A NEHÉZIPARI MŰSZAKI EGYETEM KÖZLEMÉNYEI. I. sorozat BÁNYÁSZAT MISKOLC, 1982.

Átírás

1 A NEHÉZIPARI MŰSZAKI EGYETEM KÖZLEMÉNYEI I. sorozat BÁNYÁSZAT 31. KÖTET 1-2. FÜZET MISKOLC, 1982.

2

3 A NEHÉZIPARI MŰSZAKI EGYETEM KÖZLEMÉNYEI I. sorozat BÁNYÁSZAT 31. KÖTET 1-2. FÜZET MISKOLC, 1982.

4 HU ISSN SZERKESZTŐ BIZOTTSÁG: ZAMBÓ JÁNOS felelős szerkesztő BOCSÁNCZY JÁNOS, CSÓKÁS JÁNOS, SZILAS A. PÁL, TARJÁN IVÁN Kiadja a Nehézipari Műszaki Egyetem A kiadásért felelős: Dr. Kozák Imre rektorhelyettes NME Sokszorosító Üzeme Nyomdaszám: KSZ NME Miskolc-Egyetemváros, Engedély száma: MTTH-III.-3183/1976. Sajtó alá rendezte: Dr. Farkas József egyetemi tanár Technikai szerkesztők: Kovácsné Kismarton Gabriella, Németh Zoltánná Megjelent az NME Közleményei Szerkesztőségének gondozásában Kézirat szedése: aug okt. 30-ig. Sokszorosítóba leadva: nov. 9. Példányszám: 300 Készült IBM-72 composer szedéssel, rotaprint lemezről az MSZ és MSZ szabványok szerint 13 B/5 ív terjedelemben A sokszorosításért felelős: Tóth Ottó mb. üzemvezető

5 ELŐSZÓ A Nehézipari Műszaki Egyetem és a Technische Hochschule Otto von Guericke Magdeburg 1980-ban emlékezett meg 20 éves szoros és eredményes együttműködéséről. A barátsági és együttműködési szerződés keretében év óta egyre erősödő és tartalmasabbá váló kapcsolatok alakultak ki, ezen belül a magdeburgi főiskola Apparate- und Anlagenbau szekciója és a miskolci Ásványelőkészítési Tanszék között hidraulikus szállítás, hidromechanizáció témakörben. A hidromechanizáció összefüggő technológiai rendszert jelent, amely a szilárd szemcsés anyagok csővezetékben történő, úgynevezett hidraulikus szállítását, mint fő technológiai eljárást, valamint a szállítás előtti eljárásokat és a kiáramló keverékkel végzett műveleteket tartalmazza. A hidraulikus szállítás és hidromechanizáció egyre jelentősebb helyet kap a legkülönbözőbb iparágakban és a mezőgazdaságban. Elterjedését a jövőben még inkább elősegíti a környezetvédelemmel való szoros kapcsolata. A két fenti intézet a hidromechanizáció kutatása és fejlesztése terén a szocialista országokban elért eredmények és tapasztalatok kicserélésére és e technológia elterjesztésére közösen kezdeményezte a hidromechanizációval foglalkozó kollokvium-sorozat megindítását ben Miskolcon, 1981-ben Rostockban voltak ilyen kollokviumok; 1983-ban ismét Miskolcon kerül megrendezésre. A hidromechanizációban rejlő előnyök annak nagyobb mértékű alkalmazását indokolnák. Erre kívánja felhívni a figyelmet ez a füzet is és a hasznos együttműködést hivatottak demonstrálni a tanulmányok. Miskolc, január Prof. Dr.-Ing. H.-J. KECKE MAGDEBURG Dr. TARJÁN IVÁN egyetemi tanár MISKOLC 3

6

7 MNE Közleményei, Miskolc, I. Sorozat, Bányászat, 31(1982) kötet, 1-2. füzet, A LAMINÁRIS-TURBULENS ÁTMENETI SEBESSÉG, A LERAKODÁSI HATÁRSEBESSÉG ÉS AZ ÜZEMI SEBESSÉG MEGHATÁROZÁSA A HIDRAULIKUS SZÁLLÍTÁSNÁL, VÍZSZINTES CSŐVEZETÉKBEN TARJÁN I.-DEBRECZENI E. összefoglalás A hidraulikus szállításnál három jellegzetes sebesség elméleti és kísérleti meghatározása szükséges. A lerakodási sebesség - amelynél a cső alján az álló ágy kialakulása éppen megkezdődik - az üzembiztos szállításnál megvalósítható legkisebb sebességet adja. Homogén szuszpenzió-áramlásnál ez általában a lamináris-turbulens átmeneti sebesség. Heterogén szuszpenzió-áramlásnál meghatározása általában kísérlettel lehetséges. Az üzemi sebesség megválasztása csupán a keverékszállító berendezés és a csővezetékben megvalósuló áramlás egységes szemléletével lehetséges; értéke a szállítandó anyag tulajdonságain és a csőátmérőn kívül a szivattyú jelleggörbéjétől, az adagoló berendezéstől, a csővezeték hosszától és geometriai vonalvezetésétől is függ. Az üzemi sebesség a dolgozatban közölt stabilitási vizsgálattal határozható meg. A legkisebb összköltséget adó sebesség, az ún. gazdaságos sebesség akkor választható, ha az a szivattyú jelleggörbéje alapján stabilitási vizsgálattal meghatározott üzemi sebességnél nagyobb érték. c t d D Ap v Jelölések szállítási térfogati koncentráció szemcseátmérő csőátmérő nyomásveszteség sebesség DR. DEBRECZENI ELEMÉR egy. docens a műsz. tud. kandidátusa Ásványelőkészítési Tanszék 3515 Miskolc-Egyetemváros A kézirat beérkezett: március 25. DR. TARJÁN IVÁN tanszékvezető egy. tanár a műsz. tud. kandidátusa 67

8 p a szuszpenzió surusege Ps a szilárd szemek sűrűsége Pf a folyadék sűrűsége T nyírási vagy csúsztató feszültség T W nyírási feszültség a csőfalnál To induló nyírási feszültség vagy folyási határfeszültség n a szuszpenzió dinamikai viszkozitása Me effektív viszkozitás K konzisztencia tényező m folyási index dv/dr nyírási sebesség X csősúrlódási tényező / Fanning-tényező He Hedström-szám P\ Plaszticitási szám, vagy folyási szám rn a szuszpenzió tömegárama m s a szilárd anyag tömegárama Bevezetés A hidraulikus szállítás tervezésének és megvalósításának egyik legfontosabb kérdése az üzembiztos szállítást lehetővé tevő keveréksebesség meghatározása. Ennek a sebességnek a megválasztásakor a lerakódás jelenségének vizsgálata segítségével az ún. lerakodási határsebességnek a meghatározásából indulunk ki. ig*p lamináris turbulens áfmeneti sebesség lgv T Igv 1. ábra 68

9 1. Homogén szuszpenzió-áramlás A keverékáramlás akkor homogén, ha a vízszintes cső felső alkotójától lefelé 0,08 D távolságban (c tb ) és a csőtengelyben (c ta ) mért térfogati koncentráció hányadosa [1]: c tb >0,8. CtA A legtöbb ide tartozó keverék nem-newtoni jellegű. Az 1. ábra a Ap v összefüggést mutatja homogén szuszpenzió-áramlás esetén. Nagy sebességeknél az áramlás turbulens. A sebesség csökkentésekor elérjük a turbulens-lamináris átmeneti sebességet, ennél kisebb sebességeknél pedig az áramlás lamináris, a Ap-v görbe laposabb lesz. A nyomásveszteség mindkét tartományra meghatározható. Az átmeneti sebesség ismerete nélkül azonban nem tudjuk, hogy melyik tartományban vagyunk és milyen összefüggést kell használni a nyomásveszteség meghatározására. A hidraulikus szállítást többnyire a turbulens tartományben üzemeltetik, mert lamináris áramláskor a szállítandó anyagok jelentős részénél a szemek ha hosszabb idő alatt is a csőben lerakódnak. Ez instacionárius áramlást, a nyomásveszteség növekedését eredményezi, különösen hosszú csővezetékben, nagyobb csőátmérőknél. Az átmeneti sebesség ismerete tehát igen fontos mind a nyomásveszteség, mind a lerakodási határsebesség meghatározása szempontjából. A sebesség, amelynél a turbulens-lamináris átmenet a homogén szuszpenzió-áramlásnál bekövetkezik, mindenekelőtt a Reynolds-számtól függ. Newtoni folyadékok reológiai viselkedését a T = ri(dv/dr) egyenlet írja le. Az átmenet Re T = 2100 Reynolds-számnál következik be, a sebesség értéke itt: Re T ri amelyben 17 a szuszpenzió dinamikai viszkozitása p a szuszpenzió sűrűsége D csőátmérő dv/dr nyírási sebesség Bingham-plasztikus reológiai tulajdonságú szuszpenzióknál, amelyeknél a reológiai egyenlet 7" = r 0 +1? (dv/dr), az átmeneti sebesség az ún. Hedstrőm-számtól függ [1,2]: 69

10 70

11 He = Re- Pl Dvp TQD vrj T 0 D 2 P V 2 amelyben Pl az ún. plaszticitási szám, vagy folyási szám. A 2. ábrán cementiszappal, folyami iszappal, agyag-, szennyvíz- és mésziszappal végzett kísérletek eredményeként kapott diagram a Re r =f(he) összefüggést mutatja, amelynek felhasználásával a/fe-szám ismeretében Re T illetve v T meghatározható. Számítással is a mérésekhez közelálló eredményt kaphatunk. A Durand által javasolt átmeneti sebesség [3] a Re: v T Dp ßeT 2100 egyenletből határozható meg. Ebben a lamináris-turbulens átmenetnek megfelelő effektív viszkozitás szerepel, amely lamináris áramlásnál a Buckingham-egyenlet felhasználásával [1]: Sv T 4 wt PeT = Sv T SVj- 67? V;; ~D~ ~D utóbbiban T WT a nyírófeszültség a csőfalnál, a lamináris-turbulens átmenetnél. Az átmeneti sebesség fentiek alapján: = i? 1 + T QD Vj Re r T/ 2Dp 1+ V 1 + 2D2 PT 0 3Re r r? 2 Az így kapott átmeneti sebesség a mérésekkel kevésbé egyezik, mint az előbbi módszer szerinti eljárás. A pszeudoplasztikus (m < 1) r = K{dv/dr) m reológiai egyenlettel jellemzett homogén szuszpenzió-áramlás esetén az átmeneti sebesség a 3. ábra [1] segítségével határozható meg, amely az m folyási index ismeretében az átmeneti sebességhez tartozó Re^ értéket adja, K az ún. konzisztencia-tényező, a viszkozitáshoz hasonló jellemző. Az így számítható v T a legkülönbözőbb anyagokra kapott mérési eredményekkel jó összhangban van. A 3. ábra pszeudoplasztikus, newtoni és dilatáns folyadékokra egyaránt alkalmazható. A Reynolds-számot hatványfüggvényes reológiai egyenlet esetén Re = Dvp alakban, az effektív viszkozitással kell kiszámítani [1 71

12 72

13 f= Q5 0,10 \ \ \ \ \ \ fv 5^ newtoni folyadék (He=0; m=1) \ \ x \/ Re T V 'x \ m=0 t 7 pszeudoplasztikus^^^z. folyadék (He =0; m=0,7) 0, Iff Re 4. ábra

14 Me = 8v_ D 'If Am 3m 4-1 = Ä~ 8v ~D m-\ A legáltalánosabb esetben érvényes T = T 0 +K(dv/dr) m alakú, ún. reálplasztikus vagy általánosított Bingham reológiai egyenlettel jellemzett folyadékokra, ill. szuszpenziókra is kidolgoztak eljárást az átmeneti sebesség meghatározására [4]. Bonyolultsága miatt csupán egy adott esetben, az m 0,7 folyási indexre mutatjuk be használatát. A diagramban (4. ábra) a módosított Re-szám és He-szám szerepel: Re = 8 m 3m+ 1 \ m í v 2 ~ m p K He = tfp_ K To K A diagramból a Fanning-tényező {f A/4) Ül. X súrlódási tényező és az átmeneti sebességhez tartozó Re T is meghatározható. A módszer Bingham-plasztikus (m = 1), továbbá pszeudoplasztikus (m < 1) ill. dilatáns (m > 1) folyadékokra is érvényes. Az eddigi vizsgálatok időtől független reológiai tulajdonságú folyadékokra vonatkoztak. Időtől függő tulajdonságú folyadékok (tixotrop, stb.) áramlásával nem foglalkozunk. Megállapítható, hogy homogén szuszpenzió-áramlásoknál a lerakodási sebességgel szoros összefüggésben levő átmeneti sebesség megfelelő pontossággal kiszámítható és az előzetes tervezéshez meghatározható. 2. Szállítás nagy távolságokra Általános feltételezés, hogy nagy távolságú pszeudo-homogén keverékáramlásoknál (a koncentrációeloszlás a szemcsenagyságtól függetlenül olyan, mint homogén szuszpenzió-áramlásoknál) a lerakodási határsebesség amelynél a cső alján álló szemek jelennek meg megegyezik a lamináris-turbulens átmeneti sebességgel. Az találták, hogy meghatározott homogén keverékeknél szűkebb csőátmérő tartományban valóban megegyezik e két sebesség [5]. Ha a csőátmérő ennél kisebb, a lerakodási határsebesség a lamináris tartományba kerül; nagyobb csőátmérőknél viszont a lerakódás turbulens áramlásnál is bekövetkezik. Példaként 0,13 mm homoknak newtoni szuszpenzióban hosszú távolságra történő szállítására mutatunk be példát. A szuszpenzió Ns/m 2 viszkozitású, a homok ebben a hordozófolyadékban 12%-os térfogati koncentrációban van jelen. Az 5. ábrán a folyamatos vonal a homok nélküli szuszpenzió fajlagos nyomásveszteségét mutatja az Reszám függvényében, a pontozott vonalak pedig a homok-szuszpenzió keverékáramlásának mérési eredményeit különböző csőátmérőknél. Leolvashatók a lerakodási határsebességel^, 74

15 5. űöro

16 amelyek közül csak a 18,9 mm csőátmérőhöz tartozó érték esik egybe az átmeneti sebességgel (v = v T ). Az ezirányú eddigi kutatások nem tették lehetővé a lerakodási határsebesség előzetes pontos meghatározását hosszú csővezetékekben, pszeudo-homogén szuszpenzió-áramlás esetén. Ezért az üzemi sebesség túlméretezése indokolt. 3. Heterogén szuszpenziőáramlás A keverékáramlás heterogén, ha [1]: c tb <0,1. c ta Lényeges eltérés van a heterogén és homogén szuszpenzióáramlás között. Nagyobb sebességeknél a keverékáramlás Ap-v diagramja (6. ábra) a folyadék nyomásveszteséggörbéjéhez közelít, a koncentráció egyre inkább egyenletes eloszlásúvá válik. A sebesség csökkenésekor a koncentráció függőleges csőátmérőmenti eloszlása aszimmetrikus lesz, míg a lerakodási sebességnél a szilárd anyag kiválik, leülepszik, álló vagy csúszó ágyat képez a cső alján. Monodiszperz anyagoknál a lerakodási sebesség megegyezik a legkisebb nyomásveszteséghez tartozó sebességgel. Ennél kisebb sebességeknél szilárd ágy képződik a csőben, az áramlás elveszti stabilitását, instacionárius lesz, a nyomásveszteség növekszik. A lerakódásnál a szemekre ható súlyerő nagyobb, mint a turbulencia, amely a szemeket szuszpenzióban igyekszik tartani. Azt a legkisebb sebességet, amelynél a cső alján álló szilárd anyagágy éppen kialakul, lerakodási határsebességnek nevezik. A lerakodási határsebességnél kisebb sebességgel szállítani nem célszerű, mert a dugulásveszély mellett megnövekszik a csőkopás is, és mivel a nagyobb szemek a csőben maradnak, a csővezeték osztályozóként működik. Számos szerző foglalkozott monodiszperz vagy ehhez közelálló szilárd anyag lerakodási határsebességének meghatározásával. Legismertebb a Durand-összefüggés [3]: keverék lg*p folyadék lerakodási sebesség lgv L 6. ábra Igv 76

17 VL =F L y^ ) Pf amelyben p 5 és Pf a szilárd anyag és a szállító folyadék sűrűsége, továbbá az 2 F L F L =F L {d,c t ) VL ^D fi Pf Pf függvény a szemcseméret és koncentráció függvénye. Az F L =F L (d,c t ) összefüggést (d a szemcseméret) a 7. ábra mutatja. Az F L függvény alakja szerint a lerakódás módosított Froude-számának tekinthető. A homogén szuszpenzió-áramlásnál vizsgált átmeneti sebesség tehát a Re-számnak, a heterogén áramlásnál szereplő lerakodási sebesség pedig a Fr-számnak függvénye. A 7. ábra szerint 1 mm szemnagyságig mind a szemnagyság, mínd pedig a koncentráció befolyásolja a lerakodási határsebességet, nagyobb szemeknél (d > 2mm)F L állandónak tekinthető. A Durand-összefüggés továbbfejlesztésével a lerakodási határsebesség meghatározására az alábbi egyenletet alkalmazhatjuk kis koncentrációknál (c t < 1%) és különböző fo- 77

18 lyadéksűrűségnél és viszkozitásnál is [6]: 1/6 Az ebben szereplő F[ csak a koncentráció függvénye (8. ábra). A felírt összefüggés homok-kavics szállítása esetén megbízhatóan alkalmazható. Számos más szerző is foglalkozott a lerakodási határsebesség meghatározásával. Az eredményként kapott különböző összefüggések [7, 8, 9, 10] azonban azonos körülmények mellett is olyan nagymértékben eltérő sebességeket eredményeznek, amelyek lehetetlenné teszik ezek felhasználását adott gyakorlati feladat esetén. Ezért a kérdés nagy jelentőségére való tekintettel heterogén szuszpenzió-áramlásnál a lerakódás határsebességet kísérleti állomáson, a konkrét anyaggal végzett méréssel kell meghatározni. 5 F 2 1, ,0 2 c [%] 8. ábra 50,0 4. A lerakodási határsebesség mérése Sok mérési eljárás ismeretes a lerakodási határsebesség meghatározására. Ezek a mérések többnyire a lerakódás kezdetének vizuális megfigyelésén alapszanak. A méréshez átlátszó, üveg vagy plexi csőszakaszt építenek a szállítóvezetékbe. Azt feltételezik, hogy az így kapott lerakodási határsebesség acél- vagy más anyagú csőnél is érvényes. A megfigyelt és az üzemi cső érdességének eltérése ezzel szemben pontosabb mérést tesz szükségessé. 78

19 100 Pszeudohomogen áramlás Heterogén áramlás Lerakódás Csúszó Álló ágy ágy c N V, A, \ Ah ft ±.._. r, 4-4- íílj v ' \) l/=r- V J- 0 v 3 ml 2.sJ 1 f 0 ' 1 1 J _L L.. 1 L L..J í i i i i 1 J tfm/n] 9. ábra

20 Kifogásolható, különösen hosszú csővezetékeknél vagy nagy csőátmérőknél, ha a minimális nyomásveszteséghez tartozó sebességértéket tekintjük a lerakódás határsebességének. Nem elfogadható az a mérés sem, amelynél a lerakódó réteg magasságának az áramlási sebességtől való függését határozzák meg, és ebből extrapolálnak a nulla lerakodási sebességre. Ujabban elektromos vagy termikus szondával határozzák meg a lerakodási határsebességet [11]. Előbbinél két elektródát (polarizálót és érzékelőt) építenek a cső alsó alkotójába. Működése azon alapszik, hogy a keverékáramlás sebességváltozása az elektródák környezetében az iontöltés eloszlásának és koncentrációjának megváltozását okozza, amelyet a műszer érzékelni képes. A termikus szonda két hőellenállásból, mérő és kiegyenlítő hőelemből áll. A szonda és a keverékáramlás közötti hőcsere megváltozása a keverék sebességváltozásának a függvénye, ezért itt a hőcsere változását kell érzékelni. Nem áramló, lerakódott réteg jelenléte esetén állandó jel mérhető. Csúszó ágynál, vagy szuszpenzió esetén a jel átlagértékének megváltozása és gyors fluktuálása figyelhető meg (9. ábra). 5. A hidraulikus szállítás üzemi sebességének meghatározása A biztonságos szállításhoz szükséges üzemi sebesség legkisebb értéke homogén szuszpenzió-áramlásnál az előbbiek szerint számítható átmeneti sebesség; heterogén szuszpenzió-áramlásnál pedig a mérésből kapott lerakodási határsebesség. Külön megfontolást igényel természetesen a hosszú csővezetékben megvalósuló szuszpenzió-áramlás. Az üzemi sebesség megválasztásához nem elegendő a szállítóvezetékben kialakuló áramlás vizsgálata, a lerakodási hatásebesség ismerete; értéke a szállítandó anyag tulajdonságain és a csőátmérőn kívül elsősorban a szivattyú jelleggörbéjétől és az adagolóberendezéstől is függ. Dugattyús szivattyúk alkalmazása növeli a hidraulikus szállítási rendszerek üzembiztonságát. Ennek oka a dugattyús szivattyú merev karakterisztikája. Adagolós rendszereknél tisztavíz-szivattyúként általánosan alkalmazható. Zagy szivattyúként csupán finom szemcseösszetételű szilárd anyag szállításánál jöhet szóba. A szállítás üzembiztonságát a 10. ábrán mutatjuk be. A berendezés tervezett munkapontján (Mx) a dugattyús szivattyú ráj! tervezett szilárdanyag-tömegáramot szállít c n koncentráció mellett. Az adagolt szilárdanyag mennyiség megnövelése esetén (rh s2 ) a csővezetékben kialakuló c t2 koncentráció mellett a munkapont fölfelé eltolódik (M 2 ) amely az adott koncentrációnál a lerakodási sebességet jelenti. Ha az adagoló rendszer adagolási pontossága Am s = m^ -m sl, akkor a rendszer üzembiztosan működik. 80

21 10. ábra Az üzembiztos működéshez az szükséges, hogy a nyomásnövekedés miatti többletterhelést a szivattyú és a hajtómotor viselni tudja. Tapasztalat szerint a dugattyús szivatytyús rendszerek működtetése nem jelent gondot. A forgólapátos szivattyúk zagyszivattyúként is kiterjedten alkalmazhatók. Ez a szivattyútípus rugalmas karakterisztikájú és gyakran nagy veszélyt jelent, ha a szállítómagasság csekély megváltozása esetén a szállított mennyiség nagy mértékben változik. Különösen az ilyen lapos karakterisztikájú szivattyúk alkalmazása teszi indokolttá az üzembiztonság alapos vizsgálatát. Hozzájárul ehhez még az is, hogy a zagyszivattyú szállítóképessége a szállítási koncentráció növekedésével csökken. Az I. jelű szivattyú (11. ábra) megindításakor a csővezetékben tiszta víz áramlik, a munkapont ekkor MIQ. AZ adagoló berendezés működtetésekor a csővezeték egyre jobban megtelik a szállítandó anyaggal és végül az előírt anyagmennyiség szállítása az M munkapontban megvalósul. Az M üzemi pont stabilis munkapont. Az adagolt mennyiség ÍSm s értékű növekedése az ellenállásgörbe 11. ábra szerinti eltolódását jelenti. Az új ellenállásgörbe kialakulása a # csővezeték kiterjedésétől függően hosszabb-rövidebb időt vesz igénybe. Az I. jelű szivattyú akkor azm* munkapontban üzemel, amely szintén stabilis munkapont. 81

22 80 bar SO c t = 0,2 \ \m s =28 c * \ Ac f \ \ v \ \ \ i \^ > L HJ \ 6t/h -m s + Am s \ \ Ap 30 -* *** rns 5 o(tís5! a^i^ ""r^ \10^" \5^ 'M S^EO^ m/s ábra 82

23 AII. jelű szivattyú az üzembeállításkor azm II0 munkapontból a M munkapontig levő utat teszi meg. Az M munkapont még éppen stabilis. Az adagolt mennyiség, előbbi Ara, értékkel történő megnövekedése esetén a II. szivattyú jelleggörbéje egyetlen sebességértéknél sem metszi az m,y + Am s = áll.-hoz tartozó ellenállásgörbét, azaz a szivattyú kisebb energiát állít elő, mint a terhelés; munkapont nem szerkeszthető, a rendszer rövidesen eldugul. Pillanatnyi adagolt szállított tömegáram-növekedés, amely nem hat ki az egész csővezetékre, természetesen nem vezet feltétlenül a rendszer eldugulásához. A III. jelű szivattyú tiszta víz szállítása esetén az AÍ III0 pontban működik. A szilárd anyag adagolásakor a munkapont egyre inkább balra tolódik és végül az Mm munkapontbe kerül. Erre a szivattyúra nézve az M pont labilis munkapont, amelyben tartós üzem még ingadozásmentes állandó tömegáram adagolása esetén sem képzelhető el. Az adagolás előbbi, Aráj értékű ingadozásakor a rendszer eldugul. összefoglalva megállapíthatjuk, hogy a szivattyú kiválasztásakor az üzemviszonyok stabilitási vizsgálata nem nélkülözhető. A szivattyú kiválasztását az adagoló berendezés lényegesen befolyásolja. Minél nagyobb az adagolás ingadozása (Am,), annál inkább meredek karakterisztikájú szivattyú választása indokolt. Ha csupán lapos karakterisztikájú szivattyú áll rendelkezésre, akkor a stabilis üzemet biztosító meredek karakterisztika fordulatszám-szabályozással valósítható meg. Nagyobb sebességeknél, az m s állandó görbe emelkedő ágán a biztonsági követelmények könnyen teljesíthetők, ekkor lapos jelleggörbével rendelkező forgólapátos szivattyúk is alkalmazhatók. Gyakran állandó koncentrációjú zagyot előállító adagoló berendezéseket alkalmaznak. Az ilyen hidraulikus szállító rendszerek üzemviszonyait ugyancsak a 77. ábra alapján tudjuk megvizsgálni. A vizsgálat menete teljesen azonos az előzővel, csupán az m s = áll. görbe helyett a c t = áll. ellenállásgörbét kell figyelembe venni. Mindhárom szivattyú azm stabilis munkapontban üzemel, ha a koncentráció nem ingadozik. Az ábra szerinti koncentráció-növekedés esetén az I és II szivattyú továbbra is megbízhatóan és dugulásmentesen szállít, míg a III. szivattyú dugulást okoz. Megállapítjuk, hogy az állandó koncentrációt biztosító adagolók alkalmazásakor a hidraulikus szállító rendszer üzembiztonsága nagyobb. A forgólapátos szivattyúk alkalmazása ebben az esetben jelent kevesebb gondot. Az elvégzett vizsgálatok alapján megadhatjuk az egyes szivattyútípusok kedvező alkalmazási területét. A dugattyús szivattyúk a lerakodási sebességnél nagyobb sebességek tartományában mindenütt alkalmazhatók. Megjegyezzük, hogy beruházási költségük nagyobb sebességeknél nagymértékben megnő, továbbá zagy szivattyúként csak korlátozottan alkalmazhatók. A koncentráció-görbék minimumpontjaiban az energiaköltségek a legkisebbre adódnak; ettől a görbétől jobbra, azaz a nagyobb sebességek irányában alkalmazhatók a meredek karakterisztikájú, vagy a szabályozott forgólapátos szivattyúk. A legnagyobb sebességeknél alkalmazhatók a forgólapátos szivattyúk, alkalmazhatóságuk alsó határát az állandó 83

24 szállított tömegáramhoz tartozó görbék minimumpontjait összekötő görbével jelöljük meg, a stabilitási vizsgálattal összhangban. A zagyszivattyúval működő hidraulikus szállítás külön vizsgálatot igényel. Az üzemviszonyokat az előbbiekhez képest még az nehezíti, hogy a zagy szivattyúk által előállított szállító magasság a szállítási koncentráció függvénye. Az üzemviszonyok vizsgálata előtt ezért az adott zagyszivattyú jelleggörbéjének felvétele szükséges különböző koncentrációknál. IRODALOM l.wasp, E. J. -KENNY, J. P.-GANDHI, R. L.: Solid-liquid flow slurry pipeline Trans. Tech. Publications,, Clausthal. (1977) transportation. 2.HANKS, R. W.:^4 generalized criterion for laminar-turbulent transition in the flow of fluids. Union Carbide Co DURAND, R.-CONDOLIOS, E.: Hydraulic transport of coal and solid material in pipes. Proc. Colloq. on Hydraulic Transportation, London (1952). 4.HANKS, R. W.: Low Reynolds-number turbulent pipeline flow of pseudohomogeneous slurries. HYDROTRANSPORT 5, Hannover. 5.THOMAS, A. D.: The role of laminar/turbulent transition in determining the critical deposit velocity and the operating pressure gradient for long distance slurry pipelines. HYDROTRANS PORT Canterbury. 6. WICKS, M.: Transportation of solidsat low concentration in horizontal pipes. ASCE Int. Symp. on Solid-Liquid Flow in Pipes, Univ. of Pennsylvania. 7.KRIEGEL, E.-BRAUER, H.: Hydraulischer Transport körniger Feststoffe durch waagerechte Rohrleitungen. VDI-Forschungsheft 515, SINCLAIR, C. G.: The limit deposit velocity of heterogenous suspensions. Third Congress of the European Federation of Chemical Engeneering, London, ZANDI, I.: Advances in solid-liquid flow in pipes and its application. London, Pergamon Press, lo.govier, G. W.-AZIZ, K.: The flow of complex mixtures in pipes. Van Nostrand Reinhold, ll.ercolani, D.-FERRINI, F.: Electric and thermic probes for measuring the limit deposit velocity. HYDROTRANSPORT Canterbury. DETERMINATION OF THE LAMINAR-TURBULENT TRANSITION VELOCITY DEPOSIT LIMIT VELOCITY AND OPERATIONAL VELOCITY FOR HORIZONTAL HYDRAULIC TRANSPORT by I. TARJÁN-E. DEBRECZENI Summary The study deals with the theoretical and experimental determination of three characteristic velocities in hydraulic pipelining. The deposit velocity for homogeneous flow of slurries can be determined theoretically, while experimental method is generally used for heterogeneous flow of mixtures. The operational velocity can only be determined by the stability analysis of the study based on a complex 84

25 view of the transport equipment and the flow in the pipeline. The so-called economical velocity giving minimum total costs can only be selected if it exceeds the operational velocity. BESTIMMUNG DER LAMINAR-TURBULENTEN, ÜBERGANGSGESCHWINDIGKEIT DER ABLAGERUNGSGRENZGESCHWINDIGKEIT UND DER BETRIEBSGESCHWINDIGKEIT BEIM HYDRAULISCHEN FESTSTOFFTRANSPORT IM HORIZONTALEN ROHR von I. TARJÁN-E. DEBRECZENI Zusammenfassung Die Studie befaßt sich mit der theoretischen und experimentellen Bestimmung der drei charakteristischen Geschwindigkeiten der hydraulischen Förderung. Die Ablagerungsgeschwindigkeit kann bei homogener Gemischströmung theoretisch, bei heterogener Gemischströmung dagegen in der Regel experimentell ermittelt werden. Die Betriebsgeschwindigkeit läßt sich lediglich mittels einer einheitliche Betrachtung der Fördereinrichtung und der Strömung in der Rohrleitung, unter Anwendung der Stabilität suntersuchung der Studie bestimmen. Die sogenannte wirtschaftliche Geschwindigkeit, die minimale Gesamtkosten gewährleistet, kann nur dann gewählt werden, wenn sie die auf die obige Weise bestimmte Betriebsgeschwindigkeit übersteigt. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛАМИНАРНО-ТУРБУЛЕНТНОЙ ПЕРЕХОДНОЙ СКОРОСТИ, ГРАНИЧНОЙ СКОРОСТИ ОСЕДАНИЯ И ПРОМЫШЛЕННОЙ СКОРОСТИ ПРИ ГИДРАВЛИЧЕСКОМ ТРАНСПОРТЕ В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ ТРУБОПРОВОДЕ И. ТАРЯН-Э. ДЕБРЕЦЕНИ Резюме Работа посвящена теоретическому и экспериментальному определению трех характерных скоростей гидравличкского транспорта. Скорость осаждения в случае потока гомогенной смеси можно определить теоретически, в случае потока гетерогенной жидкости она обычно определяется экспериментомв соответстсии с потоком, имеющим место в смешивающем-транспортирующем устройстве и трубопроводе. Так называемая экономичная скорость, при которой расходы минимальны, может быть выбрана лишь тогда, если ее величина превышает величину промышленной скорости, определенной вышеизложенным методом. 85

26 TARTALOMJEGYZÉK Előszó 3 Kecke, H.-J.: Hidraulikus szállító berendezések csőszerelvényei 5 Richter H. - Scholtz G.: A nyomásveszteség meghatározása heterogén szilárdanyag-folyadék keverékek csővezetéken történő hidraulikus szállításánál 23 Scholz G. - Richter H.: Kritikus sebesség heterogén szilárd-folyadék keverékek vízszintes csővezetékben történő szállításakor 47 Tarján I.-Debreczeni E.: A lamináris-turbulens átmeneti sebesség, a lerakodási határsebesség és az üzemi sebesség meghatározása a hidraulikus szállításnál, vízszintes csővezetékben 67 Debreczeni E. - Tarján I.: Oldalfuvókás sugárszivattyú működésének vizsgálata és méretezése 87 Meggyes T.: A hidraulikus szállítás áramlási rendszerei