Размещено на http://www.allbest.ru/

26

Введение

обогатительный фабрика труба хвостовой

В данной курсовой работе произведем расчет водопроводных сетей, который заключается в выборе диаметров труб и определении потерь напора в трубах при расчетных расходах воды. Рассчитывается высота водонапорной башни и по расчетным расходам и напорам выбирают насосы.

Проектирование хвостового хозяйства обогатительной фабрики включает:

1. Расчет напорного гидротранспорта хвостов;

2. Выбор, обоснование типа хвостохранилища

3. Определение необходимой емкости хвостохранилища.

1. Водоснабжение обогатительной фабрики

1.1 Исходные данные для расчета водопроводной сети

Необходимо произвести расчет водопроводной сети, трассировка которой приведена на рис. 1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

26

Рис. 1. Трассировка водопроводной сети

Из подземного резервуара вода насосной станцией Н подается в водонапорную башню Б, из которой поступает в тупиковую водопроводную сеть, снабжающую водой потребителей в точках 2, 4, 6, 7.

Расходы воды по объектам:

q7 = 40 + 5N = 40 + 5 * 40 = 240, л/с

q2 = 0,25g7 = 0,25 * 240 = 60, л/с

q4 = 0,5g7 = 0,5 * 240 = 120, л/с

q6 = 0,75g7 = 0,75 * 240 = 180, л/с

N - порядковый номер студента в группе, N=40.

Длины участков:

LН-Б = 1000 + 10N = 1000 + 10 * 40 = 1400, м

LБ-1 = 400 + 10N = 400 + 10 * 40 = 800, м

L1-2 = 100 + 2N = 100 + 2 * 40 = 180, м

L5-6 = 100 + 5N = 100 + 5 * 40 = 300, м

L1-3 = 200, м

L3-4 = 50 + 2N = 50 + 2 * 40 = 130, м

L5-7 = 100 + 10N = 100 + 10 * 40 = 500, м

L3-5 = 250, м

Геодезические отметки зданий и сооружений:

Z2 = 22, м;Z4 = 12 +N = 12 + 40 = 52, м;Z6 = 20 +N = 20 + 40 = 60, м;

Z7 = 24 +N = 24 + 40 = 64 м;ZБ = 15 +N = 15+40 = 55, м;ZН = 10 +N = 10 + 40 = 50, м;

Свободные напоры у потребителей:

Нсв.2 = 10 м. вод. ст.;Нсв.4 = 10 м. вод. ст.;

Нсв.6 = 12 м. вод. ст.;Нсв.7 = 14 м. вод. ст.;

1.2 Расчет тупиковой водопроводной сети

1. Определяются расходы воды по участкам.

Расчет ведется от конечных точек.

q5-7 = q7 = 240 л/с , q5-6 = q6 = 180 л/с, q3-5 = q6 + q7 = 180 + 240 = 420 л/с,

q3-4 = q4 = 120 л/с , q1-3- = q6 + q7 + q4 = 180 + 240 + 120 = 540 л/с, q1-2 = q2 = 60 л/с,

qБ-1 = q2 + q4 + q6 + q7 = 60 + 120 + 180 + 240 = 600 л/с.

2. Устанавливаются диаметры труб для отдельных участков сети исходя из расчетных расходов воды. Количество воды м3/с, протекающее по трубопроводу, определяется из уравнения гидравлики

где V- скорость течения жидкости, м/с;

- площадь поперечного сечения потока, м2.

При заполненном трубопроводе площадь поперечного сечения потока равна площади живого сечения трубы, т. е.

где - внутренний диаметр трубы, м.

Тогда

При расчете водопроводной сети важно установить скорость перемещения жидкости в трубопроводе. Изменение скорости (при заданном расчетном расходе) значительно влияет на экономические показатели системы водоснабжения. С одной стороны, чем меньше скорость, тем больше диаметр труб и, следовательно, выше строительная стоимость (капитальные затраты) водопроводной сети, но меньше эксплуатационные расходы. С другой стороны, чем больше скорость воды в трубах, тем больше потери напора на гидравлическое сопротивление и, следовательно, излишние затраты энергии на подъем воды, т.е. эксплуатационные расходы. Существует показатель экономически наиболее целесообразного диаметра трубы, зависящий от соотношения капитальных и эксплуатационных затрат. Это экономический фактор.

В курсовой работе диаметры труб для каждого участка устанавливаются по количеству воды, протекающей по данному участку, по прил. 1[1] при экономическом факторе Э = 0,75, согласно принятому сортаменту и материалу труб.

По приложению 1[1] принимаем стальные трубы:

3. Рассчитываются истинные скорости движения воды в трубе принятого диаметра (м/с) по формуле

,

где - расход воды на участке, м3/с;

- диаметр трубопровода, м.

Проверяется, укладывается ли полученное значение в экономически выгодные скорости движение воды в трубопроводах:

Диаметр трубы, мм до 300 300 - 900более 1000

Скорость воды, м/с 0,6 - 0,9 1,0 - 1,4 1,5 - 1,7

Фактическая скорость не должна превышать рекомендуемые. В противном случае принимается другой стандартный диаметр трубы и пересчитывается фактическая скорость.

входят в рекомендованный диапазон скоростей, а превышают рекомендованные скорости, принимаем другой стандартный диаметр.

Пересчитываем фактическую скорость

4.

5. Определяются потери напора h (м) на трение в водопроводных трубах. Они складываются из потерь напора на прямых участках трубопровода (они связаны с трением слоев воды друг о друга и о стенки трубопровода) и из местных потерь в арматуре, фасонных частях, изгибах и сужениях водного потока и т.п.

Потери напора на прямых участках трубопроводов (м)

где - удельные потери напора в трубопроводе длиной 1 м (гидравлический уклон), м/м;

- длина трубопровода (участка), м.

Гидравлический уклон рекомендуется определять по ''Таблицам для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных водопроводных труб'' [5] или по формуле:

где - удельное сопротивление трубопровода, зависящее от диаметра и шероховатости внутренней поверхности труб, м (табл.1)[1];

- расход воды, м3/с.

Потери напора в местных сопротивлениях принимаются равными 5 - 10% потерь на прямых участках, тогда суммарные потери напора на участках с учетом местных сопротивлений (м) равны:

.

6. Определяются суммарные потери напора от каждого потребителя (точки 2, 4, 6, 7) до водонапорной башни.

Например, потери напора на участке Б-7 равны

7. Рассчитывается необходимая высота водонапорной башни для каждой точки (2, 4, 6, 7).

Например, для точки 7 высота водонапорной башни Н (м) равна:

где - разность геодезических отметок между точкой 7 и водонапорной башней Б, м;

- суммарные потери напора от точки водонапорной башни Б до точки 7с учетом потерь в местных сопротивлениях, м;

- свободный напор воды в точке 7, м.

Аналогичные расчеты производятся для других водопотребителей. Результаты расчетов для каждого участка заносятся в табл. 1.

Для точки 6 высота водонапорной башни H (м) равна:

Для точки 4 высота водонапорной башни H (м) равна:

Для точки 2 высота водонапорной башни H (м) равна:

Высота водонапорной башни принимается по максимальному значению .

Таблица 1. Расчет высоты водонапорной башни

Обозначение участка	Расход воды на участке q, л/с	Длина участка L, м	Диаметр трубы D, мм	Скорость воды Vрасч., м/с	Гидравлический уклон i, м/м	Потери напора на участке hтр, м	Потери напора на участке с учетом местных сопротивлений h, м	Суммарные потери напора от потребителя до башни HБ-К, м	Разность геодезических отметок, ZБ - ZК, м	Свободный напор Нсв., м. вод.ст.	Высота водонапорной башни НБ, м
5-7	240	500	500	1,22	0,0036	1,8	1,98	5,038	9	14	28,038
5-6	180	300	450	1,13	0,0035	1,05	1,155	4,213	5	12	24,213
3-5	420	250	700	1,09	0,002	0,5	0,55
3-4	120	130	350	1,25	0,0059	0,77	0,847	3,355	-3	10	10,355
1-3	540	200	700	1,4	0,0034	0,68	0,748
1-2	60	180	300	0,85	0,0034	0,61	0,671	2,431	-33	10	-20,569
Б-1	600	800	800	1,19	0,002	1,6	1,76

8. Аналогично производится расчет водовода Н - Б. По количеству воды, протекающему по водоводу, (оно равно ) определяется диаметр трубы, рассчитывается фактическая скорость движения воды и суммарные потери напора на участке Н - Б с учетом местных сопротивлений НН-Б

НН-Б = 1,1hч,

где hч - потери напора на участке Н - Б, м.

9. Определяется напор насоса для подачи воды из источника в бак водонапорной башни по формуле

Нм = НН-Б + НБ + ZБ - ZH + hизл. + hБ +hвс.,

где Нм - манометрический напор насоса, м. вод. ст.;

НН-Б - потери напора в нагнетательном трубопроводе (на участке Н - Б);

НБ - высота водонапорной башни от поверхности земли до дна бака, м;

ZБ-ZH - разность геодезических отметок между водонапорной башней и насосной станции,м;

hизл. - напор свободного излива на конце трубопровода, принимается равным 0,5 1,5м;

hБ - высота воды в баке водонапорной башни, принимается равной 3 - 5 м;

hвс. - потери напора во всасывающем трубопроводе, м.

Потери напора во всасывающем трубопроводе определяются по формуле:

где - гидравлический коэффициент сопротивления трубопровода, принимается по табл.3;

- эквивалентная длина арматуры, м, принимается по табл.4.[1] Арматура включает включает приемную сетку с клапаном , нормальное колено, переходной патрубок;

- длина всасывающего трубопровода, принимается равной 10 м;

- диаметр всасывающего трубопровода

,

где - диаметр водовода Н - Б, м;

g - ускорение свободного падения, м/с2,

Q - количество воды, проходящее через насос, м3/с. Оно равно qН-Б=qБ-1.

Нм = НН-Б + НБ + ZБ - ZH + hизл. + hБ +hвс = 3,146 + 28,038 + 55 - 50 + 1 + 4 + 0,08 = 41,264м.вод.ст

По требуемым расходу (Q, м3/ч) и напору (Нм, м. вод. ст.) по каталогу насосов подбирается подходящий центробежный насос и приводится его техническая характеристика табл.2.

Для перекачки чистой воды с температурой до 85°С широко применяются консольные центробежные насосы типа К и насосы типа Д. Технические характеристики насосов типа К и Д приведены в прил. 5 - 8. Примем к установки насос Д 2500-62.

Таблица 2. Технические характеристики центробежного насоса Д 2500-62

Подача Q,м3/ч	Напор Н, м.вод.ст.	Частота вращения вала n, мин-1	Мощность электродвигателя N, кВт	КПД ,%
2500	62	980	500	87

2. Хвостовое хозяйство обогатительной фабрики

2.1 Исходные данные для расчета

На основании практики работы Сибайской обогатительной фабрики и литературных данных принимаются следующие исходные данные:

1) Минеральный и гранулометрический состав твердого приведены в таблице 3: средневзвешенная крупность частиц твердой фазы ;

2) Отношение Ж:Т в хвостах по технологии, ;

3) Производительность фабрики по хвостам , :

;

;

4) Плотность хвостовой пульпы :

;

5) Плотность твердого в пульпе

;

6) Расстояние транспортирования хвостов, м:

Геодезическая отметка сбросного отверстия пульпопровода на месте выпуска хвостов (геодезическая отметка хвостохранилища)

м.

Z7 - геодезическая отметка главного корпуса фабрики, принять по исходным данным для расчета тупиковой водопроводной сети (п. 1.1).

Расчет систем напорного гидравлического транспорта заключается в определении критической скорости потока, диаметра трубопровода, гидравлического уклона и необходимого напора для транспортирования пульпы. По результатам расчета производится выбор грунтовых или песковых насосов.

Гидротранспорт пульпы происходит при скорости потока V, равной или большей критической скорости Vкр.. Под критической скоростью пульпы подразумевают скорость, при которой еще происходит перемещение твердых частиц без отложения неподвижного слоя на нижней стенке трубы. Основной целью расчета гидравлического транспорта является выбор такого стандартного диаметра трубопровода, при котором движение гидросмеси (при заданном расходе и консистенции пульпы, гранулометрическом составе хвостов) происходит при скорости равной или выше критической, характеризующейся минимальными потерями на трение.

До настоящего времени отсутствует универсальная методика расчета гидравлического транспорта. Предложено несколько эмпирических формул для определения критической скорости потока, пользоваться которыми рекомендуется при определенных характеристиках гидросмеси(табл. 9)[1].

В этих формулах приняты следующие обозначения:

- диаметр трубопровода, м;

- гидравлическая крупность хвостов, определяемая по прил. 2, м/с;

- коэффициент неоднородности твердых частиц;

- диаметры твердых частиц, соответствующие 10 и 90 %-ному выходу их по минусу (определяются по суммарной гранулометрической характеристики хвостов по минусу);

- плотность воды, т/м3;

- плотность пульпы, т/м3;

- плотность твердой фазы в пульпе, т/м3;

- объемная консистенция гидросмеси.

;

- средневзвешенный коэффициент или коэффициент транспортабельности. .

Таблица 3. Гранулометрическая характеристика хвостов

-0,007	26,9	26,9	100
-0,014+0,007	12,3	39,2	73,1
-0,028+0,014	34,8	74	60,8
-0,044+0,028	20,4	94,4	26
-0,074+0,044	4,8	99,2	5,6
+0,074	0,8	100,0	0,8
Итого:	100,0



Рис.2. Гранулометрическая характеристика хвостов

По гранулометрической характеристике хвостов (рис.2.): ,

Гидравлическая крупность хвостов при :

Принимаем стандартный диаметр трубопровода

Рассчитывается критическая скорость по формуле (при соблюдении условий 2,7-3,2 т/м?;

):·

2.2 Расчет напорного гидротранспорта хвостов обогатительной фабрики

1. Ориентировочно принимается стандартный диаметр трубопровода в пределах 300 - 600 мм. При принятом диаметре рассчитывается критическая скорость потока по одной из формул, приведенных в табл. 7[1], в зависимости от диапазона крупности твердой фазы и ее плотности.

2. При полученной критической скорости пересчитывается диаметр трубопровода , м по формуле

где - расход гидросмеси (хвостовой пульпы), м3/с.

Полученное значение округляется до ближайшего стандартного диаметра трубы .

3. Рассчитывается фактическая скорость движения пульпы , м/с в трубопроводе принятого диаметра

Полученная фактическая скорость движения хвостовой пульпы должна быть в 1,1 - 1,2 раза больше критической, т.е. должно соблюдаться соотношение . Соотношение соблюдено , (принимаем стандартный диаметр ).

4. Удельные потери на трение при гидравлическом транспорте в напорных пульпопроводах для мелкозернистых частиц (dср< 0,1 мм при гn 1,5 т/м3, Vфакт 1,25 м/с) определяются по формуле



где и - удельные потери напора (гидравлический уклон) соотвественно для гидросмеси (пульпы) и воды, когда вода движется с той же скоростью, что и гидросмесь, м/м.

Удельные потери напора в трубопроводе при движении чистой воды определяются по формуле Дарси

где Vср - средняя по сечению скорость потока, м/с;

- диаметр трубопровода,м;

- коэффициент сопротивления трубопровода;

- ускорение свободного падения, м/с2.

Коэффициент сопротивления трубопровода для новых стальных труб, отшлифованных твердыми частицами, определяется по формуле

где - число Рейнольдса;

- коэффициент кинематической вязкости однородной жидкости (для воды = 1·10-6 м2/с при t = 200 C).

5. Определяются потери напора по длине пульпопровода м

где L - длина напорного пульпопровода, м.

6. Рассчитываются суммарные потери напора при движении пульпы в напорном трубопроводе и в арматуре, расположенных в насосной станции, , м:

где - суммарный коэффициент гидравлических сопротивлений в фасонных частях и арматуре; подбирается по справочной литературе. В данной работе арматура насосной включает две задвижки, два колена и обратный клапан. Для обратного клапана значение принимается по табл. 11[1], в зависимости от диаметра трубопровода (=2,1).

7. Рассчитывается манометрический напор насоса для гидравлического транспортирования хвостов:

где -необходимый манометрический напор насоса, м.вод. ст.;

- коэффициент запаса на случай образования слоя заиления после остановки пульпопровода, ;

- потери напора по длине пульпопровода, м;

- потери напора в местных сопротивлениях по трассе пульпопровода, ;

- суммарные потери напора в трубопроводах и арматуре в здании насосной станции, м;

- потери напора на геодезический подъем, м;

- разность геодезических отметок между осью насоса в главном корпусе и осью пульпопровода на месте выпуска хвостов в хвостохранили

м.м.

Берем знак (-), так как хвостохранилище находится ниже хвостового зумпфа главного корпуса.

По расходу хвостовой пульпы м3/ч и требуемому напору м.вод.ст. подбирается грунтовый насос. Характеристики грунтовых и песковых насосов, изготовляемых серийно отечественной промышленностью, приведены в [1,2] и в прил. 9 - 12.

Технические характеристики грунтовых насосов приведены при работе их на воде, поэтому перед окончательным выбором грунтового насоса необходимо произвести пересчет значений и на воду. Следует иметь ввиду, что при работе на пульпе напор, развиваемый насосом, и КПД снижаются, а мощность возрастает.

Для пересчета характеристик с пульпы на воду (или наоборот с воды на пульпу) рекомендуется применять формулы:

Мощность (кВт) на валу насоса определяется по формуле

где - КПД насоса, доли ед.;

гn в кг/м3;

= 1,1 - коэффициент запаса

- ускорение свободного падения, м/с2.

где и- подача насоса при работе соответственно на воде и пульпе, м3/ч;

R - отношение Ж :Т по массе (разжижение);

и - напор при работе насоса соответственно на воде и пульпе, м.вод.ст.;

и - плотность воды и пульпы, т/м3;

и - потребляемая насосом мощность при работе соответственно на воде и пульпе,кВт.

Мощность электродвигателя, непосредственно соединенного с валом насоса, определяется по формуле:

.

По найденным значениям окончательно подбирается грунтовый насос по приложениям 9 - 12[1] и электродвигатель к нему, и приводится его техническая характеристика.

Принимаем к установки грунтовый насос ГрТ 400/40 и электродвигатель к нему АО3-315М-6.

Таблица 4. Техническая характеристика грунтового насоса

Тип или марка	Подача Q, м?/ч	Напор Н, м.вод.ст.	Электродвигатель	Частота вращения вала n, мин	КПД,%
			тип	Мощность N, кВт
ГрТ 400/40	400	40	АО3-315М-6	132	985	64

2.3 Обоснование типа и расчет хвостохранилища

Хвостохранилище Сибайской обогатительной фабрики (с учетом дальнейшего наращивания), наливное, косогорного типа. Предназначено для складирования отходов обогащения медных и медно-цинковых руд флотационным методом и осветления жидкой фазы пульпы с использованием ее в оборотном водоснабжении.

Хвостохранилище обогатительной фабрики представлено тремя отсеками (1, 2 и 3).

Участок размещения гидротехнических сооружений хвостохранилища находится в 1,0 км к югу от промплощадки СОФ, в ~ 0,15 км от правого берега р. Карагайлы.

При проектировании хвостового хозяйства подсчитывается необходимая емкость хвостохранилища.

Необходимая емкость хвостохранилища , м3 подсчитывается по формуле:

где - годовая масса сухих хвостов, т/год;

- число лет эксплуатации фабрики, принимаем n=55 лет;

- объемная плотность сухих хвостов, т/м3.

При определении емкости бассейна необходимо учитывать коэффициент его заполнения, который обычно принимается равным 0,8.

Проект хвостового хозяйства обогатительной фабрики разрабатывается из расчета эксплуатации месторождения не менее 20 лет с учетом перспективы развития предприятия на последующие 10 лет.

Объемная плотность сухих хвостов может быть рассчитана по формуле:

где - плотность твердой фазы хвостов, т/м3;

- пористость хвостов, = 0,45 0,65.

Объемная плотность сухих хвостов может быть принята по данным практики (см. табл.4.9 [2]).

Площадь хвостохранилища , м2 подсчитывается исходя из условий среднегодовой интенсивности намыва по формуле:

где - интенсивность намыва хвостов в год, м/год.

Интенсивность намыва рекомендуется принимать:

- для северных районов - 0,8 1,25 м/год;

- для средней полосы -1,25 2 м/год;

- для южных районов - 2,5 3 м/год;

- для горных районов при овражном типе хвостохранилища 3 6 м/год.

Интенсивность намыва хвостов можно принимать по данным практики, табл. 4.9 [2].

Принимаем Т=2,5 м/год.

Заключение

В курсовой работе были приобретены практические навыки по расчету водопроводных сетей для снабжения фабрики промышленной водой, пульпопроводов для перекачки хвостов обогащения в хвостохранилище и геометрических размеров хвостохранилища. В результате был подобран грунтовый насос ГрТ 400/40 и электродвигатель к нему мощностью 132 кВт для перекачки хвостов в хвостохранилище, площадь которого составляет м?, а необходимая емкость для него м?. Так же для перекачки чистой воды с температурой до 85был принят к установки центробежный насос Д 2500-62.

Список литературы

1. Горлова О.Е. Фадеева Н.В. Методические указания по выполнению курсовой работы «Водоснабжение и хвостовое хозяйство обогатительных фабрик» по дисциплине «Вспомогательные процессы» для студентов специальности 130405 дневной и заочной форм обучения - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2008. - 46 с.

2. Справочник по проектированию рудных обогатительных фабрик.- кн. 2 /Г.И. Адамов, В.Ф. Богданов, Б.П. Бутусов и др.; Под ред. О.Н. Тихонова.- М.:Недра, 1988.- 341 с.

3. Батаногов А.П. Водовоздушное хозяйство обогатительных фабрик.-М.: Недра, 1984.-295 с.

Размещено на Allbest.ru