Обґрунтування параметрів устаткування для зневоднення канатів шахтних підйомних установок - Автореферат

Ефективність роботи пристрою визначається процентним співвідношенням кількості води, яка видаляється з поверхні каната за одиницю часу (інтенсивність видалення), до кількості води, що виноситься канатом за той же час (інтенсивність винесення), і досягає 85 %, до того ж повітряним потоком видаляється від 45 до 70 % води. Для обґрунтування вибору напряму дослідження та актуальності теми роботи - аналіз літературних джерел і узагальнення проведених раніше досліджень; при установленні функціональних звязків між проектними параметрами устаткування, вивченні процесу винесення води підйомним канатом та процесу видалення води з поверхні каната повітряним потоком - методи математичного, компютерного та фізичного моделювання, включаючи аналітичні методи гідродинаміки і математичної фізики, методи скінченно-елементного моделювання та планування багатофакторного експерименту і статистичної обробки експериментальних даних. Товщина плівки води на поверхні рухомого каната пропорційна кореню квадратному із швидкості його руху, тому інтенсивність винесення води канатом перебуває в степеневій залежності від швидкості руху з показником степеня 3/2 при швидкості до 12...15 м/с. Наукове значення роботи - у розвитку теорії робочих процесів устаткування для зневоднення потоком повітря канатів шахтних підйомних установок на основі сучасних методів гідродинаміки, тобто в отриманні виразу для визначення інтенсивності винесення води канатами різної конструкції; визначенні залежності інтегральної функції швидкості повітряного потоку, що характеризує взаємодію повітря з водою, від конструктивних параметрів камери пристрою та перепаду тиску між камерою і атмосферою; визначенні виразу для інтенсивності видалення води з поверхні канатів різної конструкції; отриманні залежності величини депресії вентилятора, необхідної для повного видалення води, від швидкості руху підйомного каната. Поставлена і вирішена задача обґрунтування раціональних параметрів для видалення води з поверхні підйомного каната; одержано вираз для інтенсивності винесення води підйомним канатом; побудована математична модель двофазної хвильової течії на поверхні рухомого каната; досліджена система дисперсійних рівнянь, отримані вирази для швидкостей і тиску двофазної течії та для інтенсивності видалення води з поверхні підйомного каната; розроблено та виготовлено зразок устаткування для видалення води з поверхні каната; обґрунтовані аналітичні вирази для інтенсивності винесення і видалення води; одержано рівняння, завдяки якому можна вибирати проектні параметри устаткування для зневоднення канатів; сформульовані основні наукові положення; проведені експериментальні дослідження; розроблені методичні рекомендації щодо вибору раціональних параметрів пристрою та устаткування для видалення води з поверхні канатів шахтних підйомних установок.Дослідження процесу винесення води підйомним канатом на математичній моделі, зображеній рівняннями Навє-Стокса та безперервності, граничними умовами для швидкості і тиску на поверхні каната та поверхні плівки води, дало змогу одержати розподіл швидкості в плівці води, а також залежність інтенсивності винесення води від товщини плівки і швидкості руху каната. У результаті доведено, що інтенсивність винесення води канатом пропорційна діаметру каната і перебуває в степеневій залежності від швидкості руху підйомного каната з показником степеня 3/2. Дослідження процесу видалення води з поверхні підйомного каната передбачає наукове вивчення початку процесу втрати стійкості хвилі, коли амплітуда хвиль на поверхні плівки води мала, та визначення інтенсивності видалення води. Приймаючи математичну модель базової течії двофазного потоку у вигляді рівнянь Навє-Стокса і безперервності для води, рівнянь Ейлера та безперервності для повітря і математичну модель для збуреної течії у вигляді рівнянь Навє-Стокса та безперервності для води і повітря при відповідних граничних умовах, використовуючи методи малих збурень, лінеаризації рівнянь, розділення змінних та розвязання задач на власні значення, визначено характер розподілу швидкості і тиску в обох середовищах. Доведено, що інтенсивність видалення води з поверхні каната пропорційна інтегральній функції швидкості повітряного потоку, діаметру каната і залежить від співвідношення густини води та повітря.