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1、湘潭大学流体机械课程设计说明书专班业：矿山机电级：0902班学号:20099215210姓名:胡永再指导老师：胡春莲老师二零一一年十二月、排水设备的选型设计1. 必备的资料1、单水平开采，井深一200m,地面标高100m2、正常涌水量qz= 200 (m3/h),正常涌水期rz= 240 (d)3、最水涌水量qmax= 250 ( m3/h),最大涌水期rmax= 90 (d)4、矿水中性 ph=7,密度 p= 1020 (kg/m3)5、矿井主排水设备泵房设在井底车场附近6、属低沼气矿井7、矿井年产量9X 105 (t)2. 设计要求：选择排水设备1 拟定排水系统 2选泵的型式及台数 3选泵
2、管路并作管路布置4计算管路特性 5确定排水装置的排水工况,验算排水时间 6计算必须的电动机容量及电能耗量7经济核算页 8绘制所需的图形3. 选型的计算及步骤 选择排水系统 排水系统分为两种：一是直接排水,二是分段排水。因考虑到矿井不深, 所以采用直接排水较好。 .选泵的型式及台数1 工作水泵必须的排水能力根据有关规定，要求投入工作的水泵的排水能力能在20小时内排完24小时的正常涌水量。即 Q b 24qz /20则 QB 1.2 q z = 1.2 X 200 = 240 (m 3/h )又工作泵与备用泵的总能力，能在 20小时内排完24小时的最大涌水量。即Q max 24 q z / q m
3、ax贝S Qax 1.2 X 250 =300 (m 3/h )其中qz为正常涌水量，qmax 为最大涌水量Qb为工作水泵必须排水能力Qmax为工作与备用水泵必须的排水总能力 .水泵必须扬程利用管路效率概念，用HB = Hc / n g ( m )则 HB = Hc / n g =304/ (0.9 0.89 ) =337.8 341.6 ( n) 取 H b =337.8 m其中He =井深+井底车场与最低吸水面标高差+排水管高出井口高度=100+ 200+ 4 = 304 ( m)式中 n g为管路效率，对于竖直敷设的管路 n g = 0.9 0.89，对 于倾斜敷设的管路，当倾角a 30
4、时取 n g =0.83 0.8， a = 30 20 时，取 n g = 0.80.77，aV 20 时取 n g =0.77 0.74 。因井为竖 井，所以 取 n g = 0.9 0.89. .预选水泵型式及台数预选D85- 45X 8型水泵，其参数如下：敕率功率千瓦越需汽勿I泵口栓Boreax*流 Bt Capacityws型号SpeedHeadEfficiencPower (kw)秋X(mm)腕)Type转册料时米m)y轴功率 配用功(NPSH)r进HiGrand(r pm) (m3/h)On ShaftmotorInlet Outlet Weight5515.3408G3973.2
5、29508523.636072115.71324.2100 WO 200710027.831270121.45,2选能满足Qb和Hb的水泵，最好是一台就能达到所需要求的排水能力，优先选择工作可靠、性能良好、体积小、重量轻而且便宜的产品，当矿水的PH V 5时，应采用防酸水泵。通过比较Q、Qax、和Q,在正常涌水时期需要水泵台数 ni = Q/Qe=240/ 85 = 2.8 台，取 ni = 3门20.7n i=0.7 x 3=2.1 和 n2 Qna/Qe-n 1=300/85-3=0.53 取 n2=3检修泵数 n3 0.25n i=0.25 x 3=0.75，取 n3=1所以必须的水泵台
6、数n = n i + n 2 + n 3 =7台. .选择管路并作管路布置根据泵的总台数，选用典型三泵两趟管路系统，一条管路工作一 条管路备用。正常涌水时，一台泵向一趟管路供水；最大涌水时，两 台泵同时工作就能达到20h内排出24h的最大涌水量，故从减少能耗 的角可采用两台泵向两趟管路供水，从而可知每趟管路内流量 Q等于 泵的流量。由于井深远大于200m，确定采用无缝钢管。 .排水内径cp 0.0188 Q 0.0188：85 0.120.14(m)式中 dp排水管内径，m;Q排水管中的流量，m3/h ;Vp 排水管内的流速，通常取经济流速 Vp =1 . 52 . 2 (m/s )来计算。预
7、选152X8无缝钢管则排水内径 dp= (152-2 X 8) mm =136mm4. 壁厚验算0.5dpz 0.4 p z 1.3pC=0.5 13.280 0.4 0.11 337.8 80 1.3 0.11 337.80.15=0.42(cm) 0.45(cm)因此所选壁厚合适。吸水管径(吸水管直径一般比排水管直径大一级)根据选择的排水管径，吸水管选用巾159X 8无缝钢管5. 工况点的确定及校验1 )管路系统管路布置参照图9-23b所示方案。这种管路布置方式任何一台水 泵都可以经过四趟管路中任何一趟排水，排水管路系统如图所示:2) 估算管路长度Lp=344354(m)取Lp=350n,
8、吸水管长度可估算为Lx=6(m)3) 管路阻力系数R的计算沿程阻力系数 吸水管 入 x=0.021/(dx)0.3=0.021/(0.152)0.3=0.0369A p=0.021/ (dp) =0.021/(0.136)0.3=0.0382R=8/ n 2g入 xLx/ (dx) 5+EZ x/ (dx) 4+入 pLp/ (dp) + (1 + 刀 Z p) 1/(dp)4=8/n 2g0.0369 X 6/(0.152)5+4.094 /( 0.152)4+0.0382 X350/(0.136)5+(1+8.392) 1/(0.136)4=2.6 X 10-4(h/m5)4) 管路特性方
9、程新管 H仁Hsy=RQ2=304+2.6 X 10-4Q2旧管 H2二Hsy+1.7RQ 2=304+4.42 X 10-4Q25) 绘制管路特性曲线并确定工况点根据求得新旧管路特性方程，取六个流量值求得相应的损失如下表：Q/(m3.h-1)60708090100110H1/m304.94305.2305.6306.1306.6307.1H2/m305.6306.02306.7307.57308.42309.27如图所示，新旧管路特性曲线与扬程特性曲线的交点分别为M1,M2;即为新旧管路水泵的工况点。由图可知；新管的工况点参数为, HsM 1= 5.36m pm1=110kw 旧管 的工况点
10、参数为 QM2=84m3/H,HM2=315mn m2=0.74, HsM2=4.1rp pm2=109kw因为n m1, n m2均大于0.7，允许吸上真空度 HsM仁5.36rp 符合？煤矿工业设计规范？要求。水泵工况点6. 校验计算(1) 排水时间的验算。由旧管工况点验算。正常涌水时，若采用三台水泵三条管路排水则Tz=24qz/n1QM2=24 0.63(3) 稳定性校核。Hsy=304三 0.9iH。 =0.9 X 364三 327.6m( 4) 经济流速校核；吸水管中流速 vx= QM1/900 n dx2=86/900 nX 0.1522=1.31(m/s)排水管流速 vp二 QM
11、1/900 n dp2=86/900 nX 0.1362 =1.64(m/s)吸排水管中流速都在经济流速之内，满足要求。(5)吸水高度校核。取 pa=9.81 X 104pa, pn=0.235 X 104 pa, 丫 =9.81X 103N/m3,则允许吸水高度为Hx三 HsM1-(10-Pa/ 丫)-(P n/ 丫-0.24)-8/ n2g(入 xL/dx5+ 刀Z x+1/dx4 ) QM12=5.36- (10-98100/9810 ) -(2350/9810-0.24)-8/n 2X 9.8(0.0369X 6/0.1525+4.094+1/0.1524)(86/3600)2=4.4
12、2(m)实际吸水高度为Hx=4mvHx,吸水高度满足要求。( 6) . 电动机功率计算。P d=kd y QM1 HM1/100X 3600n m仁 1.1X 9810X 86X 310/1000X 3600X0.71=112.6(kw)水泵配套电动机功率为pd=132kw大于计算值，满足要求。(7).电耗计算年排水电耗为 E=y Qm2 HM2/100 区 3600Xn ml 叶 c n dnwnz Tz rz +n max Tmax- r max=(9800 x 84x 315/1000 x 3600X 0.71 x 1 x 0.95 x 0.95) x3 x 18.8 x 240+6x
13、15x 90=2.44 x 105(KW- h/Y)吨水百米电耗为：HM2et ?100=315/3.673 x 0.74 x 1x 0.95 x3.673 m 2 c d wHsy0.95 x 304=0.4220.5符合0.5kw h.煤矿井下排水设计技术规定规定：排水设备吨水百米电耗应小于否则便认为是低效率设备，不予采用、矿山通风设备选型一、设计依据整个矿井的通风参数如下： 矿井所需总风量 105m3 /s 矿井所需的负压最小负压2450Pa最大负压 3590Pa 二、通风设备选型1、计算风机必需产生的风量和静压 （1）通风机必需产生的风量 由Qb =K Qk则Qb = 1.1 X05=115.5m3 /s式中 K 漏风损失系数，风井不提升用时取1.1；箕斗井兼作回风用时取 1.15；回风井升降人员时取 1.2Qk 矿井所需总风量， m3 /s 。（ 2） 通风机风压的计算Pst1 hmin p 3590+150=3740（pa）Pst2 h max p=2450+150=2600（pa）2、预选通风机根据通风
