Вып. 1(41), 2016

УДК 656.342.071.8

Обоснование рациональной скорости потока воды в нагнетательных трубопроводах шахтных водоотливных установок 

Дмитриев В. Т., Тимухин С. А., Дмитриев С. В., Тимухин А. С.

В статье на основе принципов классической механики выполнен анализ затрат энергии при транспортировании потоков воды в нагнетательных трубопроводах шахтных водоотливных установок. Получены зависимости полной энергии потока воды в функции скорости движения воды в трубопроводе. Рассмотрены особенности энергетики режима холостого хода насосной установки. Показано, что в этом режиме работа в трубопроводе не совершается, однако расход энергии имеет место. Он пропорционален, в том числе, времени поддержания этого режима и высоте столба, удерживаемой в трубопроводе воды.

На основе выполненного анализа установлены оптимальные по критерию энергозатрат значения скоростей движения воды в трубопроводах и рекомендованы их рациональные значения, существенно превышающие рекомендованные в настоящее время. Можно сделать вывод, что повышение скоростей воды в трубопроводах приведет к повышению эффективности водоотливных установок, поскольку снижаются как эксплуатационные (энергетические), так и капитальные затраты.

С учетом полученных результатов предложено увеличение рекомендуемых рациональных скоростей движения воды в трубопроводах с 2–3 м/с до 4–6 м/с.

Конечно, отрицательным последствием увеличения скоростей потока воды в нагнетательных трубопроводах является повышение величины гидравлического удара. Однако его снижение до требуемых значений может быть достигнуто простым увеличением числа обратных клапанов на трубопроводе или применением других, более совершенных технических средств. При этом некоторое увеличение сопротивления трубопроводной линии в диапазоне скоростей 4–6 м/с не окажет существенного влияния на энергетические затраты при перемещении по ней воды. Последнее вытекает из анализа зависимостей расхода электроэнергии в функции скоростей движения воды.

Ключевые слова: потенциальная энергия; кинетическая энергия; полная гидравлическая энергия; расход воды; потери напора; удельная теплоёмкость; скорость потока воды; коэффициент потерь.

 

ЛИТЕРАТУРА

Веселов А. И. Рудничный водоотлив. Свердловск, 1956. 532 с.

Попов В. М. Рудничные водоотливные установки. 2-е изд., перераб. и доп. М., Недра, 1983. 304 с.

Оценка энергетической эффективности шахтной водоотливной установки с учетом фактора времени / Тимухин С. А. [и др.] // Изв. УГГУ. 2005. Вып. 20. С. 74–77.