Гидромеханизация
Параметры гидросмеси
Плотность гидросмеси, объёмная и массовая концентрации, отношение Ж:Т, производительность по грунту через удельный расход воды.
Физический смысл
Гидросмесь — это вода со взвешенными частицами грунта. Её плотность лежит между плотностью воды и плотностью твёрдых частиц и растёт с концентрацией. Объёмная концентрация показывает долю объёма, занятую грунтом, массовая — долю массы; обе связаны через плотности и однозначно пересчитываются друг в друга.
По концентрации
Формулы
Исходные данные
| Величина | Ед. | По умолчанию |
|---|---|---|
| Объёмная концентрация твёрдого, Cv Доля объёма твёрдых частиц в объёме гидросмеси. Обычно: земснаряды и гидромониторы 0,05–0,2; хвосты до 0,3 | доля | 0,1 |
| Плотность твёрдых частиц, ρт Плотность минеральных частиц грунта (без пор). Обычно: пески и глины 2,6–2,75; руды 3–5 т/м³ | т/м³ | 2,65 |
| Плотность воды, ρв Плотность несущей жидкости. Обычно: ≈ 1,0 т/м³ | т/м³ | 1 |
Результаты
| Величина | Ед. | В примере |
|---|---|---|
| Плотность гидросмеси, ρг ρг = ρв + Cv·(ρт − ρв). | т/м³ | 1,165 |
| Массовая концентрация, Cw Доля массы твёрдого в массе гидросмеси: Cw = Cv·ρт/ρг. | доля | 0,2275 |
| Отношение Ж:Т по массе Масса воды на единицу массы твёрдого: (1 − Cw)/Cw. | 3,396 |
Пример расчёта со значениями по умолчанию — 3 шага
Плотность гидросмеси: 1,165 т/м³
Массовая концентрация: 0,2275 (22,747 %)
Отношение Ж:Т по массе: 3,396 : 1
Допущения
- Двухфазная смесь «вода + твёрдые частицы» без воздуха.
По плотности
Формулы
Исходные данные
| Величина | Ед. | По умолчанию |
|---|---|---|
| Плотность гидросмеси, ρг Плотность гидросмеси по замеру (плотномер, весовой способ). Обычно: 1,05–1,35 т/м³ | т/м³ | 1,15 |
| Плотность твёрдых частиц, ρт Плотность минеральных частиц грунта (без пор). Обычно: пески и глины 2,6–2,75; руды 3–5 т/м³ | т/м³ | 2,65 |
| Плотность воды, ρв Плотность несущей жидкости. Обычно: ≈ 1,0 т/м³ | т/м³ | 1 |
Результаты
| Величина | Ед. | В примере |
|---|---|---|
| Объёмная концентрация, Cv Cv = (ρг − ρв)/(ρт − ρв). | доля | 0,09091 |
| Массовая концентрация, Cw Доля массы твёрдого в массе гидросмеси: Cw = Cv·ρт/ρг. | доля | 0,2095 |
| Отношение Ж:Т по массе Масса воды на единицу массы твёрдого: (1 − Cw)/Cw. | 3,774 |
Пример расчёта со значениями по умолчанию — 3 шага
Объёмная концентрация: 0,09091 (9,091 %)
Массовая концентрация: 0,2095 (20,949 %)
Отношение Ж:Т по массе: 3,774 : 1
Допущения
- Двухфазная смесь «вода + твёрдые частицы» без воздуха.
По расходу воды
Формулы
Исходные данные
| Величина | Ед. | По умолчанию |
|---|---|---|
| Удельный расход воды, q Объём воды на разработку и транспортирование 1 м³ грунта в целике. Обычно: 3,3–12,6 м³/м³ при гидромониторном размыве; при подаче землесосами — больше | м³/м³ | 8 |
| Пористость грунта, m Доля объёма пор в объёме грунта в целике. Обычно: гравий 0,25–0,3; песок 0,3–0,4; супесь 0,4–0,45; суглинок 0,45–0,5; глина 0,5–0,6 | доля | 0,35 |
| Плотность твёрдых частиц, ρт Плотность минеральных частиц грунта (без пор). Обычно: пески и глины 2,6–2,75; руды 3–5 т/м³ | т/м³ | 2,65 |
| Плотность воды, ρв Плотность несущей жидкости. Обычно: ≈ 1,0 т/м³ | т/м³ | 1 |
| Расход гидросмеси, Qг Подача землесоса (грунтового насоса) по гидросмеси. Обычно: по характеристике насоса | м³/ч | 2000 |
Результаты
| Величина | Ед. | В примере |
|---|---|---|
| Плотность гидросмеси, ρг ρг = [ρт·(1 − m) + q·ρв]/(1 − m + q). | т/м³ | 1,124 |
| Объёмная концентрация, Cv Cv = (1 − m)/(1 − m + q). | доля | 0,07514 |
| Производительность по грунту, Qт Объём грунта в целике: Qт = Qг/(1 − m + q). | м³/ч | 231,214 |
| Расход воды, Qв Qв = q·Qт. | м³/ч | 1849,711 |
Пример расчёта со значениями по умолчанию — 3 шага
Плотность гидросмеси: 1,124 т/м³ (Cv = 0,07514)
Производительность по грунту в целике: 231,214 м³/ч
Расход воды: 1849,711 м³/ч
Допущения
- Баланс объёмов: 1 м³ грунта в целике даёт (1 − m) м³ твёрдого; вся вода гидросмеси учтена в q.
Куда использовать результат
- Плотность гидросмеси, ρг → Потери напора в пульповоде . Потери напора на гидросмеси зависят от её плотности.
- Плотность гидросмеси, ρг → Мощность грунтового насоса . Мощность насоса пропорциональна плотности гидросмеси.
- Плотность гидросмеси, ρг → Пульповод: скорость и диаметр («Критическая (Кнороз)»). Критическая скорость по Кнорозу зависит от консистенции гидросмеси.
- Массовая концентрация, Cw → Баланс пульпы («Найти воду»). По массовой концентрации находят расход воды.
В приложении после расчёта появится блок «Использовать дальше» — значение подставится само.
Источники
- Нурок Г.А. Процессы и технология гидромеханизации открытых горных работ: учебник для вузов. — 3-е изд. — М.: Недра, 1985. — 471 с. — Гидромониторная разработка, землесосы, гидротранспорт, гидроотвалы; удельные расходы воды по группам грунтов.
- Ялтанец И.М. Проектирование открытых гидромеханизированных и дражных разработок месторождений: учеб. пособие для вузов. — 3-е изд. — М.: Изд-во МГГУ, 2003. — 758 с. — Гидромониторный размыв, гидротранспорт (формулы Кнороза, ВНИИГ, Смолдырева), земснаряды, производительность драг.
- Пособие по проектированию гидравлического транспорта (к СНиП 2.05.07-85). — М.: Стройиздат, 1988. — 40 с. — Расход и плотность гидросмеси, критическая скорость, потери напора.
- ЕНиР. Сборник Е2. Земляные работы. Вып. 2. Гидромеханизированные земляные работы. — М.: Стройиздат, 1987. — 92 с. — Группы грунтов по трудности разработки, удельные расходы воды и напоры (табл. 17–18). Не действует, используется как справочный.