Источник: Ю. Г. Світлий, О. А. Круть. Гідравлічний транспорт твердих ма-теріалів. – Донецьк: Східний видавничий дім, 2010. – 18 с.
Крупність та густина транспортованого матеріалу, а також властивості несучого середовища визначають концентрацію гідро-суміші та параметри й режими гідравлічного транспортування. За цими характеристиками гідросуміші можна поділити на стійкі та нестійкі.
Стійкі гідросуміші не розшаровуються і зберігають агрегат-ний стан протягом тривалого часу як у динамічних умовах (при транспортуванні по трубопроводах), так і в статичних (у стані спо-кою при тривалому зберіганні).
Тверді частинки характеризуються дуже малою швидкістю гравітаційного рівномірного осідання в об’ємі рідини. Такі гідро-суміші, до яких зокрема належать водовугільні суспензії, транспор-тують, як правило, у ламінарному режимі.
Для нестійких (схильних до швидкого розшаровування) гідро-сумішей відносять механічні суміші твердих матеріалів, які не за-знають деформації з нестисливою в’язкою рідиною. Такі гідросу-міші вміщують відносно великі та важкі частинки з високою швид-кістю вільного падіння, які випадають в осад під дією сил гравіта-ції. Транспортують такі гідросуміші в турбулентному режимі течії.
Процес зависання та переносу частинок твердого матеріалу здійснюється при наявності й за рахунок пульсації швидкості та ти-ску в несучій рідині. Нестійкі гідросуміші у своєму русі утворюють клас завжди турбулентних потоків, які переносять частинки твердо-го матеріалу в завислому стані.
Нестабільні, гетерогенні, здатні до швидкого розшарування гі-дросуміші залежно від гранулометричного складу транспортованого матеріалу та поведінки його в напірному потоці на практиці поділя-ють на дрібнозернисті, грубозернисті та середньої зернистості.
На практиці гідравлічного транспортування можна спостеріга-ти часткове або навіть повне розшарування дрібнозернистих гідро-сумішей при тривалій (як правило, нештатній) зупинці гідротранс-портної системи або зберіганні в резервуарах-сховищах протягом тривалого часу. Осереднену швидкість потоку, при якій спостері-гають початок випадання твердих частинок на дно труби, назива-ють першою критичною.
При повторному пуску ГТС швидкість потоку поступово збі-льшують, що надає можливість шар за шаром піднімати твердий матеріал, який випав в осад на дно труби, до досягнення ним пов-ного зависання. Мінімальна швидкість, яка забезпечує повний під-йом осадку з дна труби, має назву другої критичної.
Зберігання гідросумішей протягом тривалого часу здійснюють у резервуарах, обладнаних спеціальними пристроями, які забезпе-чують їх механічне або гідравлічне перемішування для забезпечен-ня надійного всмоктування насосами при пуску гідротранспортної системи.
Відносно невеликі критичні швидкості гідравлічного транспо-ртування дрібнозернистих гідросумішей характеризує своєрідна за-лежність від концентрації, а закономірність залежності питомих гі-дравлічних опорів від осередненої швидкості транспортування по-дібна до переміщення по трубопроводах гомогенних середовищ з підвищеною порівняно з водою густиною. Очевидно, за характером розподілу локальних швидкостей і концентрацій по перерізу транс-портного трубопроводу, а також за динамічною стійкіст при русі потоку в надкритичному режимі такі системи мають відноситися швидше до стійких, ніж до нестійких.
Характерними особливостями гідравлічного транспортування гідросумішей, які складено з грубозернистих твердих сипких мате-ріалів, є високі критичні швидкості, значні гідравлічні опори, не-значні концентрації та нерівномірне розподілення локальних швид-костей і концентрацій по перерізу потоку.
Гідродинамічні характеристики гідросумішей з полідисперс-них твердих матеріалів середньої зернистості обумовлені, насампе-ред, гранулометричним розподіленням твердих частинок. При цьо-му спостерігають менший ступінь нерівномірності розподілення концентрації твердих частинок по перерізу труби та меншу асимет-рію швидкісного поля, ніж у випадку транспортування грубозерни-стих матеріалів, але більшу ніж дрібнозернистих.
Динамічну стійкість гідросумішей, складених з полідисперс-них, грубозернистих, дрібнозернистих та середньої зернистості твердих матеріалів, підтримують заданим режимом руху, обумов-леним величиною критичної швидкості, яка залежить від крупності та гранулометричного складу транспортованого матеріалу.