Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время одной из главных задач интенсификации народного хозяйства является разработка и внедрение ресурсосберегающих технологий, а также высокоэффективных прогрессивных устройств, всесторонне отвечающих современным требованиям практики при пиротехническом и мелиоративном строительстве, реконструкции и техническом обслуживании систем мелиорации.
Большой интерес, благодаря своим качествам, представляют гидроэлеваторы.
Гидроэлеваторы нашли широкое применение в совершенно различных отраслях народного хозяйства: в химической, нефтяной, газовой, пищевой, золотодобывающей и т.д.
Достойное место гидроэлеваторы занимают и в гидротехническом и мелиоративном строительстве. Они используются при возведении плотин намывным способом. Именно таким способом возведены земляные плотины, составляющие основную часть крупных гидроузлов бывшего СССР (Минге-чаурская, Цимлянская, Куйбышевская, Волгоградская и т.д.).
Гидроэлеваторы успешно используются при гидромеханизации мелиоративных работ: для очистки каналов; вскрытия толщи земли; транспорта наносов, двухфазных жидкостей; понижения уровня грунтовых вод при строительстве в песках-плывунах; очистки шахтных колодцев, скважин, водоемов и других обводнительных сооружений от наносов; гидротранспорта пульпы и т.д.
Выполнение земляных работ гндромеханнзированным способом при гидротехническом и мелиоративном строительстве требует использования эффективных технологий эжекторного грунтозабора с применением гидроэлеватора. Как показывает многолетний опыт эксплуатации эжекторных устройств на практике, эффективная их работа зависит от многих факторов, в том числе и от того, как подводится водогрунтовая среда к всасывающему патрубку гидроэлеваторных установок. В рассматриваемой работе тангенциальный (вихревой) подвод всасываемой среды является принципиально отличительным способом, ранее не исследованным в достаточной степени. Существует множество конструкций гидроэлеваторов, применяемых на практике, в которых способ подачи всасываемой среды в приемную камеру гидроэлеватора прямоточный, без закрутки. Тангенциальный забор всасываемой среды достаточно эффективно используется при гидротранспорте пульпы из песко-вого отверстия вакуум-гидроциклона с помощью эжекторных устройств, при гидротранспорте пульпы при разработке грунта с циклонным размывающим насадком и т.д.
Закрутка всасываемого потока влияет на механизм движения жидкости в камере, на процессработы гидроэлеватора, на его геометрические параметры и рабочие характеристики.
Как известно, закрученный поток характеризуется принципиально отличающимися от осевого течения свойствами:
)
- имеет, помимо осевой, вращательную и радиальную составляющие ско
рости;
высокий уровень турбулентных пульсаций;
- активное воздействие центробежных сил на поток и т.д.
Псходп из вышеизложенного, исследование гидравлических и конструктивных параметров гндроэлеватора с закруткой всасываемой среды представляет большой научнын и практический интерес, что и определило постановку экспериментальных и теоретических исследований.
1 Іель и задачи исследования. Целью работы является установление рационального режима работы гидроэлеваторов с тангенциальным подводом всасываемой среды, применяемых в гидротехническом и мелиоративном строительстве и разработка методики их расчета. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
оценка эффективных способов повышения работоспособности гидроэлеваторов;
разработка новых конструкций гидроэлеваторов с высоким коэффициентом эжекции;
теоретическое исследование влияния закрутки всасываемого потока на
гидравлические параметры гидроэлеватора и на процесс всасывания;
гидравлические исследования типового гидроэлеватора с прямоточным подводом рабочего и всасываемого потоков;
гидравлические исследования гидроэлеватора с тангенциальным подводом всасываемой среды и сравнение полученных результатов с результатами исследований типового гидроэлеватора;
разработка методики расчета гидроэлеваторов с тангенциальным подводом всасываемого потока, применяемых в гидротехническом и мелиоративном строительстве.
Научная новизна.
-
Разработаны новые конструкции гидроэлеваторов с закруткой всасываемого потока.
-
Дано теоретическое обоснование влияния закрутки всасываемой среды на гидравлические параметры потока в гндроэлеваторе и процесс всасывания.
-
На основе анализа результатов экспериментальных исследований выявлено преимущество гидроэлеватора с тангенциальным (вихревым) подводом всасываемой среды по сравнению с существующими конструкциями гидро-элеиаторов с прямоточным подводом всасываемой среды.
-
Разработана методика гидравлического и инженерного расчета гидро-элсваторов с тангенциальным подводом всасываемой среды.
Практическая ценность. Предложены новые конструкции гидроэлеваторов с закруткой всасываемого потока, превосходящие по своим рабочим характеристикам существующие типовые гидроэлеваторы с прямоточным подводом рабочего и всасываемого потоков. Определены оптимальные параметры гид-роїлсваторов с тангенциальным подводом всасываемой среды. Разработанная методика расчета гидроэлеватора с тангенциальным подводом всасываемой среды доведена до конкретного ее практического использования. Предложен-
ные конструкции гидроэлеваторов отличаются большой производительностью, более высоким коэффициентом полезного действия, позволяют сократить энергозатраты, рациональнее использовать водные ресурсы, гарантировать надежную работу установок, в состав которых они входят.
Реализация работы. На основе результатов исследований разработана научно обоснованная методика инженерного расчета гидроэлеваторов с тангенциальным подводом всасываемой жидкости. Методика расчета и конструкция гндроэлеватора с тангенциальным подводом всасываемой среды внедрены в АО «Акбакайский ГОК».
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались в 1985-1998 гг. на научных конференциях Жамбылского Гидромелноративно-строительного института, III Межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Проблемы научного обеспечения повышения эффективности сельскохозяйственного производства» (Бишкек, 1992), на Международной научно-технической конференции «Водные ресурсы: экологические аспекты их использования и охраны» (Жамбыл, 1996),,научно-практической конференции «Вклад молодых ученых и специалистов в ускорение научно-технического прогресса» (КазНИИВХ, Жамбыл, 1998 г.), на научно-практической конференции ТарГУ, посвященной 100-летию К.И. Сатпаева (Тараз, 1999 г.).
Публикация работы. По теме диссертации опубликовано девять статей, шесть технических решений признаны изобретениями, на которые получены авторские свидетельства СССР, патенты Российской Федерации и Республики Казахстан.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 120 страницах текста, состоит из введения, пяти глав, выводов и заключения, иллюстрируется 67 рисунками, содержит 2 таблицы.
Список использованной литературы включает 112 наименований отечественных и зарубежных авторов.
