Санкт-Петербургский горный университет, РФ:

Александров В. И., заведующий кафедрой, д-р техн. наук, профессор, victalex@mail.ru

ЗАО «Механобр инжиниринг», РФ:

Кибирев В. И.,  начальник отдела, канд. техн. наук

В статье приведены аналитические расчеты удельных потерь напора при гидравлическом транспортировании гидросмесей хвостов обогащения железной руды Качканарского ГОКа. Расчеты выполнены по результатам экспериментальных исследований зависимости удельных потерь напора от шероховатости внутренней поверхности трубопроводов, футерованных полиуретановым покрытием. Экспериментально установлено, что величина физической шероховатости покрытий более чем в четыре раза меньше шероховатости стальных трубопроводов, что приводит к снижению коэффициентов гидравлических сопротивлений, входящих в расчетную формулу удельных потерь напора — формулу Дарси—Вейсбаха. Рассчитаны коэффициенты относительной и эквивалентной шероховатостей для трубопроводов с покрытием и без покрытия. Расчеты показывают, что применение полиуретановых покрытий гидротранспортных трубопроводов способствует снижению удельных затрат энергии при гидравлическом транспортировании хвостов обогащения железной руды Качканарского ГОКа в 1,5 раза. Для оценки характера и интенсивности изменения физической шероховатости опытных образцов труб с полиуретановым покрытием выполнены эксперименты на лабораторном гидравлическом стенде. Эксперименты показали, что после наработки 484 ч шероховатость на всех образцах опытных трубопроводов изменяется незначительно. В результате обработки экспериментальных данных методами математической статистики получена эмпирическая формула для расчета наработанной шероховатости поверхности полиуретанового покрытия в зависимости от продолжительности работы трубопровода на гидросмеси хвостов обогащения железной руды.

1. Alexandrov V. I., Vasylieva M. A. The rheological properties of high concentration slurry at pipeline transportation on example of copper-nickel ore tailings // Reports of the XXIII Int. Sci. Symp. «Miner’s week — 2015». 2015. P. 452–460.
2. Александров В. И., Авксентьев С. Ю., Горелкин И. М. Удельная энергоемкость гидравлического транспортирования продуктов переработки минерального сырья // Обогащение руд. 2012. № 3. C. 39–42.
3. Darcy H. Recherches expérimentales relatives au mouvement de l'eau dans les tuyaux. Paris: Malet-Bachelier, 1857.
4. Heywood N., Richardson J. Head loss reduction by gas injection for highly shear-thinning suspensions in horizontal pipe flow // Proc. Hydrotransport 5, BHRA Fluid Engineering. 1978. Paper C1. P. 146–152.
5. Heywood N., Alderman J. Developments in slurry pipeline technologies // Chem. Eng. Prog. 2003. 4. P. 100–107.
6. Kumar U., Singh S. N., Seshadri V. Bi-modal slurry pressure drop characteristics at high concentration in straight horizontal pipes // Int. J. of Engineering and Technical Research (IJETR). 2015. Vol. 3, Iss. 4. P. 394–397.
7. Schmitt D. J. Experimental investigation of surface roughness microstructures and their effects on pressure drop characteristics in rectangular minichannels: M. S. thesis. Rochester Institute of Technology, 2004.
8. ГОСТ 24621—91 (ИСО 868—85). Пластмассы и эбонит. Определение твердости при вдавливании с помощью дюрометра (твердость по Шору). М.: Комитет стандартизации и метрологии СССР.
9. Portable Surface Roughness Tester SURFTEST SJ-210 Series. Mitutoyo America Corporation. URL: http://www.mitutoyo.com/Images/003/316/2140_SJ-210.pdf, дата обращения: 1.12.2016.
10. Nikuradse J. Gesetzmässigkeiten der turbulenten Strömung in glatten Rohren // Ver. Deut. Ing. Forschungsheft. 1932. № 356.
11. Nikuradse J. Stromungsgesetze in rauhen Rohren // Ver. Deut. Ing. Forschungsheft. 1933. № 361.

12. An analysis of the hydraulic transport of solids in horizontal pipes / T. Yagi, T. Okude, S. Miyazaki, A. Koreishi // Report of the Port & Harbour Research Institute (Japan). 1972. Vol. 11, No. 3.

13. Добромыслов А. И. Таблицы для гидравлических расчетов трубопроводов из полимерных материалов. М.: Из-во ВНИИВП, 2004. 209 с.