U по приложению А (таблица Б.1):

номинальная мощность 331 кВт;

частота вращения 500об/мин

удельный расход топлива 218 г/(кВт/ч).

Так как мощность принятого приводного агрегата отличается от расчетной, необходимо уточнить расчетные значения напора и подачи грунтового насоса, а также производительность землесосного снаряда по грунту. Для этого следует построить кривую H = f(V) при номинальной мощности привода грунтового насоса N_д =547 кВт по формуле (23) по четырем точкам:

1) V = 0,75Vkp = 0,754.35= 3,26 м/с

2) V = Vp = 4.4 м/с

3) V = Vkp = 4.35 м/с

4) V=1,25 Vkp = 1,25 м/с

Полученные значения можно представить в табличной форме:

По четырем полученным точкам проводится кривая 2 (на рисунке 6) и определяются координаты точки ее пересечения А с ранее построенной кривой 1: V_A = 4,2м/с; НА = 33м.

Уточняется значение подачи грунтового насоса по водогрунтовой смеси по (24), м³/с

По известному значению подачи уточняется производительность землесосного снаряда по грунту по (25), м³/ч

Расчет гидравлического рыхлителя для щелевидного грунтоприемника

Площадь всасывающего зева грунтоприемника определяется по (28)

Скорость водогрунтовой смеси в зеве грунтоприемника приняли Vз = 1 м/с. Высота зева определяется по (29), м

h = (0,35…0,45)Dвс = 0,40·0,35 = 0,14.

Ширину зева можно определить по (27), м

4,1

Расход воды через сопла гидравлического рыхлителя q0 принимается равным производительности землесосного снаряда по грунту qгр, м3/с

Для рыхления песчаных грунтов можно принять: скорость истечения воды из сопел V0 = 20 м/с; удельный импульс силы струи iS = 4·103 Па; количество боковых сопел zу = 2 шт. Ширину фронта сплошного размыва грунта В принимают равной ширине зева: В = в = 4.59 м. С учетом принятых значений определяется радиус сопла по (26), м

0.007

Угол расширения струи в несвязном грунте можно принять бгр = 16,5°. С учетом этого глубина фронта сплошного размыва определяется по (32), м

Число сопел гидрорыхлителя можно определить по (30), шт.

Принимаем ближайшее целое число z = 36 шт.

Расстояние между соплами принимается одинаковым, равным 2· = 2·80 = 160 мм.

Коэффициент скорости истечения воды из сопел можно принять м = 0,94; потери напора в трубопроводе, подводящем воду к коллектору рыхлителя, - hn = 9 м.

С учетом принятых значений определяется напор насоса гидравлического рыхления грунта по (33), м

По расчетным значениям подачи насоса Q0 = 3600q0 = 3600·0,1 = 360 м3 /ч и напора НГ = 32,1 м подбирается по приложению В марка насоса.

марка 1Д630-90б

напор насоса Нн = 60 м;

подача насоса Qн = 500 м3 /ч;

мощность приводного электродвигателя Nн = 160 кВт.

С учетом характеристик принятого насоса уточняется расход воды через сопла: - скорость истечения воды из сопел, м/с

=29

где е = 0,98 - коэффициент сжатия струи.

Следовательно, расход воды через сопла равен Qг=3600qг= 3600·0,113 = 406,8/ч.

Так как подача принятого насоса отличаются от расчетного значения

менее чем на 20%, то проводить уточняющий расчет гидрорыхлителя не следует. Следовательно, подача насоса, равная 740 м3/ч, обеспечит запас на неточность расчета и износы сопел.

9. Царенок Л.А., Васягин В.К., Фунтов О.Н., Арефьев Н.Н., Попов Н.Ф. Модернизация грунтозаборного устройства земснаряда «Донской 607» // Ж-л «Речной транспорт (ХХI век)». 2009. №41.

Размещено на allbest.ru