Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Введение 3
1. Водоснабжение обогатительной фабрики 4
1.1. Исходные данные для расчета водопроводной сети. 4
1.2. Расчет тупиковой водопроводной сети 5
2. Хвостовое хозяйство обогатительной фабрики 12
2.1. Исходные данные для расчета 12
2.2. Расчет напорного гидротранспорта хвостов обогатительной фабрики 15
2.3. Обоснование типа и расчет хвостохранилища 19
Заключение 21
Список литературы 22
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:
Необходимо произвести расчет водопроводной сети, трассировка которой приведена на рис. 1.
2
6
Н
Б
1
5
3
4
7
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.;
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.
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:
,
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 – 900 более 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
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:
.
Например, потери напора на участке Б-7 равны
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 |
НН-Б = 1,1hч,
где hч – потери напора на участке Н – Б, м.
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 |
На основании практики работы Сибайской обогатительной фабрики и литературных данных принимаются следующие исходные данные:
;
;
;
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/м³; ):·
где - расход гидросмеси (хвостовой пульпы), м3/с.
Полученное значение округляется до ближайшего стандартного диаметра трубы .
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 ).
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).
где L - длина напорного пульпопровода, 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).
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.;
γn 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, м³/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 |
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:
Интенсивность намыва хвостов можно принимать по данным практики, табл. 4.9 [2].
Принимаем Т=2,5 м/год.
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 м², а необходимая емкость для него м³. Так же для перекачки чистой воды с температурой до 85был принят к установки центробежный насос Д 2500-62.