Обоснование рациональных параметров и режимов работы систем напорного гидротранспорта горных предприятий в сложных природно-климатических условиях

• Автор: Николаев, Александр Константинович
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 297 с. : ил.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И МЕТОДОЛОГИЯ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1Л. Анализ опыта эксплуатации гидротранспортных комплексов

горнорудных предприятий в суровых климатических условиях

1.2. Анализ методов расчета тепловых режимов трубопроводов

1.3 Работа трубопроводов в режиме оледенения

1.4. Особенности работы пульповодов в зимнее время

1.5. Анализ опыта эксплуатации и методов расчета трубопроводов в сейсмически активных районах

1.6. Исследование надежности гидротранспортных систем горнорудных предприятий

1.7. Цель, задачи и методология исследований

Выводы
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО И
ЛЕДОВОГО РЕЖИМОВ, НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПУЛЬПОВОДОВ В СУРОВЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ И СЕЙСМИЧЕСКИ АКТИВНЫХ РАЙОНАХ
2.1. Исследование движения гидросмеси в горизонтальном трубопроводе при внешнем импульсном воздействии
2.2. Обоснование физической модели процесса тепломассопереноса в двухфазном потоке с учетом его кинематических характеристик
2.3. Математическое описание процесса теплообмена при движении гидросмеси в горизонтальном трубопроводе
2.3.1. Аналитическое решение задачи теплообмена
2.3.2: Численное решение задачи теплообмена
2.4. Влияние неизотермичности течения гидросмеси на коэффициент гидравлических сопротивлений
2.5. Исследование ледотермических режимов пульповодов
2.5.1. Обоснование физической модели оледенения пульповода
2.5.2. Математическое описание процесса оледенения
2.5.3. Исследование коэффициента гидравлических сопротивлений пульповода подверженного оледенению
2.6. Исследование напряженного состояния трубопровода при воздействии сейсмических сил и изменения его температурного режима
2.6.1. Математическая модель напряженного состояния
трубопровода
2.6.2. Аналитическое решение задачи колебания трубопровода
Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ,
ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И НАПРЯЖЕННОГО
СОСТОЯНИЯ ПУЛЬПОВОДОВ
3.1. Цель, задачи экспериментальных исследований и обоснование
параметров лабораторной установки
3.2. .Методики проведения экспериментальных исследований
3.2.1. Методики исследования коэффициентов теплоотдачи и гидравлических сопротивлений при неизотермическом
течении
3.2.2. Методика исследования коэффициента теплоотдачи при заполнении порожнего пульповода в зимних условиях
3.2.3. Исследование гидравлических сопротивлений оледеневшего пульповода на лабораторной и опытнопромышленной установках
3.2.4. Экспериментальные исследования напряженного состояния трубопровода при воздействии сейсмических сил
3.3. Обработка экспериментальных материалов и результаты
исследований
3.3.1. Результаты исследований коэффициента гидравлических сопротивлений трубопроводов с внутренним оледенением на лабораторной и опытно-промышленной установках
3.3.2. Результаты исследований коэффициентов теплоотдачи и гидравлических сопротивлений
3.3.3. Результаты исследований напряженного состояния трубопроводов при сейсмических воздействиях
Выводы
4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА
ГИДРОТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ В СЛОЖНЫХ ПРИРОДНОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
4.1. Проектирование напорных пульповодов в сложных природноклиматических условиях
4.2. Методика расчета теплового режима пульповодов
4.2.1. Методика расчета теплового и ледового режимов пульповодов
4.2.2. Расчет продления допустимого времени вынужденной остановки пульповодов
4.2.3. Расчет теплового режима оледеневшего пульповода
4.3. Рекомендации по расчету надземных пульповодов с учетом сейсмических, температурных воздействий и конструктивные мероприятия по обеспечению их прочности
4.3.1. Бескомпенсаторная прокладка пульповодов
4.3.2. Совершенствование опорных конструкций пульповодов
4.3.3. Средства контроля и автоматического регулирования толщины внутритрубного льда
4.4. Расчет технико-экономической эффективности
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

при изменениях режимов работы станции. Обвязочные трубопроводы выполнены из труб 720x20 мм марки Ст.20. В качестве опорных точек были приняты промежуточные опоры. Авторы делают вывод о том, что при каждом изменении режима имеет место свое напряженное состояние трубопровода обвязки.
При расчетах и строительстве надземных трубопроводов в сейсмических районах применяют простейшие конструкции, в которых трубопровод работает как неразрезная балка. При этом необходимо стремиться к максимальному использованию несущей способности самого трубопровода.
Как показывают многочисленные записи сейсмограмм [93, 94, 95, 96, 97,98,99,100,101,28,182,142,29,49,174,50,32,174, 175, 186, 187, 188, 189, 190, 191, 192,] частица грунта, расположенная на поверхности земли совершает колебательные движения в пространстве во всех направлениях. При движении фронта сейсмической волны, частицы грунта, кроме вертикального перемещения, получают еще перемещение вдоль продвижения фронта и в направлении, перпендикулярном ему. Колебания частиц в перпендикулярном направлении определяют, помимо поступательных, еще и вращательные колебания сооружения.
Исходя из сложной картины движения грунтовой среды и ее воздействия при расчете трубопроводов, предлагается рассматривать следующие случаи движения сейсмических волн [97]:
- вдоль продольной оси трубопровода;
- поперек продольной оси трубопровода в плоскости опорной поверхности;
- в вертикальной плоскости.
Наряду с конструктивными требованиями, существуют требования обеспечения прочности надземного трубопровода, в связи с чем разработаны методы расчета на прочность [49, 134, 12, 165, 177, 13]. Согласно этим