Пример расчета гидротранспортной установки

Исходные данные

Гидротранспортная установка предназначена для подачи корма на свиноферму, количество свиней k = 2 500; кормление двухразовое (n = 2), продолжительность каждого кормления t = 1 ч. Суточный рацион кормления на одно животное включает смесь комбикорма, масса М₁= 2,5 кг, и запаренного картофеля, масса М₂ = 3,5 кг. Влажность исходных материалов соответственно W₁ = 13,5 % и W₂ = 80 %. Влажность кормосмеси W_с = 80 %. Длина трубопровода l = 200 м, высота подъема кормосмеси Н = 5 м.

Требуется определить диаметр трубопровода и подобрать насос.

Порядок расчета

1.Определяется масса воды М_в, которую необходимо добавить в исходные материалы для получения необходимой влажности кормосмеси по формуле:

. (7.14)

В данном примере:

2. Вычисляется масса кормосмеси, приходящаяся на одно животное:

q = M₁ + М₂ + М_в = (2,5 + 3,5 + 8,3) = 14,3 кг.

3. По справочным данным, например, таблица 7.5, находятся параметры, характеризующие физические свойства гидросмеси, или с помощью общеизвестных соотношений: плотность ρ =1070 кг/м³, удельный вес γ = 10,3 кН/м³, динамический (структурный) и кинематический коэффициенты вязкости μ= 0,8 Па · с, υ = 7,6 × 10^-4 м²/с, напряжение начального сдвига τ₀ = 3,8 Па.

4. Определяется по формуле 7.6 пропускная способность (производительность) гидротранспортной установки:

5. Намечается скорость движения кормосмеси в трубопроводе, при которой отсутствует прилипание смеси к стенкам, а потери давления по возможности минимальны. С учетом сказанного примем υ = 1 м/с = 10 дм/с.

Далее с помощью уравнения неразрывности вычисляется площадь поперечного сечения трубопровода, и затем соответствующий диаметр:

;

d = 0,775 дм = 77,5 мм.

Принимаем ближайшее стандартное значение (приложение 9):

d = 83 мм; S = 0,541 дм².

6. Применяя уравнение неразрывности, находим фактическую скорость движения кормосмеси в трубопроводе:

7. Находится число Рейнольдса:

,

вычисляется обобщенное число Рейнольдса по формуле (7.8):

определяется коэффициент гидравлического трения:

.

8. Находятся потери давления в трубопроводе по формуле (7.9):

9. Определяется потребное давление насосной установки (7.11):

р_г.у = γ · Н + ∆р = 10,3 × 5 м + 765 = 817 кПа ≈ 0,82 МПа.

Таким образом, расчетными параметрами, необходимыми для подбора насоса, являются расход Q_р = 4,72 л/с; потребное давление р_р = 0,82 МПа; влажность гидросмеси η = 80 %.

10. Выбираем насос IВ 20/10 и строим рабочие характеристики выбранного насоса при влажности кормовой смеси W_с = 80 %, (рисунок 7.9).

11. Строим кривую сопротивления трубопровода гидротранспортной установки, повторив пункты примера 7, 8, 9. Полученные расчеты сводим в таблицу 7.6.

Таблица 7.6 — Параметры, характеризующие гидротранспортную установку

Q, л/с	3	4	5	Qр = 4,73
рг.у, МПа	0,56	0,66	0,86	0,83

12. По рабочей точке насоса с параметрами:

Q_р = 4,4 л/с = 0,0044 м³/с, р_р = 0,79 МПа = 790 кПа, η_р = 0,62

определяем мощность, необходимую на привод насоса:

Рисунок 7..3 — Схема пневматической установки: 1 — смеситель; 2 — компрессор; 3 — ресивер; 4 — бункер; 5 — кормушка; 6 — кормопровод; 7 — продувочный котел

Рисунок 7.4 — Схема насосной установки: 1 — смеситель; 2 — насос; 3 — кормопровод; 4 — бункер; 5 — кормушка

Рисунок 7.5 — Рабочие характеристики центробежного насоса 4НФ для кормосмеси

Примечание: в % указана влажность кормосмеси

Рисунок 7.6 — Рабочие характеристики насоса 5ФВ-6 для навоза

Примечание: в % указана влажность навоза

Рисунок 7.7 — Напорные характеристики насоса IВ 20/10 для кормосмеси

Примечание: в % указана влажность кормосмеси. Частота вращения вала рабочего колеса n = 1450 мин^–1

Рисунок 7.8 — Напорные характеристики насоса IВ 20/5 для кормосмесей

Примечание: в % указана влажность кормосмеси. Частота вращения вала рабочего колеса n = 1450 мин^–1

Рисунок 7.9 — Рабочие характеристики насоса IВ 20/10 при влажности кормосмеси W_с = 80 %