Струйные аппараты для гидротранспорта зернистых материалов

В струйных аппаратах в качестве рабочей среды используется обычно вода, поступающая с большой скоростью из сопла в приемную камеру. Инжектируемой средой является твердое тело (песок, шлак и др.) или смесь воды и твердого тела. Если допустить равномерность распределения твердой фазы в движущемся потоке жидкости и отсутствие относительной скорости между фазами, то можно воспользоваться соотношениями (5.49) и (5.52), в которых целесообразно заменить u_г на .

Основным уравнением для расчета СА для гидротранспорта зернистых материалов является уравнение характеристики СН (6.1), которое с учетом (5.48), (5.50)–(5.51) преобразуется к виду:

, (7.1)

где ; .

Обычно в струйных аппаратах для гидротранспорта зернистых материалов удельные объемы рабочей, инжектируемой и смешанной жидкостей одинаковы, т. е. u_р = u_нж = u_сж.

В предварительных расчетах струйных аппаратов для гидротранспорта задаются теми же значениями коэффициентов скорости, что и в случае пневмотранспорта. Затем указанные коэффициенты должны быть скорректированы на основе испытания аппаратов в лабораторных или промышленных условиях.

При заданных значениях Dр_р = р_р – р_н и коэффициенте инжекции u оптимальное отношение сечений СН находится из совместного решения уравнений (6.7) и (6.8) или непосредственно из (6.9). Применительно к СА для гидротранспорта уравнение (6.7) записывается в виде

, (7.2)

а коэффициенты a, b и c в уравнении (6.9) имеют вид:

Если задан перепад давлений Dр_с, развиваемый СА, а искомой величиной является достижимый коэффициент инжекциии аппарата, то, предварительно определив и n на основе (6.11) и (6.8), после преобразований (6.10) нетрудно получить

, (7.3)

где ;

; .

Выходное сечение рабочего сопла определяется по (6.12).

Для расчета осевых размеров СА для гидротранспорта могут быть использованы формулы (5.27)–(5.30).

Пример 7.1.. Рассчитать СА для гидротранспорта песка. Производительность аппарата по песку G_т = 30 кг/с. Аппарат должен развивать избыточное давление D р_с = р_с – р_н = 1× 10⁵ Па. Инжектируемой средой является смесь песка и воды . Давление инжектируемой среды р_н = 1 × 10⁵ Па. Располагаемое избыточное давление рабочей воды Dр_р = р_р – р_н = 1 × 10⁶ Па; . Удельный объем воды u_нж = u_сж = u_р = 1·10^–3 м³/кг. Удельный объем песка u_т = 5·10^–4 м³/кг. Коэффициенты j₁ = 0,95; j₂ = 0,875; j₃ = 0,81; j₄ = 0,83 (пример заимствован из [14]).

Согласно (6.11) и (6.8), найдем и n = 0,145.

Достижимый коэффициент инжекции по твердому телу u_т определим по (7.3): а  2,985; b  4,704; c  5,566; u_т  0,789.

Задаваясь рядом значений u_т, построим рабочую характеристику СА (см. рис. 7.1).

Рис. 7.1. Рабочая характеристика D р_с/D р_р = f(u_т) струйного аппарата для гидротранспорта песка: f₃/f_p1 = 6,91; a = 1

Для расчетного режима определим основные сечения аппарата. Согласно формуле (6.12) и с учетом равенства имеем

,

.

Соответствующие диаметры рабочего сопла и камеры смешения равны: d_p1 » 34 мм; d₃ » 89 мм.