Влияние характеристик аэросмеси на технологические параметры пневмотранспортирования закладочными установками эжекторного типа
Статья направлена на изложение результатов получения новых зависимостей в методах расчета параметров пневмотранспортирования горной породы закладочными установками эжекторного типа. В теоретической части исследования основное внимание уделялось особенностям взаимодействия потоков аэросмеси в...
Збережено в:
| Дата: | 2013 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2013
|
| Назва видання: | Геотехническая механика |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/59611 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Влияние характеристик аэросмеси на технологические параметры пневмотранспортирования закладочными установками эжекторного типа / С.Н. Пономаренко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 109. — С. 52-62. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-59611 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-596112014-04-10T03:01:35Z Влияние характеристик аэросмеси на технологические параметры пневмотранспортирования закладочными установками эжекторного типа Пономаренко, С.Н. Статья направлена на изложение результатов получения новых зависимостей в методах расчета параметров пневмотранспортирования горной породы закладочными установками эжекторного типа. В теоретической части исследования основное внимание уделялось особенностям взаимодействия потоков аэросмеси в зоне смешения кольцевого эжектора. Получены зависимости основных технологических параметров пневмотранспортирования от характеристик аэросмеси для установок эжекторного типа. Приведены результаты исследований влияния характеристик горной породы на технологические параметры ее пневмотранспортирования закладочными установками с кольцевым эжектором. В статье предложен новый метод описания движения аэросмеси в пневматических закла-дочных установках с кольцевым эжектором. Метод основан на применении трех коэффициентов: интегрального коэффициента сопротивления, коэффициентов рассеивания энергии потока сжатого воздуха и степени расширения этого потока. Полученные результаты могут быть применены при расчете и проектировании пневматических закладочных установок с кольцевым эжектором для технологий горного производства. Стаття спрямована на викладення результатів отримання нових залежностей в методах розрахунку параметрів пневмотранспортування гірської породи закладальними при-строями ежекторного типу.В теоретичній частині дослідження основна увага приділялась особливостям взаємодії потоків аеросуміші в зоні змішання кільцевого ежектора. Отримано залежності основних технологічних параметрів пневмотранспортування від характеристик аеросуміші для пристроїв ежекторного типу. Наведено результати досліджень впливу характеристик гірської породи на технологічні параметри її пневмотранспортування закладальними пристроями з кільцевим ежектором. В статті запропонований новий метод опису руху аеросуміші в пневматичних закладальних пристроях з кільцевим ежектором. Метод заснований на застосуванні трьох коефіцієнтів: інтегрального коефіцієнту опору, коефіцієнтів розсіювання енергії потоку стисненого повітря та ступеня розширення цього потоку. Отримані результати можуть бути застосовані при розрахунку та проектуванні пневматичних закладальних пристроїв з кільцевим ежектором для технологій гірничого виробництва. The paper presents new dependencies in calculations of parameters for the rock pneumatic transporting by stowage plants of the ejector type. Theoretical part of the study focused on peculiar interactions between the air mixture flows in mixing zone of the annular ejector. Dependencies of basic technological parameters of pneumatic transport on characteristics of the air mixture are stated for the plants of ejector t ype. Findings on impact of the rock properties on technological parameters of the rock pneumatic transporting by stowage plants with annular ejectors are presented. The article also presents a new method for describing the air mixture flowing in the pneumatic stowage plant with annular ejector. The method is based on the use of three factors: integral coefficient of resistance, coefficient of energy dissipation in compressed air flow and degree of this flow expansion. The findings can be used for calculating and designing pneumatic stowage plants with annular ejector for different mining technologies. 2013 Article Влияние характеристик аэросмеси на технологические параметры пневмотранспортирования закладочными установками эжекторного типа / С.Н. Пономаренко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 109. — С. 52-62. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/59611 622.648 ru Геотехническая механика Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Статья направлена на изложение результатов получения новых зависимостей в методах расчета параметров пневмотранспортирования горной породы закладочными установками эжекторного типа. В теоретической части исследования основное внимание уделялось особенностям взаимодействия потоков аэросмеси в зоне смешения кольцевого эжектора. Получены зависимости основных технологических параметров пневмотранспортирования от характеристик аэросмеси для установок эжекторного типа. Приведены результаты исследований влияния характеристик горной породы на технологические параметры ее пневмотранспортирования закладочными установками с кольцевым эжектором. В статье предложен новый метод описания движения аэросмеси в пневматических закла-дочных установках с кольцевым эжектором. Метод основан на применении трех коэффициентов: интегрального коэффициента сопротивления, коэффициентов рассеивания энергии потока сжатого воздуха и степени расширения этого потока. Полученные результаты могут быть применены при расчете и проектировании пневматических закладочных установок с кольцевым эжектором для технологий горного производства. |
| format |
Article |
| author |
Пономаренко, С.Н. |
| spellingShingle |
Пономаренко, С.Н. Влияние характеристик аэросмеси на технологические параметры пневмотранспортирования закладочными установками эжекторного типа Геотехническая механика |
| author_facet |
Пономаренко, С.Н. |
| author_sort |
Пономаренко, С.Н. |
| title |
Влияние характеристик аэросмеси на технологические параметры пневмотранспортирования закладочными установками эжекторного типа |
| title_short |
Влияние характеристик аэросмеси на технологические параметры пневмотранспортирования закладочными установками эжекторного типа |
| title_full |
Влияние характеристик аэросмеси на технологические параметры пневмотранспортирования закладочными установками эжекторного типа |
| title_fullStr |
Влияние характеристик аэросмеси на технологические параметры пневмотранспортирования закладочными установками эжекторного типа |
| title_full_unstemmed |
Влияние характеристик аэросмеси на технологические параметры пневмотранспортирования закладочными установками эжекторного типа |
| title_sort |
влияние характеристик аэросмеси на технологические параметры пневмотранспортирования закладочными установками эжекторного типа |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2013 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/59611 |
| citation_txt |
Влияние характеристик аэросмеси на технологические параметры пневмотранспортирования закладочными установками эжекторного типа / С.Н. Пономаренко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 109. — С. 52-62. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| series |
Геотехническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT ponomarenkosn vliânieharakteristikaérosmesinatehnologičeskieparametrypnevmotransportirovaniâzakladočnymiustanovkamiéžektornogotipa |
| first_indexed |
2025-07-05T10:47:17Z |
| last_indexed |
2025-07-05T10:47:17Z |
| _version_ |
1836803621653577728 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
52
УДК 622.648
С.Н. Пономаренко, канд. техн. наук, ст. научн. сотр.
(ИГТМ НАН Украины)
ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АЭРОСМЕСИ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
ПАРАМЕТРЫ ПНЕВМОТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ЗАКЛАДОЧНЫМИ
УСТАНОВКАМИ ЭЖЕКТОРНОГО ТИПА
С.М. Пономаренко, канд. техн. наук, ст. наук співр.
(ІГТМ НАН України)
ВПЛИВ ХАРАКТЕРИСТИК АЕРОСУМІШІ НА ТЕХНОЛОГІЧНІ
ПАРАМЕТРИ ПНЕВМОТРАНСПОРТУВАННЯ ЗАКЛАДАЛЬНИМИ
ПРИСТРОЯМИ ЕЖЕКТОРНОГО ТИПУ
S.N. Ponomarenko, Ph.D. (Tech.), Senior Reseacher
(IGTM NAS of Ukraine)
INFLUENCE OF THE AERO MIXTURE CHARACTERISTICS ON
TECHNOLOGICAL PARAMETERS OF PNEUMATIC TRANSPORTATION
STOWING SETTINGS THE EJECTOR TYPE
Аннотация. Статья направлена на изложение результатов получения новых зависимо-
стей в методах расчета параметров пневмотранспортирования горной породы закладочными
установками эжекторного типа.
В теоретической части исследования основное внимание уделялось особенностям взаи-
модействия потоков аэросмеси в зоне смешения кольцевого эжектора. Получены зависимо-
сти основных технологических параметров пневмотранспортирования от характеристик
аэросмеси для установок эжекторного типа. Приведены результаты исследований влияния
характеристик горной породы на технологические параметры ее пневмотранспортирования
закладочными установками с кольцевым эжектором.
В статье предложен новый метод описания движения аэросмеси в пневматических закла-
дочных установках с кольцевым эжектором. Метод основан на применении трех коэффици-
ентов: интегрального коэффициента сопротивления, коэффициентов рассеивания энергии
потока сжатого воздуха и степени расширения этого потока. Полученные результаты могут
быть применены при расчете и проектировании пневматических закладочных установок с
кольцевым эжектором для технологий горного производства.
Ключевые слова: аэросмесь, горная порода, эжектор, пневмотранспорт.
Основной проблемой, сдерживающей широкое промышленное применение
трубопроводных пневмотранспортных систем, является значительный удель-
ный расход воздуха, который необходим для обеспечения требуемых произво-
дительности и дальности транспортирования. В связи с этим возникает необхо-
димость более досконального исследования взаимосвязи основных технических
и технологических параметров пневмотранспортирования. В первую очередь
это относится к характеристикам транспортируемого материала, параметрам
подаваемого сжатого воздуха и конструктивным параметрам пневмотранспорт-
ной установки.
© С.Н.Пономаренко, 2013
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
53
К основным технологическим параметрам трубопроводных пневмотранс-
портных установок относятся дальность транспортирования, удельный расход
воздуха на перемещение единицы массы или объема транспортируемого мате-
риала, а также скорость движения аэросмеси. В качестве характеристик аэро-
смеси, транспортируемой трубопроводными пневматическими установками,
принято рассматривать основные параметры воздушной фазы (плотность и ско-
рость) и твердой фазы аэросмеси (плотность, максимальный диаметр частицы и
ее сферичность, а также скорость транспортирования).
Анализ последних достижений в области трубопроводного пневмотранспор-
та насыпных грузов показывает, что пневмотранспортные установки эжектор-
ного типа могут успешно применяться для транспортирования различного рода
сыпучих материалов. Эти установки позволяют эффективно решать различные
технологические задачи во многих отраслях промышленности и сельского хо-
зяйства. На горнодобывающих предприятиях закладочные установки эжектор-
ного типа применяются при ведении горных работ с закладкой породой выра-
ботанного пространства шахт [1 – 3].
Существующие методы расчета пневмотранспортных установок сориенти-
рованы в основном на исследования перемещения аэросмеси по транспортному
трубопроводу заданной длины без учета особенностей подачи в трубопровод
сжатого воздуха. Наиболее полно вопросы пневмотранспортирования сыпучих
материалов рассмотрены в работах Гастерштадта И.А., Урбана Я.Б., Смолдыре-
ва А.Е., Клячко Л.С., Tsuji Y., Волошина А.И., Пономарева Б.В.. Однако про-
цесс пневмотранспортирования горной породы закладочными установками
эжекторного типа имеет свои характерные особенности, которые требует от-
дельного подхода к их рассмотрению. Специфика этого процесса, прежде всего,
заключается в следующем [2, 4]:
в наличии эжектируемого из атмосферы потока аэросмеси, состоящей из
атмосферного воздуха и загружаемой в установку породы;
в присутствии в начале транспортного трубопровода (в зоне смешивания
эжекторного устройства) трех фаз аэросмеси: эжектирующего потока сжатого
воздуха и эжектируемых потоков воздуха и частиц твердого материала;
в неоднородности фракционного состава пневмотранспортируемой твер-
дой фазы.
Увеличение дальности пневмотранспортирования оборудованием данного
типа при сохранении остальных параметров пневмотранспортирования приво-
дит к прекращению процесса эжектирования и образованию обратного потока
аэросмеси. Данное обстоятельство обусловлено увеличением общего гидравли-
ческого сопротивления транспортного трубопровода. Это увеличение связано
как с увеличением длины става транспортного трубопровода, так и с увеличе-
нием количества находящегося в нем количества аэросмеси. Максимально воз-
можная дальность пневмотранспортирования эжекторными установками гор-
ной породы определяется по формуле [1]:
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
54
2 3
0
2
,
2 (1 )
/
тр трL
тр тр
cc cp c
р р SD
L
f Sи
, (1)
где Lтр – максимально возможная дальность пневмотранспортирования, м; Dтр
– диаметр транспортного трубопровода, м; f –интегральный коэффициент со-
противления движению аэросмеси; р0 и рL – соответственно полные давления
воздуха в начале и на конце транспортного трубопровода, Па; и с – соответ-
ственно плотности смешанного и эжектирующего потоков воздуха, кг/м
3
; ис,ср –
средняя скорость эжектирующего потока воздуха на выходе из эжектора, м/с;
Sтр и Sс – соответственно площади проходных сечений транспортного трубо-
провода и соплового устройства эжектора, м
2
; тр – коэффициент заполнения
транспортируемым материалом проходного сечения транспортного трубопро-
вода; – коэффициент местных сопротивлений.
При условии прекращения эжектирования воздуха из атмосферы на основа-
нии закона сохранения массы справедливо равенство
, ,1тр тр ср с с с срS и S и ,
где и ,ср – осредненная по площади скорость воздушного потока в начале
транспортного трубопровода, м/с.
С учетом этого соотношение (1) может быть представлено в виде
2 4
3 3,0 0
2 2
,, ,
1
2 2
тр с ср трL L
тр
срc cp cp
ир р р рD D
L
f и fи и
, (2)
где = 1 – и ,ср / ис,ср – коэффициент рассеивания энергии эжектирующего пото-
ка сжатого воздуха.
При выполнении предварительных расчетов закладочных установок с цен-
тральным сопловым устройством Ярмоленко Г.З. на основании выполненных
исследований струйных аппаратов было рекомендовано принимать теоретиче-
ское значение = 0,67. Однако в физической картине взаимодействия эжекти-
рующего и эжектируемого потоков газа в эжекторах центрального (внешнее
эжектирование) и кольцевого (внутреннее эжектирование) типов существуют
достаточно существенные различия. Прежде всего, в установках с кольцевым
эжектором отсутствуют потери скорости эжектирующего потока, связанные с
гидравлическим ударом воздушного потока о стенки транспортного трубопро-
вода [2, 4]. Поэтому численное значение этого коэффициента для закладочных
установок с кольцевым эжектором может находиться в диапазоне от 0,05 до 0,3
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
55
и зависит от конструктивных характеристик эжектора и характера его стыковки
с транспортным трубопроводом [4].
Для обеспечения устойчивого режима пневмотранспортирования горной
породы во взвешенном состоянии скорость воздуха в транспортном трубопро-
воде должна удовлетворять условию, приведенному в работе Зенкова Р.Л.,
Ивашкова И.И. и Колобова Л.Н., выполненной на рубеже прошлого столетия и
посвященной машинам непрерывного транспорта:
,
m
ср m три с gD , (3)
где с – опытный коэффициент, принимаемый при пневмотранспортировании
горной породы 0,2 – 0,35; m – массовая концентрация аэросмеси; g – ускорение
свободного падения, м/с
2
; m – насыпная плотность транспортируемой породы,
кг/м
3
.
Принимая в условии (3) знак равенства, соотношение (2) можно записать в
виде
4
3
0
2
1
2
тр L
тр
m тр m
р рD
L
f c gD
. (4)
Входящий в равенство (4) интегральный коэффициент сопротивления дви-
жению аэросмеси определяется как [1]:
f = + ср
2
m, (5)
где – коэффициент гидравлического сопротивления при движении по транс-
портному трубопроводу чистого воздуха без примеси твердых частиц; ср –
среднее значение коэффициента аэродинамического сопротивления пневмот-
ранспортируемой породы; – коэффициент относительной скорости движения
породы по транспортному трубопроводу.
Значение коэффициента гидравлического сопротивления определяется по
общепринятым эмпирическим зависимостям и приведено в различной справоч-
ной литературе. С достаточной для инженерных расчетов в теории пневмот-
ранспортирования точностью для определения коэффициента предлагается
эмпирическая зависимость, полученная в ИГТМ НАН Украины с использова-
нием данных, приведенных в работе по машинам непрерывного транспорта:
= – 0,04Dтр + 0,022, (6)
Значение коэффициента аэродинамического сопротивления ср находится в
очень широком диапазоне: от 0,5 для частиц шарообразной формы до 1,4 для
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
56
частиц неправильной формы, как отмечено в работе Ярмоленко Г.З. по струй-
ным аппаратам. Численное значение этого коэффициента может быть опреде-
лено по зависимости, приведенной в работе Разумова И.М. по псевдоожижению
и пневматическому транспорту сыпучих материалов:
ср = 5,31 – 4,88 , (7)
где – коэффициент сферичности, принимаемый для пневмотранспортирова-
ния горной породы 0,8 1 ( = 1 соответствует частицам породы шарооб-
разной формы).
По результатам многолетних исследований, приведенным в работах Смол-
дырева А.Е. по трубопроводному транспорту, коэффициент относительной
скорости движения твердого материала по транспортному трубопроводу
пневмотранспортной установки находится в диапазоне от 0,02 до 0,12.
С учетом равенств (5) – (7) уравнение (4) примет вид
4
3
0
2
2
1
2
/ 0,022 0,04 5,31 4,81 .
/
L
тр тр
m m
тр m
р р
DL
c g
D
(8)
Согласно принятому в теории пневмотранспортирования сыпучих материа-
лов трубопроводными системами положению значение диаметра транспортно-
го трубопровода трD должно быть в 2,5 – 3 раза больше dmax, где dmax –
максимальный размер частиц транспортируемой породы, м. В качестве dmax
принимается максимальный линейный размер транспортируемой породы, заме-
ряемый по трем взаимно перпендикулярным направлениям максимального кус-
ка породы. Диаметр транспортного трубопровода необходимо выбирать из дей-
ствующего сортамента труб.
Значения различных местных сопротивлений приведены в справочной ли-
тературе и зависят от числа и характера соединений соседних секций транс-
портного трубопровода. При фланцевом соединении секций транспортного
трубопровода коэффициент местных сопротивлений находиться в интервале
0,01 0,05 [1].
Массовая концентрация аэросмеси и удельный объемный расход воздуха на
транспортирование 1 м
3
породы связаны между собой соотношением
в
m m удQ , (9)
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
57
где в
удQ – удельный объемный расход воздуха на пневмотранспортирование по-
трубопроводу 1 м
3
породы.
На рис. 1 представлены расчетные зависимости удельного объемного расхо-
да воздуха и дальности пневмотранспортирования горной породы от концен-
трации аэросмеси в транспортном трубопроводе пневмотранспортной установ-
ки с кольцевым эжектором. Этот вид пневмотранспортного оборудования в те-
чение длительного периода времени разрабатывается ИГТМ НАН Украины для
реализации на горнодобывающих предприятиях технологий ведения горных
работ с закладкой выработанного пространства вмещающими породами [1].
1 и 4 – соответственно дальность пневмотранспортирования (Lтр) и удельный расход
воздуха (
в
удQ ) для m = 2,0 т/м
3
; 2 и 3 – соответственно удельный расход воздуха (
в
удQ ) и
дальность пневмотранспортирования (Lтр) для m = 2,5 т/м
3
Рисунок 1 – Зависимость дальности пневмотранспортирования горной породы и удель-
ного расхода воздуха от концентрации аэросмеси в транспортном трубопроводе закладочной
установки с кольцевым эжектором
Представленные на рис. 1 расчетные зависимости построены с использова-
нием равенств (8) и (9) при следующих значениях применяемых параметров:
с = 0,35; = 1,2 кг/м
3
; р0 = 0,25 МПа; рL = 0,101 МПа; = 0,9; = 0,3; = 0,05;
= 0,05. Значение диаметра транспортного трубопровода принято трD = 0,2 м,
что соответствует максимальному размеру частиц транспортируемой породы
dmax = 0,08 м.
Как следует из анализа представленных на рис.1 зависимостей, в диапазоне
плотности горной породы от 2,0 до 2,5 т/м
3
при пневмотранспортировании по-
роды с максимальным размером куска 80 мм и обеспечении давления сжатого
воздуха в кольцевом эжекторе закладочной установки 0,25 МПа справедливы
следующие закономерности:
рациональное значение массовой концентрации аэросмеси (по удельному
расходу сжатого воздуха) находится в диапазоне от 15 до 20;
дальность транспортирования для этих значений концентрации аэросмеси
составляет от 60 до 120 м, а удельные расходы воздуха составят от 120 до 80 м
3
на 1 м
3
транспортируемой породы.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
58
Анализ зависимостей (8) и (9) показывает, что дальность пневмотранспор-
тирования горной породы закладочными установками с кольцевым эжектором
увеличивается:
при увеличении на 0,1 МПа давления, подводимого к установке сжатого
воздуха, – до 70 %;
при уменьшении до 10 % рассеивания энергии эжектирующего потока
сжатого воздуха – от 5 до 10 %;
при уменьшении до 10 % коэффициента относительной скорости движе-
ния аэросмеси – от 10 до 20 %.
Из анализа зависимостей дальности пневмотранспортирования горной по-
роды от концентрации аэросмеси в транспортном трубопроводе закладочной
установки с кольцевым эжектором (зависимости 1 и 3 на рис. 1) следует, что в
диапазоне значений 15 m 20 эти зависимости носят степенной характер:
Lтр = а( m)
b
. При этом величина достоверности аппроксимации равна 1, а коэф-
фициенты аппроксимации уравнений а и b зависят как от вида транспортируе-
мого материала, так и от конструктивных и технологических параметров рабо-
ты установки.
К основным технологическим параметрам работы закладочных установок
эжекторного типа относится также скорость движения аэросмеси. Пневмот-
ранспортирование горной породы во взвешенном состоянии при ведении за-
кладочных работ позволяет минимизировать степень износа стенок транспорт-
ного трубопровода, уменьшить гидравлические потери на поворотных участках
и повысить плотность возводимого закладочного массива.
Скорости воздушной и твердой фаз транспортируемой аэросмеси связаны
между собой упомянутым выше коэффициентом относительной скорости дви-
жения аэросмеси:
, , ,в ср m ср в сри v и ,
где ,в срu и ,m срv – соответственно осредненные по площади транспортного тру-
бопровода скорости движения воздушной и твердой фазы аэросмеси.
Из последнего равенства следует , , 1m ср в срv и , где осредненное значе-
ние скорости воздушной фазы ,в срu аэросмеси в транспортном трубопроводе за-
кладочной установки эжекторного типа после смешивания эжектирующего и
эжектируемого потоков определяется по формуле, приведенной в вышеупомя-
нутой работе Ярмоленко Г.З.
, ,0,5 0,15+0,85 1в ср срu u .
Принимая в неравенстве (3) для определения скорости смешивающего пото-
ка воздуха знак равенства, для определения скорости движения твердой фазы
аэросмеси получим следующее соотношение
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
59
, 0,5 1 0,15+0,85 1m ср m тр mv с gD . (10)
На рис. 2 представлены расчетные зависимости скоростей пневмотранспор-
тирования горной породы от концентрации аэросмеси 15 m 20, построен-
ные с использованием равенства (10) для выше приведенных значений пара-
метров с, трD , и . Значения насыпной плотности породы при выполнении
расчетов принималось от 2,0 т/м
3
до 2,5 т/м
3
, а значение коэффициента относи-
тельной скорости движения аэросмеси – в диапазоне от 0,02 до 0,12.
1 и 2 – соответственно скорости пневмотранспортирования горной породы для m,
равной 2,0 и 2,5 т/м
3
, при =0,02; 3 и 4 – соответственно скорости пневмотранспортирова-
ния горной породы для m, равной 2,0 и 2,5 т/м
3
, при =0,12
Рисунок 2 – Зависимость скорости пневмотранспортирования горной породы от концентра-
ции аэросмеси в транспортном трубопроводе закладочной установки с кольцевым эжектором
Как следует из результатов расчета, представленных на рис. 2, скорость
движения по транспортному трубопроводу закладочной установки с кольцевым
эжектором частиц горной породы с максимальным размером dmax = 0,08 м в
диапазоне рациональных значений массовой концентрации 15 m 20 может
составлять от 38 до 58 м/с. Величина этой скорости зависит от концентрации
аэросмеси и режима транспортирования, характеризуемого коэффициентом .
Учитывая неоднородность состава транспортируемой породы, с достаточной
для инженерных расчетов точностью, можно утверждать, что диапазон скоро-
стей пневмотранспортирования породы установками данного типа составляет
от 45 до 50 м/с.
Полученные расчетные значения технологических параметров закладочных
установок с кольцевым эжектором полностью соответствуют эксперименталь-
ным данным, приведенным в работах [1, 3].
Еще одним технологическим параметром закладочной пневматической
установки эжекторного типа, учитывая специфику данного вида оборудования,
является суммарный коэффициент эжекции аэросмеси. Этот коэффициент, в
общем случае определяется как
nэ = nв + nm, (11)
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
60
где nэ, nв и nm – соответственно коэффициенты эжекции аэросмеси, атмосфер-
ного воздуха и транспортируемого материала.
С учетом того, что
, , ,; ,в в а в с m m в сn G G n G G
где Gв,а, Gв,с и Gm – соответственно массовые расходы эжектируемого, эжекти-
рующего потока воздуха и транспортируемого материала (производительность
установки), равенство (11) можно записать в виде:
, ,э в а m в сn G G G . (12)
Принимая во внимание то, что Gв,а = Gв – Gв,с, где Gв – массовый расход
воздуха в транспортном трубопроводе, равенство (12) будет иметь вид:
,
, , ,
1
1 1 1 1 1
тр тр срв m в
э m m
в с в с с с с ср
S иG G G
n
G G S и
,
где m m вG G – массовая расходная концентрация аэросмеси в транспортном
трубопроводе.
Учитывая вышеприведенное обозначение для коэффициента рассеивания
энергии эжектирующего потока воздуха, последнее равенство примет вид:
1 1 1 1э m трn w s , (13)
где сw – отношение плотностей воздушных потоков; тр сs S S – от-
ношение площадей транспортного трубопровода и выходного сечения
эжекторного устройства.
Коэффициент заполнения транспортируемым материалом проходного сече-
ния транспортного трубопровода закладочных пневматических установок с
кольцевым эжектором, как было показано в работе [1], находится в диапазоне
0,14 тр 0,16. В инженерных расчетах, с достаточной для них точностью,
значение этого коэффициента принимается постоянным и численно равным
тр = 0,15.
Как показывает анализ равенства (13) коэффициент эжекции с увеличением
концентрации аэросмеси в транспортном трубопроводе пневматической уста-
новки эжекторного типа увеличивается при:
увеличении степени расширения эжектирующего потока воздуха 1w
(увеличении скорости истечения и уменьшении статического давления);
уменьшении рассеивания энергии эжектирующего потока воздуха 0 ;
увеличении соотношения площадей транспортного трубопровода и вы-
ходного сечения эжекторного устройства.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
61
Научная новизна приведенного выше метода описания движения аэросмеси
в пневматических закладочных установках с кольцевым эжектором заключает-
ся в использовании в расчетных зависимостях:
интегрального коэффициента сопротивления движению аэросмеси, учи-
тывающего как характеристики самой аэросмеси, так и режим ее перемещения
по транспортному трубопроводу;
коэффициента рассеивания энергии потока сжатого воздуха, зависящего
от конструктивных особенностей эжекторного устройства пневмотранспортной
установки;
степени расширения эжектирующего потока воздуха, характеризующего
конструктивные особенности зоны смешения эжекторного устройства в начале
транспортного трубопровода.
Полученные в данной работе зависимости основных технологических пара-
метров пневмотранспортирования горной породы закладочными установками
эжекторного типа от концентрации аэросмеси и анализ этих зависимостей поз-
воляют оценить перспективные области применения данного вида оборудова-
ния в технологиях горного производства с закладкой вмещающими породами
выработанного пространства шахт. Результаты выполненных исследований до-
полняют существующие методы расчета пневмотранспортных трубопроводных
систем в плане учета физических особенностей транспортируемого твердого
материала и специфики работы пневмотранспортного оборудования эжектор-
ного типа.
_____________________________
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Механика вибрационно-пневматических машин эжекторного типа / В.Н. Потураев, А.Ф. Булат,
А.И. Волошин [и др.]. – Киев: Наукова думка, 2001. – 176 с.
2. Волошин А.И. Использование эжекторных закладочных машин в технологиях горного произ-
водства / А.И. Волошин, А.И. Коваль, С.Н. Пономаренко // Уголь Украины. – 2011, № 4. – С.40 – 44.
3. Волошин А.И. Механика пневмотранспортирования сыпучих материалов / А.И. Волошин,
Б.В. Пономарев. – Киев: Наукова думка, 2001. – 521 с.
4. Пономаренко С.Н. Определение потерь энергии на смешивание потоков воздуха в транспорт-
ном трубопроводе вибропневмотранспортных машин / С.Н. Пономаренко // Геотехническая механи-
ка: Межвед. сб. научн. тр./ ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск, 2012.– Вып.101.– С.193–198.
REFERENCES
1. Poturayev, V.N., Bulat, A.F., Voloshin, A.I., Ponomarenko, S.N. and Voloshin, A.A. (2001), Mek-
hanika vibratsionno-pnevmaticheskikh mashin ezhektornogo tipa [Mechanics vibration-pneumatic machine
the ejector type], Naukova dumka, Kiev, Ukraine.
2. Voloshin, A.I., Koval A.I. and Ponomarenko, S.N. (2011), "Prospects of the use of the ducted stowing
machines in technologies of mining production", Coal of Uraine, vol. 4, pp. 40 – 44.
3. Voloshin, A.I. and Ponomaryev, B.V. (2001), Mekhanikai pnevmotransportirowaniya sypuchikh ma-
terialov [Mechanics the pneumatic transport of bulk materials], Naukova dumka, Kiev, Ukraine.
4. Ponomarenko, S.N. (2012), " Determination of losses of energy on mixing of blasts in a transport
pipeline of vibro-pneumonic-transport machines", Geotekhnicheskaya Mekhanika [Geo-Tecnical Mechanics,
no.101, pp. 193–198.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
62
–––––––––––––––––––––––––––––––
Об авторе
Пономаренко Сергей Николаевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник в
отделе вибропневмотранспотных систем и комплексов, Институт геотехнической механики им. Н.С.
Полякова Национальной академии наук Украины (ИГТМ НАНУ), Днепропетровск, Украина, ponoma-
renko@ua.fm
About the author
Ponomarenko Sergei Nikolaevich, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Senior Researcher of de-
partment of vibropnevmoatic Transport Systems and Complexes, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical
Mechanics under the National Academy of Science of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine,
ponomarenko@ua.fm
–––––––––––––––––––––––––––––––
Анотація. Стаття спрямована на викладення результатів отримання нових залежностей в
методах розрахунку параметрів пневмотранспортування гірської породи закладальними при-
строями ежекторного типу.
В теоретичній частині дослідження основна увага приділялась особливостям взаємодії
потоків аеросуміші в зоні змішання кільцевого ежектора. Отримано залежності основних те-
хнологічних параметрів пневмотранспортування від характеристик аеросуміші для пристроїв
ежекторного типу. Наведено результати досліджень впливу характеристик гірської породи на
технологічні параметри її пневмотранспортування закладальними пристроями з кільцевим
ежектором.
В статті запропонований новий метод опису руху аеросуміші в пневматичних закладаль-
них пристроях з кільцевим ежектором. Метод заснований на застосуванні трьох коефіцієнтів:
інтегрального коефіцієнту опору, коефіцієнтів розсіювання енергії потоку стисненого повіт-
ря та ступеня розширення цього потоку. Отримані результати можуть бути застосовані при
розрахунку та проектуванні пневматичних закладальних пристроїв з кільцевим ежектором
для технологій гірничого виробництва.
Ключові слова: аеросуміш, гірська порода, ежектор, пневмотранспорт.
Abstract. The paper presents new dependencies in calculations of parameters for the rock
pneumatic transporting by stowage plants of the ejector type.
Theoretical part of the study focused on peculiar interactions between the air mixture flows in
mixing zone of the annular ejector. Dependencies of basic technological parameters of pneumatic
transport on characteristics of the air mixture are stated for the plants of ejector type. Findings on
impact of the rock properties on technological parameters of the rock pneumatic transporting by
stowage plants with annular ejectors are presented.
The article also presents a new method for describing the air mixture flowing in the pneumatic
stowage plant with annular ejector. The method is based on the use of three factors: integral coeffi-
cient of resistance, coefficient of energy dissipation in compressed air flow and degree of this flow
expansion. The findings can be used for calculating and designing pneumatic stowage plants with
annular ejector for different mining technologies.
Keywords: air mixture, rocks, ejector, pneumatic transport.
Статья поступила в редакцию 10.02. 2013
Рекомендовано к публикации чл.-кор. НАН Украины Волошиным А.И.
mailto:ponomarenko@ua.fm
mailto:ponomarenko@ua.fm
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №109
______________________________________________________________________________________________
63
УДК [622. 742-752:621.926:621.3. 06]+622.794
Е.С. Лапшин, д-р техн. наук, вед. науч. сотр.,
А.И. Шевченко, канд. техн. наук, ст. науч. сотр.
(ИГТМ НАН Украины)
РЕЗУЛЬТАТЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ПО КРУПНОСТИ
И ОБЕЗВОЖИВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЕСКОВ
НОВЫМ СПОСОБОМ ВИБРАЦИОННОГО ГРОХОЧЕНИЯ
Є.С. Лапшин, д-р техн. наук, пров. наук. співр.,
О.І. Шевченко, канд. техн. наук, ст. наук. співр.
(ІГТМ НАН України)
РЕЗУЛЬТАТИ РОЗДІЛЕННЯ ЗА КРУПНІСТЮ
І ЗНЕВОДНЮВАННЯ БУДІВЕЛЬНИХ ПІСКІВ
НОВИМ СПОСОБОМ ВІБРАЦІЙНОГО ГРОХОЧЕННЯ
Ye.S. Lapshin, D.Sc. (Tech.), Principal Researcher,
A.I. Shevchenko, Ph.D. (Tech.), Senior Researcher
(IGTM NAS of Ukraine)
RESULTS OF DIVISION ON LARGENESS
AND DEHYDRATIONS OF BUILDING SANDS
BY NEW METHOD OF VIBRATING CLASSIFICATION
Аннотация. Статья направлена на разработку новых методов разделения по крупности и
обезвоживания строительных песков при вибрационном грохочении. Определены условия
повышения интенсификации этих процессов.
В статье предложен новый способ виброударного грохочения, который позволяет интен-
сифицировать разрыхление песка, и за счет этого повышать эффективность разделения по
крупности и обезвоживания. Исследовано влияние на технологические показатели удельной
нагрузки по питанию и времени грохочения.
Предлагаемый новый способ виброударного грохочения особенно полезен при перера-
ботке минерального сырья широкого спектра крупности, когда необходимо отделить тонкие
классы (как правило, некондиционный продукт) и максимально обезводить готовый (надре-
шетный) продукт.
Полученные результаты будут использованы при разработке математической модели
процесса разделения по крупности и обезвоживания минерального сырья, а также при созда-
нии нового виброударного грохота.
Ключевые слова: вибрационное грохочение, виброударный режим, разделение по круп-
ности, обезвоживание, строительные пески.
При переработке строительных песков для получения из исходного сырья
продукта, пригодного для приготовления качественных строительных смесей,
необходимо удалить пыль и глинистые включения – частицы размером менее
0,14 мм (регламентировано ГОСТ 8736-77 "Требования к продукции. Зерновой
состав песка") [1]. Как известно, наличие пыли и глины при приготовлении
смесей бесполезно увеличивает количество связующих, что значительно повы-
шает себестоимость готовой продукции.
© Е.С. Лапшин, А.И. Шевченко, 2013
|