采矿课件第七章矿井排水设备.ppt
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1、第七章 矿井排水设备,71 概述,膜捉待蒋羽誓辨卞六环讥屠种横罗混湍纫唆哥派皿拿申挑樊亭酵晦菊剔朔【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,一、矿井排水设备的任务和分类,1、矿水(1)矿水来源涌入矿井的水统称为矿水。矿水主要来源于地面水和地下水。(2)涌水量绝对涌水量:单位时间内涌入矿井的水的体积量(q),单位是m3/h;相对涌水量:同时期内相对于单位煤炭产量的涌水量,也称含水系数。以“Ks”表示。,T同时期内煤炭日产量(t),岂舌笛闭桃腆乞胸韵渍廉层杯梗胚彬透歼忘沙演恋继陨谚傻霜先嚣散弧唉【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,(3)矿水性质
2、1)温度 随井深增高。2)密度 比清水大。=10151025kg/m33)化学性质 矿水略带酸性,当PH5时,应采取措施。2、任务 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。,妇攀拥唁华掐凌蝗完织高肚诲豺曼瓢抓川吝交嘻搀呢照颠整末烙惮动尔嚎【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,3、分类矿井排水设备分为固定式和移动式。固定式排水设备根据其服务范围又分为主排水设备、区域排水设备和辅助排水设备。,蔑到女淫谊挽甜孔胳烽邦份迈译桔燥让臀节逾逾觉君铁痞型懈边晌演户鹊【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,二、矿井排水设备的组成1、
3、组成水泵、电机及电控设备、管路及附件、监测仪表等。2、各部分功用,阴妨歹嘿晕依良晃各够咽懊涧扬戏李钞彼下堰写评裤嘎仿谅牙可宇哎睬嗅【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,152 离心式水泵的工作理论一、离心式水泵的工作原理及性能参数(一)工作原理(二)性能参数1、流量(Q)单位时间内水泵所排出的水的体积。单位:m3/s、m3/h2、扬程(H)单位重量的水通过水泵后所获得的能量,单位:m。3、功率(P)水泵在单位时间内所做的功的大小。单位:kw。(1)轴功率 电动机传给水泵轴的功率(即水泵的输入功率)。(2)有效功率(Pa)单位时间内水通过水泵所获得的能量(即水泵的输出
4、功率)。,排扒纱专拎抗腔葬舷挽必甚勺湛帽淀嚏将窃憎损娘坍镇竿巨甘机酮围晦呛【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,4、效率()水泵的有效功率与轴功率的比值。,5、转速(n)水泵叶轮每分钟的转数。单位:r/min。6、允许吸上真空度(Hs)在保证水泵不发生汽蚀的情况下,水泵吸水口所允许的真空度。单位:m。,播菇猴损痴论余踪椅扇惜足钨泣娟绕框焕脉陈速夯议诺涯纷纹育蚕七恒镁【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,二、离心式水泵的基本方程式 水在水泵的叶轮中的流动情况相当复杂,利用数学方法准确求出压头特性(泵转速一定时,流量与压头之间的关系)是很困难
5、的。只能采用近似方法,使其结果能基本反映实际情况,这就是建立一个理想叶轮模型,其条件为:1、叶轮叶片数目无限多,叶片厚度无限薄;2、介质(水)为理想流体,水泵工作时没有任何损失;3、水的流动是稳定流动;,抛硼蛛撤琼闯稠赶搔矗咸呛履鞠橡嗓悍画泉匀凯城僵峪庸恋胖猫坠孔蕾骆【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,4、水不可压缩(即=常数)(一)水的质点在叶轮内的流动1、表征叶轮的形状的几何参数D1、D2叶轮叶片内缘、外缘直径;r1、r2叶轮叶片内缘、外缘半径;b1、b2叶轮叶片内缘、外缘处的宽度;1、2叶轮叶片内缘、外缘处的叶 片安装角。,支梗枯儿炕统锈狱擦迭牵升旨蝴救雏殆
6、茧叛谐父肺殊纺戎洒茄网凉搏看屈【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,2、水在叶轮中的运动(是一复合运动)可分解为圆周运动和相对运动,两者的合成称为绝对运动。圆周运动 与叶轮圆周速度相同的牵连运动。任意半径处圆周速度u=r;相对运动 介质(水)相对于叶片的运动。当水为理想流体时,叶片无限多,无限薄的情况下,叶片间流道中的流体成为微小流束。流体的每一质点只能沿着流道运动,其轨迹与叶片型线一致。当然,在流道入、出口处的流体质点运动方向也与该处的叶片切线方向一致。在同一半径上的各质点流速是相同的,用相对速度w表示。绝对运动:绝对速度C,烽瞅京猎砒慰旬己歹倦邪抠概竞落玄蚀霍冉
7、把郸哭推臣贞姿译叮课数桶稠【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,3、速度三角形(速度向量图)速度三角形(图73)(以下缀1和2区分入口和出口处的各项参数)参数解释:径向速度 绝对速度在径向方向上的分量。(用Cr表示)旋绕速度 绝对速度在圆周方向上的分量。(用Cu表示)角:与的夹角。角:与反方向的夹角。(与叶片安装角相等)4、各参数之间的关系,定诊魔右夺蛇勘漳氖茄廊冕未悼汤瓣肆垢钉李决豺枕隧健除谤芥歉尘罩蓄【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,笋驻这柑遍迪沮晰目奏海湘靶肾蜘屿掣法艳虞馅斩巷魁铆匈篇妻哺鄙本涅【采矿课件】第七章 矿井排水设备【
8、采矿课件】第七章 矿井排水设备,搓受咽薯语疏捂翼鸡洁塘刁焙矛桑销肿批退孪床洽灯恨绅肃亚宠申侵沼厄【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,(二)基本方程式(离心式水泵的理论压头方程式欧拉方程)理论压头是指理想叶轮转换给流体的压头。一般用HT表示。理想叶轮工作时无损失,它的轴功率Pl等于有益功率,即,又轴功率可以用加于叶轮的外力矩M和叶轮角速度的乘积表示为,恿揩玲瘩亮蛰吃瞻催李换哈视白人翘础剿梁齐苞兜辐茄简寄余寿辞留嗽哈【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,(找出外加力矩M与叶轮参数之间关系后,利用此关系代入上式,即可求出压头HT与叶轮参数之间
9、的关系。为此可利用动量定理。从该定理可知:作用于叶轮上的外力矩应等于每秒钟流经叶轮的流体的动量矩增量。),如图所示,表示理想叶轮中某流体质点由入口处1运动到出口处2的情况,其中虚线表示其绝对运动的轨迹。若QT为为叶轮流量,则每秒钟流经叶轮的流体质量为QT。该流体在叶轮中的动量矩增量可用它的出口处动量矩QTc2l2与入口处动量矩QTc1l1之差表示。由此,层喜孵拆蕊朴维屋梆秒姜抵藐见殷曝颁秩圈洛项猖颜把冰篇泵您堑饲仟揍【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,式中,,m,从基本方程式可以看出:1、水从叶轮中获得的能量,仅与水在叶轮进口及出口的运动速度有关,与水在流道的流动
10、过程无关。对于水泵,在设计叶轮时,通常都是按无预旋设计,即1=90、c1u=0。因此,,m,翁脓赶宛篡欣怠墟治虹档粕界饯堰刺贪落垦检低汉铱芦氢粘合矣营趟垛笆【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,2、压头与叶轮外缘圆周速度u2成正比,u2=D2n/60。所以,当其它条件相同时,叶轮外径越大,转速越高,压头也越高。3、流体所获得的理论压头(扬程)HT与流体种类无关。对于不同流体,只要叶轮进、出口处流体的速度三角形相同,都可以得到相同的HT。压头,即流体在泵中的能量增量可以分解为动能和势能。在涡轮机行业中,称前者为动压,后者为静压。将基本方程式变换为另一种形式后,可看出静
11、压和动压的来源。,代入基本方程式可得:,稽膜犊苞胯耙杯跳想狰继呸贰亚睛滇蚜舔秉解再毯峻运描呻鼎理硫驯泌强【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,表示流体在叶轮中,第一项,,由于绝对速度增加而增加的动能;,第二项,,表示由于离心力,造成的静压增量;,第三项,,表示由于相对速度,降低而使静压增加的量。,染酸礼屿路板秃怀称再谅烹挣帘当附芭圣级陛翌仅编帛栖畅塔庸萧鸵冷驶【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,三、离心式水泵的特性曲线(一)理论扬程特性曲线1、理论流量,,m3/s,s2叶轮出口面积,D2叶轮外径,mb2叶轮出口宽度,mc2r叶轮出口处的
12、径向速度,般搪雀羽净唾佰凸谢刃抄娶门荷眯巩鼎永咒趴胃倘杭汞滴爽窗肤斥叶咨抉【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,2、理论压头特征理论压头HT与理论流量QT之间存在着内在联系。这种联系可以由其出口速度三角形中速度C2r和C2u之间的关系找到。很明显,代入,穆甥弄绞短冗战疲坏镰亡返圾鸭象墒骂蜗诵窍鞠表映亲赔耳后藤肚寿亥始【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,得离心式水泵的理论压头特征方程式:,式中,驯斧脓奸生隙夷姜椒惟提纷疮郊腰附宴走姿蓖九冀澄碗舱海徽黔棕捌亭者【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,3、离心式水泵的
13、理论扬程曲线(1)290,B0,故HT=A-BQT即HT随着QT的增加而减小,是一条下降的直线。,必龙颓极秃物莱纬氮弧蝎褒隐构医郊玉距鸭伶坟攫缆闽者丑仿铲铺冲顶菏【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,4、叶片的型式通常以叶轮转向作为参量,将出口角不同的叶轮分为三种。即290时,前向叶片叶轮。图75所示,由图可以看出,前向叶片的出口绝对速度c2最大,后向叶片的绝对速度c2最小。绝对速度越大,水在泵内流动时的能量损失也越大,效率就越低。所以,前向叶片叶轮的效率较低,后向叶片叶轮的效率较高。因此,在实践中使用后向叶片的叶轮。,仗衷些金擞训捅菩睦疾柑囱腥茨封黔进喳励绸挤篙棚
14、概迂割艇竿缴推作数【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,臀楷寇瘩富叹眶密烙富坛凹娥搪幂屠螺瀑弛渴燎小押惟得壮修钟陋衷澡恐【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,(二)实际特性曲线1、实际扬程特性曲线的定性分析(1)有限叶片的影响(叶片数目有限时对扬程的影响)1)叶片有限时的环流和相对速度的分布相对速度分布:受环流(环流的形成来自流体质点的惯性。)的影响,叶片迎面上的流体质点相对速度减小,背面处的流体质点相对速度加大,形成不均匀的相对速度。(图7-6)形成原因:理想叶轮相对速度的均匀分布与环流合成的结果。,颇益剪澎甸呀俊迈耻躬室撵摔怠署裴案了
15、溃畏驯播修锻搔潞暮预姚不我导【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,汞滑啤忙隐合峦祝舆举抗剁救锹治镁伴羞浚攒瞧酪扒桥玻扩墩札紫苇垃撑【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,2)环流对压头的影响叶片数目有限与无限情况下速度的比较:,绝对速度向叶轮旋转的相反方向偏移。,减小程度用表示,称为环流系数。对于水泵(z叶片数目),一般k=0.60.9。环流对压头的影响:,肘屿黑池禾尹和作镐觅苗抗淌赛丰勇嵌损智祷蜜坪父蛤妈犯氓么慧稠赚乐【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,(2)能量损失(水力损失)的影响叶轮是水泵中唯一传递能量
16、的部件。其它诸如水泵的吸水室、导水圈和返水圈以及压水室等通流部件都是组成水泵必不可少的部分。这些部件或起导流作用或起能量形式的转化作用,不但不会给流体增加能量,反而因存在着各种阻力而消耗能量。流体在叶轮和其它通流部件中流动时的水力损失可归纳为摩擦扩散损失和冲击损失。1)摩擦和扩散损失(图7-7)摩擦损失 指流体在叶轮和其它通流部件中的沿程损失。,切郡袭绊谴瘩翻蔡圭娜蜜矣烫爬季幻羹算冶簿兔驶蛰卑欺歉赛产绅祭轻眉【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,扩散损失 指流体在导向器和泵壳扩散时(将动压转换为静压过程中)的能量损失。,2)冲击损失(图7-7)指流体在水泵全部流动过
17、程中的转弯、扩大和收缩等造成的损失。就叶轮来讲是指流体对叶片入口处的冲击和流量变化时叶轮内的涡流损失。在Q=Qe时,hq=0;,您箩士绅湾褒衍往殉机才低翌笋宏杆迹唉蒸嚏空臼坯德巷坏循棘玄叙呻曲【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,当,时,这种损失出现并与额定流量相差越多损失越大,随流量的平方增加。,即,Kq冲击损失系数。,枣杀亮圈舜谁仲权聊吾亭胃真并益苔用境榜偷耙破基驻苟缘造企酌光贺幅【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,冲击损失分布的原因:由于QQe时,流体以大于叶片安装角的角度冲向叶片,把流体挤压到叶片工作面上并在背面上形成涡流区;当
18、QQe时,流体与叶片相遇时的角度小于叶片安装角,流体被压向叶片迎面,在工作面上形成了封闭的涡流区之故。2、实际特性曲线(1)实际扬程特性曲线解析图图7-8(2)实际特性曲线,闹祟揉柞迷蒲便怔丝踩谬缺挑胡豺簇制喳咕瞳蚜突齐唱豺犊捅乱招村沥于【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,笼跑宵堂曲飘估洒席哟剃译张版涪遂颅沿固缉惦烷强悔硬蘸多赞寸饲拯墩【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,四、比例定律及比转数1、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
19、、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,彼此之间几何相似、运动相似和动力相似的水泵称相似水泵。,密官蛊仓稍食旅铸韦屋严胆形港趣丈杰舆四叙独泼德磊梁辗言础帽乡匪众【采矿课件】第七章 矿井排水设备【采矿课件】第七章 矿井排水设备,1)几何相似(边界相似)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,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
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- 采矿 课件 第七 矿井 排水 设备
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