ХАРАКТЕРНЫЕ СТАДИИ ДВИЖЕНИЯ ГИДРОСМЕСИ ПО ГОРИЗОНТАЛЬНЫМ ТРУБАМ
Состояние потока гидросмеси характеризуется распределением твердых частиц по сечению потока и наличием отложений на дне потока и определяется величиной средней скорости движения гидросмеси. Величина средней скорости является основной и при определении потерь напора.при гидротранспорте.
За состоянием потока гидросмеси удобно проследить, постепенно изменяя, например увеличивая, скорость движения гидросмеси. Так, при некоторой малой скорости движения воды (около 0,1 м) и при наличии на дне потока слоя песка средней крупности вода будет течь, не увлекая в движение покоящиеся песчинки. При увеличении скорости до некоторого значения, при котором скорость можно назвать скоростью трогания твердых частиц данной крупности, отдельные песчинки начнут срываться со своего места и качением или скольжением перемещаться по дну потока,
При дальнейшем увеличении скорости частицы будут перемещаться скачками, а при большей скорости начнут двигаться по дну потока сплошным слоем, причем, оторвавшись от дна, частицы будут заполнять нижние слои потока. Если скорость будет увеличиваться и дальше, то будет продолжаться процесс размыва слоя донных отложений и насыщение потока твердой фракцией. Высота от дна потока, до которой поднимаются твердые частицы, называется высотой потолка взвешивания. Следовательно, при увеличении скорости потока в деформируемом русле происходят размыв дна и повышение высоты потолка взвешивания.
Если под слоем заиления находится неразмываемое дно, например дно лотка или трубы, то скорость, соответствующая смыву со днапотока последних частиц, называется второй критической скоростью. Для того чтобы эти же частицы опять опустились на дно потока, необходимо уменьшить скорость потока.
Скорость, соответствующая началу заиления, называют первой критической скоростью. Естественно, что первая критическая скорость меньше второй.
В практических задачах гидротранспорта обычно не пользуются этим подразделением, поскольку разница между первой и второй критическими скоростями невелика.
Режим потока, соответствующий началу заиления дна потока, считают критическим, а скорость, соответствующую этому режиму, критичес ко й скоростью гидротранспорта. Таким образом, критическая скорость отождествляется с первой критической скоростью движения гидросмеси.
В том случае, если скорость движения гидросмеси будет больше, чем критическая скорость, состояние потока будет характеризоваться отсутствием заиления и неравномерностью распределения твердой фракции по живому сечению потока (по вертикали). При этом чем больше значение скорости, тем равномернее распределяются твердые частицы по сечению. При некотором достаточно высоком значении скорости распределение твердых частиц по сечению можно считать условно равномерным и поток гидросмеси рассматривать как поток однородной жидкости некоторой плотности, большей, чем плотность воды.
Участки АБ на кривых i—f (v) соответствуют области режимов гидротранспорта с частичным заилением труб. От точки Б до точки В кривые приближаются к кривой потерь для чистой воды (удельные потери i выражены в м вод. ст. напора на 1 м длины трубопровода). На этом участке (от точки Б к точке В) распределение твердых частиц по сечению потока выравнивается, и вся масса воды как бы начинает принимать участие в переносе твердых частиц; взвешенные частицы своим присутствием как бы уменьшают интенсивность турбулентного потока, в результате чего уменьшаются относительные потери напора.
В связи с тем, что относительные потери при увеличении скорости движения гидросмеси уменьшаются, кривая потерь напора для гидросмеси приближается к кривой потерь напора для чистой воды. Естественно, чем выше консистенция гидросмеси, тем процесс выравнивания эпюры распределения консистенции будет более длительным (см. рис. 98, кривые 1, 2, 3). Однако при значительном насыщении потока достаточно мелким и легким материалом (шлак, каменный уголь) равномерное распределение может, наступить раньше при высокой консистенции, чем при низкой (кривая 4).
Вправо от точки В кривые потерь напора для гидросмесей начинают круто отходить от кривой потерь для чистой воды. Поскольку для этой области больших скоростей принято, что гидросмесь ведет себя как однородная жидкость большой плотности (больше, чем плотность воды), то потери напора для этой области выразятся соотношением
