矿井排水系统要求.ppt
《矿井排水系统要求.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《矿井排水系统要求.ppt(91页珍藏版)》请在沃文网上搜索。
1、甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿井排水设备赵小敏甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程 目 录第一节 概述 第二节 离心式水泵的工作理论和特性曲线 第三节 离心式水泵的结构 第四节 相似理论第五节 离心式水泵在管路中的工作本章小结甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程第一节 概述一、排水设备的任务和分类1 1、任务、任务 将矿水及时地排送至地面,为井下创造良好的工作环将矿水及时地排送至地面,为井下创造良好的工作环境,确保安全生产。境,确保安全生产。2 2、来源、来源 涌入矿井的
2、水统称为矿水。矿水主要来源于地表水、地下水(含水层水、断层水和采空区水等)、充填后的废水(水砂黄泥充填的矿井。矿井涌水量:在单位时间内涌入矿井的总水量称为矿井涌水量,用Q表示,其单位是m3/h。最大涌水量:雨季和溶雪期地表水丰富,涌水多,称这时的涌水量为最大涌水量,用Qmax表示,所对应的涌水时间为最大涌水时间,用Tmax表示。正常涌水量:其它季节的涌水量大致均匀,称这时的涌水量为正常涌水量,用Qz表示,所对应的涌水时间为正常涌水时间,用Tz表示。甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程vv3、矿水性质vv1)温度 随井深增高。vv2)密度 比清水大。=
3、10151025kg/m3vv3)化学性质 一般PH7为碱性,PH=7为中性,PH=46为弱酸性,当PH3时为强酸性。强酸性水对金属材料有强烈的腐蚀作用。矿水多带酸性,当PH 90,cot20,故Hl=A+BQl;理论压头随理论流量增加而增大,即Hl随着Ql的增加而增加,是一条上升的直线。径向叶片,290 cot2B故Hl=A;理论压头为定值不变,即Hl不随着Ql的增加而变化,是一条与横坐标平行的直线。后弯叶片20 B 0 故 Hl=A-BQl;理论压头与理论流量成反比,是一条下降的直线。甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程在几何尺寸、转速以及流体进
4、入叶片运动情况相同的条件下,三种叶片的工作状态分析如下:1)理论压头的关系根据离心式水泵欧拉方程分析可知,前弯叶片c2u u2,后弯叶片c2uu2,径向叶片c2u=u2。所以前弯叶片产生的理论压头最高,后弯叶片产生的理论压头最低,径向叶片居中。2)叶轮流道与效率的关系就叶轮流道阻力而言,后弯叶片因流道长,断面变化的扩散角小,流动结构变化缓慢,所以流动能量损失最小,效率最高。相反前弯叶的流道短而宽,断面变化的扩散角大,流动结构变化剧烈,流动阻力较大,流动损失也大,效率是三种叶片中最低的;径向叶片的叶轮效率居中。甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程 不同
5、叶型叶片工作特性的比较比较项目叶片型式前弯径向后弯理论总压头大中小静力压头/总压头小中大叶道阻力损失大中小理论总压头随理论流量变化情况升高不变降低理论功率随理论流量变化情况急剧增大逐渐增大开始增大逐渐趋缓综上分析,在实践中通常使用后弯叶片叶轮,2一般在o5o之间,叶片数一般为片。5、三种不同叶型叶片工作特性分析比较结果见下表 甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程vv(1 1)有限叶片的影响(叶片数目有限时对扬程的影响)有限叶片的影响(叶片数目有限时对扬程的影响)vv1 1)叶片有限时的环流和相对速度的分布)叶片有限时的环流和相对速度的分布vv相对速度
6、分布:受环流(环流的形成相对速度分布:受环流(环流的形成来自流体质点来自流体质点vv的惯性。)的影响,叶片迎面上的流体质点相对速度的惯性。)的影响,叶片迎面上的流体质点相对速度vv减小,背面处的流体质点相对速度加大,形成不均匀减小,背面处的流体质点相对速度加大,形成不均匀vv的相对速度。(的相对速度。(图图7-67-6)vv形成原因:理想叶轮相对速度的均匀分布与环流合成形成原因:理想叶轮相对速度的均匀分布与环流合成vv的结果。的结果。二、离心式水泵的实际压头特性曲线甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘
7、肃煤炭工业学校矿山机械精品课程v2)环流对压头的影响v叶片数目有限与无限情况下速度的比较:v ,绝对速度向叶轮旋转的相反方向偏移。v减小程度用 表示,称为环流系数。v对于水泵 (z叶片数目),一般vk=0.60.9。v环流对压头的影响:甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程(2)能量损失的影响水流经水泵过流部件时的能量损失(水力损失)主要有下列两种:1)摩擦损失和扩散器损失 摩擦损失为 扩散器损失为 所以摩擦损失和扩散器损失为 式中 摩擦和扩散损失系数。2)冲击损失和涡流损失 冲击损失和涡流损失hq的大小与水泵运转时流量Q和设计流量Qe之差的平方成正比
8、,即 甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程(3)离心式水泵实际特性曲线甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程三、离心式水泵的效率根据能量损失的形式不同,可将离心式水泵的损失分为机械损失、容积损失和水力损失三种。1机械损失和机械效率 水泵在运转时存在着机械损失。它包括轴与轴承和填料间的摩擦阻力损失;叶轮在泵腔内的水中转动时产生的圆盘摩擦损失;以及因级间泄漏而增加的功率损耗。机械损失的大小用机械效率来衡量。水泵的机械效率为 甘肃煤炭工
9、业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程Hl/叶轮叶片有限多时水泵的理论压头,m;Ql/叶轮叶片有限多时水泵的理论流量,即 式中 PZ 水泵轴功率,Pm机械损失功率,叶轮叶片厚度使叶轮出口断面缩小的系数,称为收缩系数。甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程2容积损失和容积效率当水流过叶轮时,由于叶轮对水做功,使水的能量(压力能和速度能)增大。但得到能量后的水,不是全部流到排水管中,而有少量的高压水通过动静部件的间隙(如在叶轮入口处、平衡孔或平衡盘处以及级间隙等处)重新流回到低压区,使水泵的实际流量小于理论流量。这种因间隙泄
10、漏而造成的能量损失叫做容积损失。容积损失的大小用容积效率来衡量。水泵的容积效率为 式中 Q、Q实际流量与泄漏流量,m3/s。甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程3水力损失和水力效率水流过水泵的进口、叶轮、导向器、机壳等过流部件时,因摩擦、扩散、冲击而消耗的能量叫做水力损失。水力损失使水泵的实际压头小于理论压头。水力损失的大小用水力效率来衡量。水泵的水力效率为 甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程4水泵的总效率 水泵的总效率为水泵的有效功率PX(输出功率)与轴功率PZ(输入功率)的比值,即 由此可见,水泵的总
11、效率等于它的机械效率、容积效率和水力效率三者之乘积。只有尽可能减少泵内各种损失,才能获得较高的水泵效率。甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程四、比例定律及比转数 比例定律(1)相似条件 相似理论(研究相似流体的理论)根据相似理论,若两个流动之间,相互对应的流动参量(即与流动有关的各物理量,如:密度、粘度、速度、压力等)有着一定的比例关系,并且按照同样的规律运动,则称这两个流动是互为相似的流动。确定两者之间存在着相似关系的原理称为相似原理。相似原理告诉我们:两个流动相似,一定要满足力学相似条件,即满足几何相似、运动相似和动力相似。同时满足,彼此之间几何
12、相似、运动相似和动力相似的水泵称相似水泵。甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程vv1 1)几何相似(边界相似)几何相似(边界相似)vv指流动几何相似和边界性质相同。彼此相似的水指流动几何相似和边界性质相同。彼此相似的水泵的叶轮和主要通流部件中的流体流动几何相似,泵的叶轮和主要通流部件中的流体流动几何相似,彼此相应的几何尺寸成相同比例,对应的同名角彼此相应的几何尺寸成相同比例,对应的同名角相等。表征边界性质的叶轮和主要通流部件的固相等。表征边界性质的叶轮和主要通流部件的固体壁面水力性质相同,几何形状相似。即对应尺体壁面水力性质相同,几何形状相似。即对应
13、尺寸的比值为一常数,对应的同名角相等。即:寸的比值为一常数,对应的同名角相等。即:甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程v2)运动相似v指流动的各相应点的速度方向相同,大小成比例。彼此相似水泵上各对应点处的速度三角形相似。即甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程 3)动力相似 指流动的各相应点处质点所受诸同名力成比例。对于彼此相似的水泵主要是要求其雷诺准则,即雷诺数Re=uD/(式中u叶轮外缘速度,D叶轮外缘直径,运动粘度系数)相等或不大于5倍。实际上要做到Re相等,有时有实际困难,考虑到管流时粘滞力不再与Re
14、有关,而且自动保持动力相似,所以不严格要求Re相等。但也应尽量做到阻力系数接近,相差不宜过大。即甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程vv注意:相似条件中以几何相似为必要条件,运动注意:相似条件中以几何相似为必要条件,运动相似和动力相似为充分条件。相似和动力相似为充分条件。vv(2 2)比例定律)比例定律vv1 1)相似水泵相应工况下的参数关系)相似水泵相应工况下的参数关系vv流量关系流量关系 设对应工况的流量值分别设对应工况的流量值分别甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程由于两水泵相似,所以甘肃煤炭工业学校
15、甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程扬程关系扬程关系 设对应工况的压头值分别为设对应工况的压头值分别为甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程由于两水泵相似,所以 甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程功率关系 甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程vv2 2)比例定律)比例定律vv对于同一台或两台对应尺寸相等的相似水泵,对于同一台或两台对应尺寸相等的相似水泵,若排送的液体重度相等,可得比例定律。即若排送的液体重度相等,可得比例定律。即比例定律
16、的应用:比例定律的应用:甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程vv比转数vv 比转数是水泵相似的一项派生准则。因为比例定律只反映了一系列相同或相似水泵性能参数之间的关系。并未涉及非相似水泵性能参数之间的关系。在水泵的选择和设计中,为了比较不同系列水泵的性能参数,往往需要一个不依赖于泵的几何尺寸,而反映其流量和扬程关系的综合参数,这个参数称为比转数。甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程v 设两台彼此相似水泵的尺寸,转速和额定工况参数分别为D2、n、H、Q和D2、n、H、Q。以上两式中消去比值 得:甘肃煤炭工业学
17、校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程v将上式两端同乘以3.65有式中3.65来源于水轮机,当时它的表达式(马力)甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程v将此关系和=1000kg/m3代入即得上式。v 此时,ns表示在相似条件下,额定工况或效率最高时产生1单位流量和1单位压头的标准水泵的转速,称为比转数。很明显,彼此相似的水泵的标准水泵的转速比转数相等。不相似的水泵比转数不等。vv用途:用途:vv1 1、比转数可以反映水泵的性能及叶轮形状;、比转数可以反映水泵的性能及叶轮形状;vv在相同转速下,比转数大,流量大而压头小,流量
18、大,导致在相同转速下,比转数大,流量大而压头小,流量大,导致叶轮出口流道宽度大;压头小,则叶轮出口直径小,叶轮流叶轮出口流道宽度大;压头小,则叶轮出口直径小,叶轮流道短。故比转数大的叶轮流道宽而短,而且性能曲线比较陡。道短。故比转数大的叶轮流道宽而短,而且性能曲线比较陡。相反,比转数小的叶轮流道窄而长,性能曲线比较平坦。相反,比转数小的叶轮流道窄而长,性能曲线比较平坦。vv2 2、比转数可以对水泵进行分类;、比转数可以对水泵进行分类;vv3 3、比转数可以选择水泵的叶轮型式;、比转数可以选择水泵的叶轮型式;vv4 4、应用于设计计算中。、应用于设计计算中。甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤
19、炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程 第三节 离心式水泵的结构 目前,矿山主要排水设备常用D型、DA型和TSW型多级离心式水泵,而井底水窝和采区局部排水则常用B型、BA型和BZ型单级离心式水泵。甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程一、D型离心式水泵单吸多级分段式水泵。(一)D型泵的结构主要由转动部分、固定部分、轴承部分和密封部分组成。1、转动部分(1)叶轮 作用:是泵的主要部件。将机械能传递给水,使水的压力能和动能得到提高。结构:形状取决于比转数,由前盘面、后盘面、
20、叶片、轮毂组成。(2)泵轴:作用是传递扭矩和支承套装在它上面的转动部件。(3)平衡盘:作用是平衡水泵的轴向推力。甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校甘肃煤炭工业学校矿山机械精品课程2、固定部分进水段:吸水口位于进水段,为水平方向。中段 1)导水圈:作用是引导水流运动方向,降低流速,使一部分动压转换为静压。2)返水圈:作用是以最小的损失把水引入下一级叶轮的入口。注意:导水圈叶片与叶轮叶片数应互为质数。出水段(螺壳型):出水口位于出水段,为垂直方向。作用是以最小的损失,将导水圈中流出的水汇集起来并均匀地引至出水口;同时,使一部分动压变为静压。水泵的进水段、中间段、叶轮和出水段总称为水泵
- 1.请仔细阅读文档,确保文档完整性,对于不预览、不比对内容而直接下载带来的问题本站不予受理。
- 2.下载的文档,不会出现我们的网址水印。
- 3、该文档所得收入(下载+内容+预览)归上传者、原创作者;如果您是本文档原作者,请点此认领!既往收益都归您。
下载文档到电脑,查找使用更方便
10 积分
下载 | 加入VIP,下载更划算! |
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 矿井 排水系统 要求
