ПОТЕРИ ЭНЕРГИИ ГИДРОИМПУЛЬСНОЙ СТРУИ И ЕЕ КПД
Бойко Н.Г., докт. техн. наук, проф.; Геммерлинг О.А., аспирант,
Донецкий Национальный Технический Университет
Научные труды ДонНТУ, выпуск 51, серия горно-электромеханическая. - Донецк: ДонНТУ, 2002. - 218с. (с.37 - 41)
В работе рассмотрены вопросы по определению потерь энергии гидроимпульсной струи и определен ее КПД.
In operation the problem on definition of power losses of a hydroimpulse spray are considered and is defined its boiler efficiency.
При проведении скважин для подготовки лав на пластах крутого падения используются гидроимпульсные установки типа МБГИ-1, разработанные в Донецком Национальном Техническом Университете. Характерным при работе этих установок при проведении скважин (скважины проводятся снизу вверх по пласту под углом его падения) является то, что между установкой и забоем образуется слой разрушенного угля, который должен быть преодолен импульсной струей воды. Поэтому, естественно, при прохождении воды через этот слой разрушенного угля часть энергии импульса будет теряться и, вероятно, количество теряемой энергии будет обуславливаться толщиной и плотностью угля в слое, его гранулометрическим составом и др. факторами. Поэтому КПД установки будет зависеть от количества потерянной энергии.
С целью определения потерь энергии импульса был разработан специальный стенд, позволяющий определять параметры энергии на выходе генератора импульсов, силу удара жидкости о преграду, на которой устанавливался датчик, при прохождении струей воды пути установленной величины. При этом длина пути изменялась до 4м при прохождении струи воды по воздуху и до 1м при прохождении струи воды через слой угля. Стенд представляет собой рельсовый путь, по которому перемещается платформа, на которой и установлен генератор импульсной струи.
При определении потерь энергии струи при прохождении через слой угля расстояние между генератором и "забоем" не изменялось и составляло 1м, изменялась толщина слоя угля от 0 до 0,9м. В качестве насадков использовались применяемые в существующей установке насадки диаметром 8, 10 и 12мм.
Параметры импульса на выходе генератора и сила его удара о преграду передавались через усилитель типа 8АНЧ-7М на осциллограф типа Н-117/1 и фиксировалась на его пленку.
По экспериментальным данным затем строился график (рис.1), и результаты аппроксимировались кривыми второго порядка вида:
F=ml2+nl+k, (1)
где m, n и k - постоянные коэффициенты.
Из полученных зависимостей силы удара импульса от расстояния до преграды следует: с увеличением расстояния от генератора до преграды сила удара уменьшается по кривой второго порядка. Вместе с тем, при расстоянии от 0 до 3м при прохождении воды по воздуху и от 0 до 0,6м - по слою угля (что имеет место в реальных условиях эксплуатации установки) уменьшение силы удара воды о преграду с достаточной для инженерных расчетов точностью может быть принято линейным, т.е.
F=F0-nl, (2)
где F0 - сила удара гидроимпульсной струи на выходе насадка генератора.
Рис.1 Зависимость силы удара гидроимпульсной струи от толщины угольного слоя для насадка диаметром 12мм.
Тогда КПД гидроимпульсной струи может быть оценен по зависимости:
КПД=F/F0=1- n/F0l. (3)
Таким образом, из полученных зависимостей следует:
- Потери энергии струи жидкости увеличиваются с увеличением расстояния между генератором и забоем практически по линейной зависимости для принятых на практике значений указанного расстояния. При этом интенсивность потерь энергии при прохождении по слою угля значительно больше, чем при прохождении по воздуху.
- Коэффициент полезного действия струи импульса также зависит от расстояния между генератором и забоем. Для имеющих на практике место значений указанного расстояния КПД струи является линейной функцией этого расстояния - с увеличением расстояния между генератором и забоем КПД струи уменьшается по линейной зависимости.