автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Обоснование рациональных параметров и режимов работы систем напорного гидротранспорта горных предприятий в сложных природно-климатических условиях

Контрольный экземпляр

на правах рукописи НИКОЛАЕВ Александр Константинович

ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИСТЕМ НАПОРНОГО ГИДРОТРАНСПОРТА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ В СЛОЖНЫХ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Специальность05.05.06-Горныемашины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2004

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный консультант -

доктор технических наук, профессор

АЛ. Кулешов

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Б. С. Маховиков,

доктор технических наук, профессор

В.И.Шелоганов,

доктор технических наук, профессор

Ю.Л.Попов

Ведущее предприятие -ЗАО «Механобр инжиниринг».

Защита диссертации состоится 18 июня 2004 г. в 14 ч на заседании диссертационного совета Д 212.224.07 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, дом 2, ауд. № 7212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 11 мая 2004 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета д.т.н., профессор С.Л.ИВАНОВ

ОБЩАЯХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время гидротранспорт рудных концентратов, хвостов обогащения, угля и других сыпучих материалов находит все более широкое распространение в нашей стране и за рубежом. Трубопроводный транспорт является наиболее перспективным и экологически чистым видом перемещения руды, угля и других полезных ископаемых.

Большая часть минерально--сырьевых ресурсов страны находится в районах, которые характеризуются не только суровыми климатическими условиями, но и наличием вечномерзлых грунтов и повышенной сейсмической активностью. Поэтому, среди прочих проблем в освоении полезных ископаемых, важнейшей является проблема гидротранспортирования руды и продуктов ее переработки в условиях отрицательных температур и сейсмической активности.

Напорные пульповоды гидравлического транспорта в процессе эксплуатации подвергаются воздействию ряда силовых факторов, которые в той или иной степени влияют на их несущую способность. При расчете необходимо ясно себе представлять значение этих факторов и их влияние на предельное состояние материала трубопроводов. К числу таких факторов относятся: внутреннее давление, температурные напряжения, изгиб трубопровода по рельефу местности, гидравлические удары и нестационарные режимы, а также интенсивное изнашивание стенок труб вследствие гидроабра-зивности гидросмеси.

При сейсмическом воздействии трубопроводы подвергаются влиянию дополнительных сил, ввиду чего в металле труб возникают значительные напряжения, которые необходимо учитывать в прочностных расчетах.

Для предотвращения аварий напорных пульповодов гидротранспортных систем горно-обогатительных предприятий, вызванных замерзанием транспортируемых гидросмесей, нарушением целостности труб в результате воздействия сейсмических сил и температурных напряжений, необходимо еще на стадии проектирования выбрать целесообразный конструктивный вариант прокладки трубопроводов для определения оптимального.

РОС НАЦИОНАЛЬНА* БИБЛИОТЕКА

В области изучения тепловых и ледовых режимов трубопроводов имеются значительные достижения, в основном благодаря работам отечественных специалистов: П.А. Богославского, A.M. Естифеева, Д.Н. Бибикова, Н.Н. Петруничева, В.П. Стеганцева, Н.Н. Зенгера, Ю.А. Попова и др. Однако решение этой проблемы охватывает только водоводы (систем водоснабжения, ГЭС, каналов и т.д.) и трубопроводы земснарядов.

Изучение тепловых и ледовых процессов с учетом асимметричности теплового воздействия гидросмеси, вызванной неравномерным распределением твердой фазы в потоке, позволит более обоснованно по сравнению с существующими условиями определять максимальную дальность безаварийного гидротранспортирования в суровых климатических условиях.

В связи с вышеизложенным, решение проблемы, заключающейся в повышении эффективности эксплуатации систем гидротранспорта горных предприятий в сложных природно-климатических условиях, имеет важное народно-хозяйственное значение. Решение этой проблемы непосредственно связано с изучением процессов теплообмена и льдообразования в пульповодах, с разработкой математических моделей, которые давали бы возможность осуществлять достоверный прогноз температурного и ледового режимов трубопроводов методом численного эксперимента на ЭВМ в зависимости от условий их эксплуатации и окружающей среды.

Выполненные по данным проблемы исследования соответствуют: проблеме МП-11-е координационного плана НИР и ОКР Минцветмета СССР на 1978-1993 гг. "Разработка новых и усовершенствование существующих процессов, схем и оборудования для гидротранспорта руды и продуктов ее переработки на предприятиях цветной металлурги", Федеральной целевой программе развития рудно-сырьевой базы металлургической промышленности Российской Федерации на 1997-2005 гг. (ФЦП «Руда») по направлению «Производственные энергосберегающие технологии трубопроводного транспорта руды и продуктов ее переработки», комплексной программе научных исследований, проводимых отраслевой научно-исследовательской лабораторией гидравлического транспорта руды

и продуктов ее переработки при кафедре горных транспортных машин по соответствующим планам госбюджетных и хоздоговорных работ на предприятиях горнодобывающей промышленности.

Цель работы. Установление закономерностей гидравлического, теплового, климатического и сейсмического влияния на структурные элементы системы напорного гидротранспорта для выбора рациональных параметров пульповодов и режимов их работы в сложных природно-климатических условиях, реализация которых позволит существенно повысить эффективность эксплуатации систем гидротранспорта на горных предприятиях.

Идея работы. Параметры структурных элементов системы напорного гидротранспорта обосновываются комплексным воздействием гидравлических, тепловых, климатических и сейсмических факторов.

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать физическую и математическую модели процесса теплообмена в потоке гидросмеси с учетом влияния градиента распределения скорости и концентрации твердой фазы по поперечному сечению пульповода.

2. Получить зависимости для определения коэффициентов теплоотдачи от потока гидросмеси к трубе и теплоотдачи от головного потока воды к стенкам трубы при заполнении порожнего пульповода водой в зимних условиях.

3. Определить характер льдообразования в пульповодах, разработать физическую и математическую модели их оледенения и установить влияние внутритрубного льда на гидравлические характеристики пульповода.

4. Разработать методику расчета тепловых и ледовых режимов пульповодов, работающих в суровых климатических условиях.

5. Предложить способ прокладки пульповодов и устройство для компенсации температурных напряжений.

6. Разработать физическую и математическую модели напряженного состояния пульповода при воздействии сейсмических

сил и выполнить экспериментальные исследования.

7. Обосновать метод расчета напорных пульповодов с учетом сейсмических нагрузок и разработать конструкции их опор.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Температура двухфазного потока в любой точке поперечного сечения горизонтального пульповода является функцией распределения скорости и концентрации твердой фазы, определяемых при заданных условиях эксплуатации и физико-механических свойствах твердой фазы.

2. В условиях отрицательных температур образование первичного слоя льда и его распределение по периметру трубы описывается критериальным уравнением, которое определяется параметрами вязкости, плотности, скорости потока, отношения теплоемко-стей жидкости и твердой фазы также превышением теплопроводности гидросмеси над теплопроводностью твердой фазы.

3. Физическая и математическая модели ледового режима пульповода описаны системой уравнений тепломассопереноса с учетом распределения скорости, концентрации твердой фазы по поперечному сечению потока в трубе и коэффициента гидравлического сопротивления пульповода при его оледенении, уравнением баланса гидравлических потерь, напорно-расходной характеристикой насоса, климатическими и конструктивными факторами.

4. Физическая модель пульповода представлена как сочетание участков труб, которые для исключения влияния колебаний, вызванных сейсмическим воздействием смежных участков труб друг на друга, соединяются с помощью эластичных элементов, модуль упругости материала которых принят меньше модуля упругости материала труб, что позволяет представить расчетную модель пульповода в виде однопролетной шарнирно опертой балки.

Методы исследования. Общей методологией проведенных исследований является системный подход к изучаемым объектам. При решении поставленных задач использовался комплексный метод исследований, включающий: анализ и обобщение данных по эксплуатации трубопроводов гидравлических систем в сложных природно-климатических условиях; теоретический анализ с использованием фундаментальных уравнений гидромеханики и тепломас-

сопереноса; математическое моделирование с использованием ЭВМ; экспериментальные исследования в лабораторных и производственных условиях.

Научная новизна работы заключается в представлении комплекса напорного гидротранспорта и окружающей среды как взаимозависимых структурных элементов системы с прямыми и обратными связями, соответствие процесса функционирования которой критериям цели достигается адаптивностью их структур и установлением режимов работы системы в сложных природно-климатических условиях на основе установления закономерностей гидравлического, теплового, климатического и сейсмического воздействия структурных элементов, что развивает теорию напорного гидротранспорта минерального сырья.

Научные результаты выполненной работы заключаются в следующем:

- разработаны физическая и математическая модели процесса теплообмена с учетом влияния распределения скорости и концентрации твердой фазы по поперечному сечению напорного пульповода;

- получена аналитическая зависимость для определения температуры в любой точке поперечного сечения потока гидросмеси с учетом распределения скорости и концентрации твердой фазы;

-установлено, что образование первичного слоя льда и его распределение по периметру трубы описывается критериальным уравнением, которое определяется параметрами вязкости, плотности, скорости потока, отношения теплоемкости жидкости к теплоемкости твердой фазы также превышением теплопроводности гидросмеси над теплопроводностью твердой фазы;

- получены критериальные уравнения для определения коэффициентов теплоотдачи от гидросмеси к стенкам трубы и от головного потока воды при заполнении порожнего пульповода в зимних условиях;

- изучен процесс образования льда на внутренних стенках трубы при движении гидросмеси и установлено, что процесс ледообразования на стенках трубы начинается с формирования первичного слоя чистого льда, на который постепенно намерзают твердые

частицы, при этом мелкие частицы, обладающие наименьшей кинетической энергией, намерзают в первую очередь, а толщина первичного слоя чистого льда увеличивается с уменьшением концентрации твердой фазы;

-разработана математическая модель процесса оледенения пульповода, которая описывается системой уравнений тепломассо-переноса с учетом градиента распределения скорости, концентрации твердой фазы и коэффициента гидравлического сопротивления пульповода при его оледенении, напорно-расходной характеристики насоса, климатических и конструктивных факторов;

- получены зависимости для расчета коэффициентов гидравлического сопротивления при неизотермическом течении гидросмеси по горизонтальному и оледеневшему пульповодам;

- обоснована и разработана физическая модель пульповода при воздействии на него сейсмических сил.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована и подтверждена: теоретическими исследованиями и выводами аналитических зависимостей с использованием теории подобия; результатами лабораторных и опытно-промышленных экспериментов; сопоставлением теоретических и экспериментальных исследований с применением методов математической статистики и регрессионного анализа; влияние отдельных факторов на исследуемые параметры и теснота связей определялись с помощью корреляционного анализа.

Практическая значимость работы:

- разработана методика расчета тепловых и ледовых режимов пульповодов, работающих в суровых климатических условиях;

-предложен бескомпенсаторный способ прокладки пульповодов и компенсатор температурных напряжений;

- предложен метод расчета напорных пульповодов с учетом сейсмических нагрузок и конструкции их опор.

Реализация результатов исследований:

- основные результаты исследований использованы в проектах, выпущенных гидротехническим отделом Всесоюзного научно-исследовательского института «Механобр», а также в «Руководстве

по проектированию систем гидротранспорта продуктов обогащения цветной металлургии», Л. 1986 и в справочнике «Гидравлическое складирование хвостов обогащения», Л. 1991. Авторы: Кибирев В.И. Райлян Г.А., Сазонов Г.Т., Тимофеев Н.В., Шевков В.Н.;

- результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке специалистов Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета) в курсе «Транспортные машины».

Личный вклад соискателя работы состоит:

в разработке математической модели процесса теплообмена потока гидросмеси со стенками трубы; в получении критериальных уравнений для определения коэффициентов теплоотдачи от гидросмеси к стенкам трубы и от головного потока воды при заполнении порожнего пульповода в зимних условиях; в разработке математической модели процесса оледенения пульповода и физической модели его при воздействии сейсмических сил; в разработке методики расчета ледовых и тепловых режимов напорных пульповодов.

Апробация работы.

Основные положения и отдельные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-техническом совете института «Механобр», на 3 Международном симпозиуме «Никель» (1986, Cuba, Moa), на Международном симпозиуме по проблемам прикладной геологии, горной науки и производства в г. Санкт-Петербурге (1993 г.), на Международном симпозиуме «Энергосберегающие технологии» в Санкт-Петербурге 21-31 мая 1996 г., CINAREN-98 (Cuba, Moa), межвузовской научно-практической конференции «Человек Севера в XXI веке: горное дело» (2001 г.), на научных симпозиумах «Неделя горняка-2002, 2003, 2004» в Московском государственном горном университете, на 3-м съезде гидромеханизаторов России (2003 г.), Международной научно-технической конференции в ВНИИГАЗ (2003 г.), межкафедральном научном семинаре горноэлектромеханического факультета СПГТИ (1977-2003 гг.).

Публикации

Основное содержание работы опубликовано в монографии, 43 статьях, тезисах докладов, в том числе: по теме диссертации по-

лучено 7 авторских свидетельств и патентов РФ.

Структура и объем диссертационной работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографии из 214 наименований. Содержание диссертации изложено на 303 страницах печатного текста, сопровождается рисунками и таблицами.

Автор выражает глубокую признательность сотрудникам кафедры рудничных стационарных установок, коллегам по кафедре горных транспортных машин и искреннюю благодарность профессорам К.Г. Асатуру, Ю.Д. Тарасову, И.П. Тимофееву, доценту К.А. Васильеву за консультации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе диссертации выполнен анализ опыта эксплуатации, методов расчета тепловых режимов и напряженного состояния трубопроводов в суровых климатических условиях и сейсмически активных районах, поставлена цель, определены задачи и методы исследований.

Вторая глава посвящена теоретическим исследованиям теплового и ледового режимов, напряженного состояния пульповодов в суровых климатических условиях и сейсмически активных районах.

В третьей главе приведены экспериментальные исследования тепловых, гидравлических режимов и характеристик напряженного состояния пульповодов в лабораторных и производственных условиях.

В четвертой главе приведены методика расчета теплового и ледового режимов пульповодов, рекомендации по расчету надземных пульповодов с учетом температурных, сейсмических, воздействий и конструктивные мероприятия по обеспечению их прочности.

В заключении приводятся общие выводы и рекомендации.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Температура двухфазного потока в любой точке поперечного сечения горизонтального пульповода является функцией распределения скорости и концентрации твердой фазы, определяемых при данных условиях эксплуатации и физико-механических свойствах твердой фазы.

Процессы переноса вещества и энергии в движущемся двухфазном потоке неразрывно связаны с его структурой и кинематикой. Для правильной качественной и количественной оценки явлений тепломассопереноса необходим совместный анализ теоретических и экспериментальных данных по переносу тепла и кинематическим характеристикам потока гидросмеси.

Влияние концентрации твердой фазы на тепловое состояние потока может быть учтено коэффициентом теплопроводности гидросмеси величина которого определяется по формуле Максвелла:

где Дж и Ят - коэффициент теплопроводности соответственно жидкости и твердого материала.

Подобный косвенный учет влияния концентрации позволяет упростить физическую модель теплового процесса и отказаться от введения коэффициента турбулентного переноса в уравнения, описывающие теплообмен.

Таким образом, выполненный анализ позволяет предложить физическую модель теплообмена в потоках, транспортирующих продукты переработки руд.

Поток гидросмеси можно разделить на две зоны: зона турбулентного движения (ядро потока) и пристенную ламинарную зону. В ядре потока теплообмен осуществляется путем конвекции, в пристенной зоне — за счет теплопроводности. Взвесенесущий поток движется со скоростью, близкой к критической. Поэтому основная масса твердого материала перемещается около дна трубопровода. Движение основной массы твердых частиц в нижних слоях взвесе-несущего потока вызывает смещение динамической оси потока вверх относительно геометрической оси трубы. Последнее способ-

ствует повышению интенсивности теплоотдачи в верхней части трубопровода. В нижней части теплоотдача уменьшается за счет снижения скорости гидросмеси.

Однако наличие большой массы твердых частиц повышает теплопроводность гидросмеси, что в значительной мере компенсирует снижение теплоотдачи, обусловленное уменьшением скорости движения.

Для аналитического решения уравнения переноса энергии при течении гидросмеси со средней скоростью, равной или выше на критической, необходимо рассматривать сечение трубы состоящее из секторов с квазиизотропными характеристиками гидросмеси. Для выделенного объема гидросмеси при установившемся течении справедливо уравнение Фурье-Кирхгофа имеющее вид:

д2т\

ч^2 +&2У

(2)

где (рс)п=Ср - объемная теплоемкость гидросмеси; ^-осевая скорость ее движения; 1П - коэффициент теплопроводности гидросмеси.

Уравнение (2) написано для гидродинамически полностью развитого потока, в котором частицы движутся с локальной скоростью жидкости. Это позволяет нам предложить модель гидросмеси как некоторую фиктивную жидкость с повышенной плотностью, в которой осевое распространение тепла теплопроводностью мало по сравнению с теплом, переносимым посредством конвекции.

Предлагаемая модель учитывает влияние концентрации твердой фазы на тепловое состояние потока посредством коэффициента теплопроводности пульпы зависящего от условий и характера движения гидросмеси.

На основании анализа экспериментальных исследований профиль скорости Жх при движении взвесенесущего потока может быть принят параболическим и по этому зависимость его от величины безразмерного радиуса принимается в виде:

^=2Жср(1-Д2)> (3)

где. д =_; Жср - средняя по сечению скорость; г0 - радиус трубы;

г - текущий радиус.

Обработка профилей скоростей взвесенесущих потоков различных концентраций позволила выявить зависимость скорости от угла (р.

Если расположить полярную ось вертикально, и отсчитывать угол i?no часовой стрелке от 0 до я, то оказывается, что зависимость от угла может быть принята в виде функции cos (<р/ т) , где т - экспериментально определенная константа. Обработка экспериментальных данных, полученных в работах Силина Н.А., Витошки-на Ю.К., Асауленко И.А. и Карасика В.М., позволила получить значение т = 3 (рис. 1).

Поэтому профиль скорости во взвесенесущем потоке принимается в виде:

Wx=2Wcp где 0 < | (Р | < 180°.

Вследствие того, что движение и теплообмен происходят в длинной трубе, уравнение (2) необходимо представить в цилиндрической системе координат:

[&т 1 дг 1 &т)

3& ^

JсТ

cR1 R8R Л2 dtp2у

(4)

где а = Яп/(рс)„; (р-угол, отсчитываемый от вертикали; Жср - средняя скорость движения пульпы; х - координата, характеризующая длину трубы.

Рис. 1. Модель взвесенесущего потока

Уравнение (4) может быть записано для некоторой разности температур (Т- Т), так как производная постоянной температуры Тс равна нулю. Поэтому выберем в качестве постоянной температуры Тс температуру стенки трубы, которую в дальнейших выкладках будем считать заданной.

При г = г0, T(r0, (р, х)= Тс = const. (5)

Для приведения уравнения (4) к безразмерному виду разделим обе части уравнения на максимальную температурную разность Т0 - T, где Т- значение температуры на входе в трубопровод. Введя безразмерные переменные:

0 =

T(r,ç,x)~Tc

Т -Т о *с

, х =

а • х 2Wcpr02

и рассматривая теперь величины 0^, X как новые переменные, приводим уравнение (4) к безразмерному виду:

(6,

d2i <рд0 Ьгв (\ — R )cos — —— = —г-3 дХ dR2

___

R dR R2 д<р2 '

Выберем граничные условия в соответствии с характерными особенностями эксплуатации пульповодов транспортных комплексов горнорудных предприятий.

1. На внешней поверхности трубы будем считать температуру заданной и равной Т. Тогда граничное условие (5) имеет вид в безразмерных координатах

при R=1 , 0. (7)

2. На входном сечении (х = 0) жидкость поступает с постоянной температурой Т0:

при х = 0 , T{r, ç) = Tq

или в безразмерных координатах

при X = 0, 0(R,<p) = \. (8)

3. Очевидно, что на оси трубы значение температуры ограничено, так как То- Тс это максимальная разность температур, следовательно:

при R = 0, в{ <р ,Х) < <9тах = const (9)

Граничная задача, описанная уравнением (6) и условиями (7 - 9) является корректно заданной и имеет единственное решение.

Правая часть уравнения (6) содержит функции R и <р , которые придают уравнению квазилинейный вид, и, следовательно, решение поставленной задачи не может быть выражено в виде комбинаций известных функций.

Чтобы устранить указанные недостатки, выберем приближенный метод решения уравнения (6), основанный на функциональном соотношении. Предварительно произведем интегрирование уравнения (6) по координате х, используя понятие свертки функции.

(\-И2 )со%^(0-\) = \*Ч2в, (10)

где V2 - оператор Лапласа.

Данное функциональное состояние включает само уравнение энергии (6) и граничные условия (7)-(9) и является интегральным энергетическим соотношением для любого поперечного сечения трубы потока гидросмеси:

ко)- и (11) (о)

/л л!, Ф . 1» л \ * дв л дв

(\ - Л1 )со% —(в - \)* в + — * — *-+

3 Л о<р д<р

яакйф.

ея ал.

Первое приближение для температуры ищем в виде:

(12)

Окончательно, первое приближения для температуры:

0, =1,709П-Л2;со8^е_185Х. (13)

Для анализа ошибки, возникающей вследствие использованного приближенного метода, вычисляем среднюю температуру взве-сенесущего потока

= —(}-= 0-9479<Т18 5Х. (И)

(О)

Оценка приближения на входном сечении может быть получена сравнением граничного условия на входе 0=1 иХ=1 и значения формулы (14) при Х=0:

Приближенное решение дает ошибку порядка 5 %.

Неравномерное распределение в сечении трубы гидродинамических характеристик обусловливает необходимость использова-

15

ния уравнения теплоотдачи в дифференциальной форме с локальными значениями температуры стенки и коэффициента теплоотдачи

Уравнение может быть решено только при наличии локальных значений входящих в них переменных с учетом особенностей распределения скоростей и концентрации твердой фазы по поперечному сечению взвесенесущего потока.

Наличие твердой фазы в потоке вызывает нарушение симметрии эпюр скоростей относительно оси потока (в вертикальной плоскости). Градиенты скоростей в верхней части потока оказываются меньшими, чем в нижней. На рис. 2 представлены эпюры скоростей при движении потоков чистой воды (а) и гидросмеси (б).

Рис.2. Эпюры распределения скоростей в потоке однородной жидкости(а) и в потоке гидросмеси (б)

На основе экспериментальных данных, представленных на рис.2,б, используя показательный закон распределения скорости V по текущему радиусу трубопровода г диаметром 2Я с учетом расстояния от дна трубы у и смещения динамической оси поля скоростей от геометрической оси трубопровода на величину А, получим зависимости для определения локальных скоростей:

где показатели степени п1 и п2 определяются при обработке экспериментальных данных с учетом проведения полиноминальной регрессии.

Для условий транспортирования водопесчаных гидросмесей и хвостов обогащения руд цветных металлов (медь, никель, цинк) были получены значения п1=2,3, п2=3,8.

Хорошее приближение при транспорте гидросмеси в относительных координатах дает следующее соотношение:

(16)

При гидротранспорте однофазной жидкости профиль скорости является осесимметричным и образует параболоид вращения.

Исследования различных авторов распределения концентрации твердых частиц по глубине взвесенесущего потока, независимо от принятых исходных теоретических или полуэмпирических схем, приводят к расчетной зависимости одного вида:

(17)

где £ - локальная концентрация потока на высоте у от нижней стенки, Бд - значение концентрации на высоте у0 от нижней стенки,

- безразмерная функция глубины потока,

- безразмерный комплекс, функционально зависящий от параметров взвесенесущего потока (средней скорости V, средней концентрации крупности и плотности твердых частиц).

В работах Силина Н. А., Витошкина Ю. К., Асауленко И. А. и Карасика В. М. с учетом вышеизложенных положений выведена

расчетная зависимость для построения профиля концентрации по поперечному сечению трубы:

1 +

5

*р V

1-3-—

(18)

где Бпр - предельно возможная объемная концентрация твердых частиц в потоке, которую при пористости твердого материала равной 40 % можно принимать равной 0,6; S - средняя концентрация твердых частиц.

На рис. 3 представлены зависимости, выполненные по формуле (18), и экспериментальные данные. Получена хорошая сходимость между ними.

Обработка экспериментальных данных показала: ♦ распределение концентрации гидросмеси при скорости движения до 20 %, превышающей критическую, может рассчитываться по формуле (18);

Рис.3. Распределение песчаной гидросмеси по сечению трубы: 1 -Укр=2,1 м/с, Уср=2,28 м/с, 8ср=0,06; 2 - У=2,4 м/с, У=3,42 м/с, 8=0,12

♦ распределение скорости течения гидросмеси по сечению трубопровода можно определять по полученной зависимости (16).

Математическая модель процесса теплообмена для гидросмеси в пульповоде составляется в цилиндрической системе координат (рис.1). Уравнение теплообмена:

где V- средняя скорость по сечению трубы (по элементу сечения), г - текущий радиус.

Начальные и граничные условия:

(21) (22)

(23)

(24)

Теплоемкость гидросмеси следует определять по аддитивной формуле с учетом теплоемкостей жидкости Сж, твердой фазы Ст, и локальной объемной концентрации £„:

С=Сж(7-5У + Ст,Ул. (25)

Локальные значения концентрации рассчитываются на основе зависимости (18).

При определении локального значения концентрации необходимо учитывать её распределение по высоте трубопровода, которое связано с величиной угла ф следующим образом (рис.4):

(26)

Коэффициент теплопроводности гидросмеси определяется по формуле Оделевского:

(27)

Локальные значения скоростей по сечению трубопровода определяем по зависимости (16):

Рис.4. Расчетная схема задачи (а) и результаты расчета безразмерной температуры по поперечному сечению трубы (б)

На рис. 4,6 представлены результаты исследований математической модели на компьютере, которые подтверждают высказанные предположения о зависимости процесса теплообмена от распределения скорости и концентрации твердой фазы по поперечному сечению потока в пульповоде. Расчеты проводились в среде Mat-LAB с использованием Toolbox PDE Tools.

2. При эксплуатации пульповодов в условиях отрицательных температур образование первичного слоя льда и его распределение по периметру трубы описывается критериальным уравнением, которое определяется помимо вязкости, плотности, скорости потока, отношения теплоемкости жидкости к твердой фазе также превышением теплопроводности гидросмеси над теплопроводностью твердой фазы.

Экспериментальные исследования тепловых процессов при транспортировании гидросмеси в условиях отрицательных температур выполнялись на установке, представленной на рис. 5.

В процессах конвективного теплообмена в качестве опреде-

ляемого критерия выступает критерий Нуссельта (Ыы). Для сравнения теплоотдачи взвесенесущего потока с чистой водой была проведена серия экспериментов. Результаты опытов с однородной жидкостью удовлетворяли зависимости, приведенной в работе Михее-ва М.А.:

Погрешность при этом отклонялась на ±7%.

Рис. 5. Схема установки для исследования теплоотдачи и гидравлических сопротивлений при неизотермическом движении гидросмеси: 1 - электродвигатель; 2 - центробежный насос; 3 - зумпф; 4 — мерный бак; 5 -электромагнитный расходомер; 6 - электронагреватель; 7 - кран; 9 -термометры ТЛ-4; 10 - терморезисторы; 12 - мост постоянного тока МО - 62; 13 - дифманометры

Экспериментальный материал по теплообмену был обработан в соответствии с критериальными зависимостями, которые получены выше. Безразмерные комплексы входят в число Нуссельта Ыып в виде сложной функциональной зависимости, поэтому обработку данных рационально производить в виде степенной функции. Аргументами числа Ыиг являются комплексы (Яеп, Ргп и т.д.) и симплексы, представляющие собой отношения Яп одноразмерных величин.

Из развитых выше физических представлений о теплообмене взвесенесущего потока со стенками пульповода следует, что коэф-

фициент теплопроводности пульпы учитывает влияние концентрации твердого вещества на величину коэффициента теплоотдачи а (т.е. Ш). Это влияние должно быть учтено симплексом Я„/Я,, в который необходимо включить превышение теплопроводности пульпы над теплопроводностью потока жидкости Лж. Следовательно, определяющий симплекс может быть взят в виде:

Окончательно - искомая функциональная зависимость принимает вид:

. К , _ \0.25

Шп = 0,026 -Ле08- РгйА-

Л1

¿г

Рг„

Рг

/

,(28)

где К - экспериментально определяемая постоянная.

Формула (28) с экспериментальным коэффициентом К имеет

вид:

Шп = 0,026-Ле1

1ГМ"

Рг

л /.,,

0.25

Рг,

У)

(29)

Ч-У

^^ I ^

Полученная формула рекомендуется для расчета теплоотдачи при движении пульпы в горизонтальном пульповоде для чисел Рейнольдса, изменяющихся в пределах от 39000 до 300000.

Экспериментальные исследования температуры по периметру трубы проводились в две серии.

В серии экспериментов на воде без твердых частиц температура была одинаковой (рис. 6) по всему поперечному сечению трубы.

Рис. 6. Локальные значения температур по периметру горизонтального

пульповода при транспортировании чистой воды (а) и шлама с зо-лошлаками (б)

Эксперименты, проведенные на гидросмеси, содержащей зо-лошлаковые материалы, показали, что температура по периметру трубы была разная.

На рис. 6.6 видно, что в верхних зонах трубы, где концентрация твердого понижена, температура стенки равна +7,7°С.

В нижних зонах трубы, в условиях донного движения основной массы частиц температура стенки ниже, чем на верхней образующей и равна +4,1°С. Полученные температуры представляют средние показания из проведенных замеров.

При заполнении порожнего пульповода при отрицательных температурах окружающей среды тепловые потери воды достигают больших величин.

Выполненные экспериментальные исследования позволили получить критериальное уравнение для определения коэффициента теплоотдачи от головного потока жидкости к стенкам пульповода в следующем виде:

N¡4 = 0,24 Яе0,49 Рг0,29, (30)

Исследование коэффициента гидравлических сопротивлений при неизотермическом движении воды проводились на лабораторной установке (рис. 5).

Экспериментальные значения коэффициента гидравлических сопротивлений при изотермическом течении с точностью 2-3 % согласовывались с формулой, используемой при расчёте гидротранспортных систем в области турбулентного режима гладких труб:

0.31

А ш —

(12 Ке-1)2

Обработка опытных данных позволила получить зависимость для расчёта коэффициента гидравлического сопротивления при неизотермическом течении воды в следующем виде:

0.31

'».Г

Рг

(31)

(\gRe-\y

где - критерии Прандтля, отнесенные соответственно к

средним по длине участка температурам стенки и потока.

3. Физическая и математическая модели ледового режима пульповода описаны системой уравнений тепломассопере-носа с учетом распределения скорости, концентрации твердой фазы и коэффициента гидравлического сопротивления пульповода при его оледенении, уравнением баланса гидравлических потерь, напорно-расходной характеристикой насоса, климатических и конструктивных факторов.

Пульповоды являются элементом сложной гидравлической системы: окружающая среда -»(насос <-» пульповод).

Гидравлические параметры этой системы могут изменяться во времени как в результате изменения оледенения стенок пульповода под воздействием окружающей среды, так и изменения технологии его эксплуатации.

Системный метод предполагает под исследуемым процессом понимать последовательную смену состояний гидравлической системы во времени и по длине пульповода. Поэтому в качестве физической модели необходимо рассматривать трубопровод как часть системы с прямыми и обратными связями.

Составляющими уравнений теплового баланса потока гидросмеси являются: изменение теплосодержания гидросмеси по длине пульповода; локальная теплоотдача от гидросмеси к внутренней поверхности труб с учетом распределения концентрации твердой фазы и скорости по поперечному сечению трубы; объемно-распределенный диссипативный источник тепла; теплота фазовых переходов; теплоотдача от гидросмеси к внутренней поверхности слоя льда; теплоотдача с поверхности трубы в окружающую среду.

Состояние гидротранспортной системы в любой момент времени характеризуется:

• произвольными значениями метеоусловий (температура воздуха и скорость ветра могут изменяться во времени);

• конструктивными и технологическими условиями. Пульповод может иметь участки с разным конструктивным уклоном, разным диаметром;

• система гидротранспорта состоит из нескольких пульпонасос-ных станций;

♦ технологическими условиями, которые также могут изменяться в течение времени. При смене технологических режимов (рабочий, нерабочий) меняются закономерности и интенсивность протекания ледотермических процессов.

Таким образом, предлагаемая физическая модель представляет собой:

♦ пульповод, рассматриваемый в системе

окружающая среда —> (насос <-» пульповод);

♦ движение гидросмеси - напорное;

♦ по трассе пульповода имеются дополнительные ступени напора;

♦ конструктивные параметры системы (диаметр и уклон) могут меняться по длине;

♦ пульповод может быть утеплен по всей длине или частично;

♦ способ прокладки пульповода - надземный;

♦ учитывается возможность локального подогрева или попутного подогрева жидкости;

♦ метеорологические параметры могут меняться в течении расчетного времени;

♦ в течение расчетного периода может произойти смена технологического режима эксплуатации.

На протяжении многих лет инженерные задачи, связанные с проектированием и эксплуатацией трубопроводов, работающих в суровых климатических условиях решались аналитически, однако, ввиду недостаточной точности получаемых результатов, перешли к методам математического моделирования.

При этом точность математического моделирования определяется достоверностью дифференциальных уравнений, описывающих процессы в трубах и адекватностью модели физическим явлениям.

Предлагаемая далее математическая модель включает в себя базовые уравнения П.А. Богословского, которые были проверены экспериментально, (как отмечалось выше) В.П. Стеганцевым, Н.Н. Зенгером, Ю.А. Поповым и др.

Математическая модель описывает 2 периода: рабочий и нерабочий.

Предлагаемая математическая модель включает следующие уравнения и условия.

Уравнение теплового баланса пульповода с протекающей гидросмесью с учетом локального коэффициента теплоотдачи от гидросмеси к внутренней поверхности труб с учетом распределения концентрации твердой фазы и скорости по поперечному сечению трубы:

Уравнение теплового баланса трубопровода с учетом фазовых переходов вода-лед:

ас,{! + рН)-Кп<гв)-ра8л~-

от

= 0.

Уравнение градиента напора:

Математическая модель связки в системе (насос трубо-

провод):

риода:

н, = ям + еле2 + + с,), / = 1 ,...,НС.

Уравнение начального профиля оледенения для рабочего пе-

Уравнение, учитывающее диссипативный нагрев гидросмеси в насосах, а также подогрев гидросмеси на головной и дополнительных пульпонасосных станциях:

/ = /, +(Д/„ас)„ 1=1,..., НС.

Соответственно уравнения, учитывающие переменные по длине диаметр и конструктивный уклон трубопровода: &в(И) — £>вк(нк), к= 1,2

к = Л,; У= 1,2,3,...,«.

Соответственно изменения температуры и скорости ветра:

0 = IV =

-н

1/ = 1,2,...,С?, г

Уравнение теплового баланса пульповода неподвижной гидросмеси с учетом возможного обогрева электрическим кабелем:

от

Уравнение начального профиля соединения для нерабочего периода:

Уравнение, учитывающее переменный по длине диаметр пульповода:

£>в(Н) - Оццнк), к = 1,2,...,т.

В предлагаемой модели расчетный период зимней эксплуатации состоит из чередующихся рабочих и нерабочих периодов работы гидротранспортной системы. Алгоритм оледенения пульповодов предусматривает наличие:

• т — участков пульповода с разными диаметрами;

• п -участков с разными конструктивными уклонами;

• р — число технологических периодов;

• G - число метеорологических периодов;

• НС - количество пульпонасосных станций.

Особенности замерзания дисперсных систем проистекают

из-за того, что определенная часть воды, вступив в сложное межмолекулярное взаимодействие с твердыми минеральными частицами, оказывается в связанном состоянии. При этом важное влияние оказывает не только концентрация гидросмеси, но также и минералогический состав, размеры и форма частичек твердой фазы.

У стенки трубы имеют место значительные градиенты скорости, в связи с чем возрастает влияние вязкости на процесс перемещения твердых частиц. Поведение последних в пристенной зоне определяется в значительной мере отношением диаметра частицы ¿/т к толщине вязкого подслоя б„. В том случае, когда отношение диаметра частицы к толщине вязкого подслоя велико, частицы могут легко выталкиваться из пределов пристенной зоны под действием подъемной силы. Это соответствует известному явлению, согласно которому лежащие частицы отрываются от дна при определенной скорости потока и когда выполняется условие

При снижении температуры жидкости в пристенной зоне до температуры изменения агрегатного состояния на стенках пульповода образуется первичный слой чистого льда, на который постепенно намерзают твердые частицы, при этом мелкие частицы, обладающие наименьшей кинетической энергией намерзают в первую очередь, а толщина первичного слоя льда увеличивается с уменьшением концентрации твердой фазы.

Поверхность внутритрубного льда очень часто меняет свою шероховатость в зависимости от температурных условий, параметров и режима гидротранспортирования твердой фазы. Следовательно, коэффициент гидравлических сопротивлений в трубопроводах с внутренним слоем льда должен быть по своему значению близким к значениям коэффициента сопротивления для гидравлических гладких труб. На основании этого в общем виде величину можно определить по формуле:

где Яе- число Рейнольдса; N постоянное число для трубопроводов с внутренним слоем льда.

Определение значения N применительно к трубопроводам, имеющим внутренний кольцевой слой льда, может быть осуществлено только экспериментальным путем. Исследования проводились на лабораторной и опытно-промышленной установках.

Выбор конструктивных параметров лабораторной установки для изучения влияния внугритрубного льда на гидравлические сопротивления движению гидросмеси и коэффициента теплоотдачи от взвесенесущего потока к стенке трубы осуществлялся на основе теории подобия.

Достоверность результатов экспериментальных исследований обеспечивалась расчетом необходимого количества измерений на основе теории малой выборки, обработкой опытных данных методами математической статистики, а также точностью измерительных приборов, использовавшихся при исследованиях.

Проведенные эксперименты показали, что при транспортировании гидросмеси в условиях отрицательных температур на стенках пульповода первичный слой льда образуется без включений

(32)

твердой фазы. По мере увеличения слоя льда происходит намерзание твердых частиц одновременно по всему периметру живого сечения трубы. Это явление увеличивается с повышением концентрации потока гидросмеси.

Анализ полученных зависимостей на рис. 7-10 подтвердил предположение о том, что закономерность изменения коэффициента сопротивления для потока, движущегося по оледеневшим трубам, ближе к гидравлически гладким поверхностям. Расчет кривых, пред-

ставленных на графиках, осуществлялся из условия равенства диаметра гидравлически гладких, шероховатых стальных труб и диаметра живого сечения оледеневшего пульповода.

Сравнительный анализ значений коэффициента гидравлических сопротивлений, полученных на лабораторной и опытно-промышленной установках в результате обработки экспериментальных данных, позволил установить зависимость для определения величины коэффициента гидравлических сопротивлений при движении гидросмеси по оледеневшим трубам в следующем виде:

Одна из наиболее важных особенностей кристаллизации гидросмеси состоит в том, что температура замерзания ее часто оказывается ниже 0°С, причем величина «переохлаждения» может достигать нескольких градусов.

В результате лабораторных и промышленных экспериментов были определены температуры изменения агрегатного состояния для различных химических составов гидросмесей обогатительных фабрик, которые колеблются от -2,5°С до -3,5°С.

Используя предложенный метод, можно: задать расчетные значения метеорологических условий для прогнозирования ледового режима пульповодов в системе с насосами, обоснованно назначить мероприятия для регулирования ледового режима пульповодов.

4. Физическая модель пульповода представлена как сочетание участков труб, которые для исключения влияния колебаний, вызванных сейсмическим воздействием смежных участков труб друг на друга, соединяются с помощью эластичных муфт, модуль упругости материала которых принят меньше модуля упругости материала труб, что позволяет представить расчетную модель пульповода в виде однопролетной шарнирно опертой балки.

При сейсмическом воздействии на трубопровод, закрепленный на опорах, колебания слагаются из поперечной и продольной составляющей.

Кроме этого при достаточно жестком способе соединения труб, формирующих пульповод, в последнем при распространении волн колебаний и накладывании их одна на другую, возможен сложный колебательный процесс с резонансными явлениями, параметры которого практически не поддаются математическому описанию из-за сложности физической модели. А это делает невозможным обоснованно выбирать конструктивные параметры пульповода, адекватно соответствующие реально возникающим нагрузкам в его элементах.

Предлагаемая конструкция соединительных узлов пульповода (рис. 11) исключает возможность передачи колебаний на его смежные участки, повышая эксплуатационную надежность пульповода, и позволяет представить его расчетную физическую модель в виде однопролетной балки на двух шарнирных опорах.

Рис. 11. Напорный пульповод с эластичными соединительными элементами: а) схема пульпопровода; б) узел сопряжения

Эластичные соединительные элементы 2 труб 1 препятствуют прохождению волны от одной трубы к другой. Это обеспечивается благодаря тому, что при колебаниях смежных труб 1 волны колебаний гасятся в эластичных соединительных элементах 2, т.к. модуль упругости материала, из которого выполнены переходные элементы - (муфты 8) приняты меньше модуля упругости материала труб 1, формирующих нитку пульповода, а концы труб 1 могут свободно поворачиваться друг относительно друга благодаря их опира-нию на балансир 4, который шарнирами 6 и 7 связан с самими трубами 1 и шарниром 5 - с опорой 3.

Принятая конструкция соединительных элементов обеспечивает схему нагружения трубопровода импульсой нагрузкой со-

ответствующую однопролетной шарнирно опертой балки.

Поперечные колебания трубопровода описываются дифференциальным уравнением кривой изгиба:

= (33)

где 7. — 2(х,г)- вертикальное смещение; - изгибная жесткость; М - изгибающий момент в произвольном сечении.

Дифференцируя дважды уравнение (33), получаем

(34)

Ъх* дхг

где - интенсивность нагрузки, изменяющейся вдоль

трубопровода.

При сейсмических воздействиях кроме статической составляющей силы реакции появляются еще динамические составляющие, вызванные ускоренным движением опорной конструкции вместе с поверхностью грунта. Динамическая составляющая вызывает инерционную силу, которая определяется на основе принципа Да-ламбера:

где р - плотность элемента трубопровода (гидросмеси и трубы); 8 - площадь поперечного сечения трубопровода.

Внешние силы сейсмического воздействия обозначены:

Тогда уравнение (34) в предположении, что Б1=сош1, примет

вид

(35)

Математическая постановка краевой задачи представляет собой уравнение (35) с соответствующими граничными и начальными условиями.

Примем, что в момент времени смещение трубопровода равно нулю и колебания возникают под действием приложенной

силы, с начальной скоростью V

I

г = О

= У(х) = У0.

(36)

Граничные условия:

п = 0, 2 = 0,

при *1 = !,, г = о,

дгг

дх3

= 0;

=0

соответствуют закреплению концов трубопровода в точках х1 = 0и х2 = L. В указанных точках первая и третья производные отличны от нуля

Ы_ 932 _

*1~0' аГ*1' ь*-*1

8

)

. Ы _ ЪЪ2 _

при

т ох

(39)

Задача, состоящая из уравнения (35) и граничных условий (36-39) может быть решена как аналитически, так и численным моделированием на компьютере.

Уравнение колебания трубопровода с учетом кривой изгиба имеет вид

(40)

где

Решение уравнения (34) при соответствующих граничных и начальных условиях может быть получено классическим методом. Общее решение является суммой однородного решения Z0 И неоднородного Хп.

Эффект сейсмического воздействия определяется не только интенсивностью ударной волны, но и соотношением продолжительности действия давления волны с периодом собственных колебаний трубопровода. Когда продолжительность действия давления волны значительно меньше периода собственных колебаний трубопровода,

)

величина деформаций трубопровода, вызванных действием волн сейсмического воздействия, определяется величиной импульса сообщенного фронтом ударной волны трубопроводу. Поэтому естественно предположить, что величина этого импульса должна быть принята в качестве критерия разрушающей силы. После воздействия единичного импульса происходит его затухание (повторение происходит через большой промежуток времени). Вид сейсмического воздействия R(T) зависит от скорости нарастания ударной волны. Форма кривой нарастания по аналогии с сейсмограммами землетрясений может быть аппроксимирована функцией (рис. 12):

(41)

Решение задачи равно сумме Ъ0 и Ъп\

Ъ = —— £ (1 _ С05-О-^тД^аг - втА,,* +

л п=\ £

I Г

— р?„(05т(Л„(Г-гМ

ал о

эт-

плх

X

Рис. 12. Кривая нарастания и затухания ударной волны Напряжение от динамических нагрузок определяется по формуле:

где

Экспериментальные исследования напряженного состояния промышленных надземных трубопроводов при воздействии сейсмических сил проводились в два этапа.

Первый этап выполнялся в 1985 году на промышленном трубопроводе (карьер - гидроотвал) диаметром Dy=800 мм с толщиной стенки, равной 10 мм на Северо-Онежском бокситовом руднике (СОБРа). Длина участка трубопровода - 1,5 км. Сейсмические колебания имитировались посредством взрывов. Измерительная схема состояла из проволочных тензодатчиков, компенсационных проводов с разъемами, тензоусилителя «Топаз -3 -I» и осциллографа Н -117.

На втором этапе экспериментальные исследования выполнялись с использованием современной аппаратуры. С целью регистрации трех взаимоперпендикулярных составляющих для получения величины модуля вектора скорости колебаний использовался многоканальный метод исследования. В качестве измерительных преобразователей использовались сейсмоприемники типа НС-3 и СВ-ЗОП. Для регистрации и обработки аппаратных аналоговых сигналов использовался аналого-цифровой преобразователь сбора информации Е-330.

Осциллограммы, выполненные на бумажных носителях, сначала были отсканированы с разрешением 600 dpi, затем эти изображения измерялись с помощью программного продукта «AutoCad». В результате определены координаты вершин графиков, по которым были построены эмпирические кривые затухания сейс-мовзрывных колебаний.

На рис. 13 пунктиром показана аппроксимирующая кривая, а сплошной линией обобщенная эмпирическая кривая.

Из рисунка (14) видно, что такая кривая адекватно описывается функцией (41), где 0,45.

Значение получено эмпирически. Для этого была составлена программа в среде «Excel», реализующая алгоритм аппроксимации кривой функцией (41).

т

Рис.13. Обобщенная эмпирическая кривая затухания сейсмовзрывных колебаний

Как видно, их этого рисунка эти две кривые, практически совпадают, поэтому функция (41) используется в расчетах пульповодов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬ ТА ТЫ РАБОТЫ

В диссертационной работе автором на основании выполненных исследований разработаны теоретические положения, совокупность которых можно квалифицировать как решение крупной научной проблемы - повышение эффективности эксплуатации систем напорного гидротранспорта горных предприятий в сложных природно-климатических условиях на основе установления комплексного воздействия тепловых и гидравлических процессов, климатических и сейсмических факторов на их рабочее состояние, имеющей важное хозяйственное значение в области гидротранспорта на горнорудных предприятиях.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации заключаются в следующем:

1. Установлено, что при эксплуатации пульповода в условиях отрицательных температур, температура двухфазного потока в любой точке поперечного сечения горизонтального пульповода для ньютоновских гидросмесей является функцией распределения скорости и концентрации твердой фазы и определяется в любой точке

поперечного сечения трубы по известным значениям концентрации и скорости потока гидросмеси

2. Образование первичного слоя льда и распределение его толщины по периметру трубы описывается критериальным уравнением, функционально связывающим превышение теплопроводности гидросмеси над теплопроводностью твердой фазы, с вязкостью, плотностью, скоростью потока и отношением теплоемкости жидкости к теплоемкости твердой фазы.

3. Установлено, что процесс ледообразования на стенках трубы начинается с образования первичного слоя чистого льда, толщина которого увеличивается с уменьшением концентрации твердой фазы, а формирование дальнейшего слоя происходит при намерзании на этот слой твердых частиц с наименьшей кинетической энергией.

4. Математическая модель ледового режима пульповода описана системой уравнений тепломассопереноса с учетом распределения скорости, концентрации твердой фазы по поперечному сечению потока в трубе и коэффициента гидравлического сопротивления пульповода при его оледенении, уравнением баланса гидравлических потерь, климатическими факторами и конструктивными параметрами.

5. Теоретически и экспериментально подтверждена возможность работы пульповодов с внутритрубным льдом, выполняющим роль теплоизоляции и защиты от гидроабразивного износа труб.

6. Расчет на прочность участка пульповода между бетонными опорами выполняется классическими методами как однопро-летной шарнирно опертой балки при условии соединения участков пульповода с помощью эластичных элементов.

7. Установлено количественное влияние химических веществ, содержащихся в продуктах обогащения, на температуру таяния (замерзания) льда, которая в зависимости от типа руды колеблется в пределах от -2,5°С до -3,5°С.

8. Разработана методика расчета тепловых и ледовых режимов пульповодов, работающих в суровых климатических условиях на основе установления комплексного воздействия тепловых,

гидравлических процессов и климатических факторов на их рабочее состояние.

9. Рекомендовано предельно допустимое время остановки пульповода в зимних условиях для устранения аварийной ситуации за счет использования скрытой теплоты при ледообразовании, что для диаметров трубопроводов от 300 мм до 1200 мм при степени оледенения от 25 до 50 % площади поперечного сечения трубы позволяет увеличить время остановки пульповода в 3-=-20 раз.

10. Реализация результатов исследований позволила скорректировать норматив допустимой дальности гидротранспортирования в условиях отрицательных температур в сторону его увеличения в раза.

11. Предложен метод расчета напорных пульповодов с учетом сейсмических нагрузок и разработаны конструкции их опор.

12. Разработаны бескомпенсаторный способ прокладки пульповодов и компенсатор температурных напряжений.

13. Рекомендации, разработанные на основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований позволяют снизить на % затраты на теплоизоляцию пульповодов в суровых климатических условиях.

14. Результаты исследований внедрены в проектах института «Механобр» при проектировании систем гидротранспорта руды и продуктов ее переработки на предприятиях цветной металлургии и используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 170100 «Горные машины и оборудование».

Основные положения и научные результаты опубликованы в 44 работах, из которых основными являются:

1. Николаев А. К. Гидротранспорт в сложных природно-климатических условиях. СПб.:СПГТИ (ТУ), 2004, с.98.

2. Покровская В.Н., Поволоцкий Д.Г., Николаев А.К., Докукин В.П. Компенсация температурных напряжений в трубопроводах. Промышленный транспорт, 1979, №5, с.22.

3. Покровская В.Н., Николаев А.К., Докукин В.П., РайлянГ.А. Исследование влияния внутреннего оледенения на гидравлические характеристики трубопровода. Обогащение руд, 1979, №1, с.41-46.

4. Николаев А.К. Экспериментальные исследования теплообмена

при гидротранспорте пульп. Колыма, 1979, №11, с. 12-14.

5. Романов В.А., Николаев А.К. Оценка теплоотдачи при вынужденной конвекции в трубопроводе с несимметричным профилем скорости. Тезисы докл. Всесоюз. научно-технической конференции «Проблемы горной теплофизики», Л.: 1981, с.38.

6. Романов В.А., Николаев А.К. Инженерная оценка температурного режима взвесенесущего потока в трубе. Физические процессы горного производства. Всесоюзн. межвуз. сборник, Л.: ЛГИ, 1981, вып. 9, с.78-81.

7. Покровская В.Н., РайлянГ.А., Николаев А.К., Докукин В.П. Исследование коэффициента гидравлических сопротивлений при движении гидросмеси по трубам с внутренним оледенением (для расчетов магистральных пульповодов обогатительных фабрик). Обогащение руд, 1981, №1,с.37-39.

8. Николаев А.К., Покровская В.Н., Романов В.А. Исследование коэффициента теплоотдачи в горизонтальном пульповоде. Тезисы докладов конфер. "Спецтранс-82", Тбилиси, 1982, с.28-29.

9. Николаев А.К., Тимофеев И.П., Поволоцкий Д.Г., Райлян Г.А. Влияние параметров гидротранспортирования на длину пролета при бескомпенсаторной прокладке пульповодов. Обогащение руд, 1982, №4, с.38 -40.

10. Николаев А.К., Докукин В.П., РайлянГ.А. Определение допустимого диаметра пульповода. Колыма, 1982, № 5-6, с.35-37.

11. Николаев А.К. Исследование тепловых и гидравлических режимов гидротранспортных линий в условиях отрицательных температур. В кн.Интенсификация транспорта и складирование отходов производства в условиях ограничения земельных ресурсов. Сб.научных трудов института Механобр, Л.: 1982, с.34-35.

12. Николаев А.К., Покровская В.Н., Райлян Г.А. Вопросы зимнего транспортирования гидросмесей. В кн. "Совершенствование техники и технологии складирования отходов в условиях использования недр", Сб. научных трудов Механобр, Л.: 1984, с.25-28.

13. Николаев А.К. Проектирование и эксплуатация гидротранс -портных систем, работающих в суровых климатических условиях. В кн. В.Н. Покровская. Транспорт в горной промышленности. М.: Недра, 1985, 0.111-122.

14. Николаев А.К., Райлян Г.А. Исследование тепловых режимов пульпопроводов в зимних условиях. В кн. "Шахтный и карьерный транспорт", вып. 10, М.: Недра, 1986, с.95-98.

15. Исаев П.Г., Романов ВА, Николаев А.К.. Колебания трубопровода при импульсном нагружении. Записки ЛГИ, том 110,

1987, с. 124 -126.

16. Николаев А.К., Рауль Пупо, Докукин В.П., Райлян Г.А. Исследование параметров гидротранспорта латеритовой гидросмеси. Обогащение руд, 1992, №5, с.32-34.

17. Raul Pupo., NicolaevA.. Investigación de los parametros у los regímenes de hidrotrausporte de las hidromezclas lateriticas en la planta "Comandante Pedro Coto Alba" (primera parte) . Guba, Moa, Mineria у geologia, 1995,№l,c.57-59.

18. Г. А. Райлян, В. П. Докукин, А. К. Николаев. Вопросы технологической безопасности намывных хвостохранилищ. Записки СПГГИ, т.2(143), С-Пб.: 1997, с.191-197.

19. Мануэль Суарес, Александров В.Н., Докукин В.П., Николаев А.К. Модель течения гидросмеси мягкой серпентинитовой руды. Записки СПГГИ. т. 141, С.-Пб.:1995, с.50-53.

20. Николаев А.К., Мануэль Суарес, Рауль Пупо, Перес Баретто. Исследование режимов движения высоконасыщеных серпентитовых гидросмесей мягкой руды. СПГГИ, Тезисы докл. Межд. Симпозиума "Энерго-гберегающие технологии", С.-Пб.: 27-31 мая, 1996, с.26.

21. Nicolaev A., Raul Pupo, Manuel Suarez, Rafael Peres. Investigacion del proceso de cedimentacion de la pulpa limonitica en el sedimentador "Lamella". CINAREM - 98, Cuba, Moa, c.51.

22. Nicolaev A., Raul Pupo, Alberto Turro, Enrique Torres.Parametros у regimenes de hidrotransposte del mineral lateritico у su aplication en la empresa "Comandante Pedro Sotto Alba". CINAREM - 98, Cuba, Moa, c.49.

23. Nicolaev A. Investigaciones de la influencia sismica al conducto del hidrotratransporte. CINAREM - 98, Cuba, Moa, c.71.

24. Nicolaev A., Alberto Turro. Investigaciones del hidrotransporte de las colas de la produccion en la empresa "Ernesto Che Gevara". CINAREM - 98, Cuba, Moa, c.67.

25. Николаев А.К. Новая конструкция опоры для трубопроводов гидротранспортных систем. Горные машины и электромеханика, 2000, №6, с.25.

26. Николаев А.К. Конструкция анкерной опоры для надземных трубопроводов, прокладываемых в сейсмических районах. Горные машины и автоматика", 2001, №12, с.27.

27. Николаев А.К. Исследование коэффициента теплоотдачи при заполнении порожнего пульповода водой в зимних условиях. Горная механика, Солигорск, 2001, №3-4, с.42-45.

28. Raul Pupo, Alberto Turro., Nicolaev A.. Hidrotransporte del mineral lateritico en el regimen estructual. Mineria у geologia, vol.XVIII, 2001, №2, с 20-23.

29. Николаев А.К. Научные задачи проектных решений гидротранспорта руды в сложных природных условиях. Доклад на конференции "Неделя горняка", МГГУ, январь, 2002, с.54.

30. Николаев А.К., Перес Баррето, Рауль Пупо, Мануэль Суарес. Определение параметров системы гидротранспорта серпентинитовых гидросмесей. Обогащение руд, 2002, №1, с.42-45.

31. Николаев А.К. Экспериментальные исследования при движении гидросмеси в трубопроводе. Гидравлика и пневматика, 2002, №5, с. 1922.

32. Николаев А. К., Маларев В. И., Иванов С. Л. Экспериментальные исследования теплообмена при гидротранспорте сыпучих материалов. Гидравлика и пневматика, 2002, №5, с. 16-17.

33. Николаев А.К. Проектирование и эксплуатация гидротранспортных систем в суровых климатических условиях. 3-й съезд гидромеханизаторов России, М: 2003, с.32-35.

34. Докукин В.П., Николаев А.К. Направление совершенствования систем трубопроводного транспорта. Горные машины и автоматика, 2003, №5, с.25-27.

35. Кулешов А.А., Николаев А.К., Докукин В.П. Метод расчета надземного трубопровода с учётом сейсмических воздействий. Международная научно-техническая конференция. М.: ВНИИГАЗ, 2003, с.41-42.

36. Николаев А.К., Маларев В.И. Кинематические характеристики потока гидросмеси в горизонтальном трубопроводе. Горные машины и автоматика, 2004, №1, с.27-29.

37. Кулешов А. А., Тарасов Ю. Д., Васильев К. А., Доукин В. П., Николаев А. К. Проблемы шахтного и карьерного транспортак на современном этапе и пути их решения. Горные машины и автоматика, 2004, №2, с.23-26.

АВТОРСКИЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА НА ИЗОБРЕТЕНИЯ, ПАТЕНТЫ

1. А.С.СССР №962623, МПК П1Д1/14, публ. 30.09.82, бюл. №36. А.Ф. Лорензо, В.Н. Покровская, А.К. Николаев, В.П. Докукин.

2. Опора пульповода (варианты). Патент РФ №2147688, MnKF16L3/14, публ. 20.04.2000, бюл. №1. Авторы: Тарасов Ю.Д., Докукин В.П., Николаев А.К.

3. Анкерная опора пульповода. Патент РФ №2168666, МпК7Р16Ь1/06, публ. 10.06.2001, бюл. №16. Авторы: Тарасов Ю.Д., Николаев А.К., Докукин В.П.

4. Компенсатор изменения длины пульповода. Патент РФ №2168667, М11К7И6Ь51/00, публ. 10.06.2001, бюл. №16. Авторы: Тарасов Ю.Д., Николаев А.К., Докукин В.П.

5. Устройство для гашения колебаний трубопровода. Патент РФ №2222797 МпКв0Ш1/10, публ. 27.01.2004, бюл. №3. Авторы: Тарасов Ю.Д., Докукин В.П., Николаев А.К., Иванов С.Л., Маларев В.И.

6. Передвижной пульпонасосный агрегат. Патент РФ №2147648, МПК 7Е02Б7/00, публ. 20.04.2000, бюл. №11. Авторы: Тарасов Ю.Д., Николаев А.К, Докукин В.П.

7. Анкерная опора пульповода. Патент РФ №2211393, МПК 7И6Ь3/205, публ. 27.08.2003, бюл. №24. Авторы: Тарасов Ю.Д., Николаев А.К., Докукин В.П.

РИЦ СПГГИ. 05.05.2004.3.208. Т. 100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

»-8982

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. 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 опытно-промышленной 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 ПРИРОДНО

КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ.

4.1. Проектирование напорных пульповодов в сложных природно-климатических 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.

В настояш,ее время гидротранспорт рудных концентратов, хвостов обогащения угля и других сыпучих материалов находит более широкое распространение за рубежом и в нашей стране. Для России вопросы экономичного транспортирования полезных ископаемых особенно актуален, так как основные районы их залегания потребления могут быть разделены значительными расстояниями. Трубопроводный транспорт является наиболее перспективным и экологически чистым видом перемещения руды и других полезных ископаемых. В нем заложены резервы мощности и экономической эффективности. При этом виде транспорта появляется возможность полностью автоматизировать весь процесс перемещения сыпучего груза.Большая часть минерально-сырьевых ресурсов страны находится в районах, которые характеризуются не только суровыми климатическими условиями, но и наличием вечномерзлых грунтов и повышенной сейсмической активностью. При переработке руд цветных металлов выход хвостов обогащения часто составляет 96-^98%, т.е. в хвостохранилище должно быть уложено значительное количество отходов обогащения. Для их транспортирования в основном применяется напорный гидротранспорт (80 - 90%). В последнее время значительно возрастает протяженность гидротранспортных систем, из-за высокой потенциальной энергетической опасности транспортируемого материала, что требует значительного удаления хвостохранилищ от населенных пунктов, вблизи которых обычно расположены обогатительные фабрики.Укрупнение и реконструкция рудообогатительных фабрик вызывает увеличение производительности гидротранспортных систем. В последние годы появились гидротранспортные установки с производительностью до 14ч-18 тыс.м^ч (МОФ г. Алмалык, Джезказганский ГТМ и др.). следствием этого является использования труб большого диаметра.Одним из путей уменьшения диаметров труб, и тем самым снижения металлоемкости гидротранспортных линий, является повышения концентрации гидросмеси. в настоящее время для транспортирования отходов обогащения применяются преимущественно трубы малого диаметра (до 400 мм, 67% от общего числа) и в перспективе ожидается значительное увеличение длины гидротранспортных линий. В связи с этим важнейшее значение приобретает поддержание такого теплового режима транспортирования, который позволил бы избежать промерзания пульповода при его работе в суровых климатических условиях.Анализ климатических условий районов, в которых расположены горнообогатительные предприятия, показывает, что большая часть комбинатов расположена в зонах с резкоперемеными температурами окружающей среды. В связи с этим возникают сложные задачи проектирования, строительства и эксплуатации гидравлических линий, транспортирующих концентраты и отходы обогащения.Как показал анализ, существующие методы тепловых расчетов пульповодов основаны на предположении, что движущаяся в трубопроводе гидросмесь однородна по сечению и поэтому тепловой поток распределен по периметру трубы равномерно. В действительности же основное количество твердого материала перемещается в нижней части трубы, что существенно искажает распределение теплового потока и требует внесения коррективов в зависимости для тепловых расчетов трубопроводов.В зависимости от сочетания мерзлых условий, рельефа, технологий строительства и технических режимов гидротранспортирования сыпучих материалов, применяют различные типы прокладки пульповодов, удовлетворяющие требованиям защиты окружающей среды. При этом характер теплового и механического взаимодействия пульповодов с мерзлыми грунтами во многом зависит от температурного режима транспортируемых продуктов и способов прокладки самих трубопроводов.Напорные пульповоды гидравлического транспорта в процессе эксплуатации подвергаются воздействию ряда силовых факторов, которые в той или иной степени влияют на их несущую способность. При расчете необходимо ясно представлять себе значение этих факторов и их влияние на предельное состояние трубопроводов. К числу таких факторов относятся: внутреннее давление, температурные напряжения, изгиб трубопровода по рельефу местности под действием сил тяжести, гидравлические удары и прочие переходные режимы, а также интенсивное изнашивание стенок труб вследствие гидроабразивности пульпы и.т.д. Колебания давления вызывают знакопеременные изменения напряжений в стенках трубопровода, так же как и разный температурный режим при подаче гидросмеси.В обычных условиях прокладки, прочностной расчет надземных и подземных трубопроводов ограничивают определением толщины стенок труб, исходя из величины внутреннего давления и гидроабразивного износа. Однако, при сейсмическом воздействии такой метод расчета является недостаточным. В этом случае трубопроводы подвергаются влиянию дополнительной силы, ввиду чего в металле труб возникают значительные дополнительные напряжения, которые необходимо учитывать.Для предотвращения аварий напорных пульповодов гидротранспортных систем горно-обогатительных предприятий, вызванных замерзанием транспортируемых гидросмесей, нарушением целостности труб в результате воздействия сейсмических сил и температурных напряжений, необходимо еще на стадии проектирования рассмотреть несколько конструктивных вариантов прокладки трубопроводов для определения оптимального.Имеются значительные достижения в области изучения тепловых и ледотермических режимов трубопроводов, в основном благодаря работам отечественных специалистов (П.А. Богославского, A.M. Естифеева, Д.Н. Бибикова, Н.Н. Петруничева, В.П. Стеганцева, Н.Н. Зенгера, Ю.А. Попова и др.). Однако решение этой проблемы охватывает только водоводы (систем водоснабжения, ГЭС, каналов и т.д.) и трубопроводов земснарядов. Первая группа трубопроводов (водоводы) не имеют зоны неустойчивого профиля оледенения при вклинивании ледяной кромки в участок трубы, свободный от льда. Трубопроводы земснарядов изучались из условия недопустимости оледенения в рабочем состоянии, и по данной причине оказалась неохваченной зона неустойчивого профиля оледенения.Изучение тепловых и ледовых процессов с учетом асимметричности теплового воздействия гидросмеси, вызванной неравномерным распределением твердой фазы в потоке, позволит более обоснованно по сравнению с существующими определять максимальную дальность безаварийного гидротранспортирования в суровых климатических условиях.В связи с вышеизложенным, решение проблемы - повышение эффективности и эксплуатации напорных пульповодов гидротранспортных систем в сложных природно-климатических условиях на основе установления комплексного воздействия тепловых и гидравлических процессов, климатических и сейсмических факторов на их рабочее состояние имеет важное народнохозяйственное значение.Решение этой проблемы непосредственно связано с изучением процессов тепломассопереноса и льдообразования в пульповодах, разработке их математических моделей, которые давали бы возможность осуществлять достоверный прогноз температурного и ледового режимов трубопроводов методом численного эксперимента на ЭВМ в зависимости от заданных условий их эксплуатации.Выполненные по данным проблемы исследования соответствуют: проблеме МП-11-е координационного типа НИР и ОКР Минцветмета СССР на 1978-1993 гг. "Разработка новых и усовершенствование существующих процессов, схем и оборудования для гидротранспорта руды и продуктов ее переработки на предприятиях цветной металлургии"; Федеральной целевой программе развития рудно-сырьевой базы металлургической промышленности Российской Федерации на 1997-2005 гг. ("ФЦП" Руда) по направлению производственные энергосберегающие технологии трубопроводного транспорта руды и продуктов ее переработки; в комплексную программу научных исследований, проводимых отраслевой научноисследовательской лаборатории гидравлического транспорта руды и продуктов ее переработки при кафедре горных транспортных машин по соответствующим планам госбюджетных и хоздоговорных работ на предприятиях горнодобывающей промышленности.Целью работы является: Установление закономерностей гидравлического, теплового, климатического и сейсмического взаимодействия структурных элементов системы напорного гидротранспорта для выбора режимов работы пульповодов в сложных природно-климатических условиях, что позволит повысить эффективность их эксплуатации.Идея работы; Параметры структурных элементов системы напорного гидротранспорта определяются комплексным воздействием гидравлических, тепловых, климатических и сейсмических факторов.Научные положения, выносимые на защиту: 1. Температура двухфазного потока в любой точке поперечного сечения горизонтального пульповода является функцией распределения скорости и концентрации твердой фазы, определяемых при заданных данных условиях эксплуатации и физико-механических свойствах твердой фазы.2. В условиях отрицательных температур образование первичного слоя льда и его распределение по периметру трубы описывается критериальным уравнением, которое определяется параметрами вязкости, плотности, скорости потока, отношения теплоемкостей жидкости и твердой фазы также превышением теплопроводности гидросмеси над теплопроводностью твердой фазы.3. Физическая и математическая модели ледового режима пульповода описаны системой уравнений тепломассопереноса с учетом распределения скорости, концентрации твердой фазы по поперечному сечению потока в трубе и коэффициента гидравлического сопротивления пульповода при его оледенении, уравнением баланса гидравлических потерь, напорно-расходной характеристикой насоса, климатическими и конструктивными факторами.4. Физическая модель пульповода представлена как сочетание участков труб, которые для исключения влияния колебаний, вызванных сейсмическим воздействием смежных участков труб друг на друга, соединяются с помощью эластичных элементов, модуль упругости материала которых принят меньше модуля упругости материала труб, что позволяет представить расчетную модель пульповода в виде однопролетной шарнирно опертой балки.

ВЫВОДЫ:

1. При проектировании напорных пульповодов необходимо учитывать особенности распределения теплового потока по периметру трубы, это позволяет делать усовершенствованная методика расчета тепловых и ледовых режимов трубопроводов.

2. Проектирование систем гидротранспорта, работающих в сложных природно-климатических условиях должно осуществляться с учетом повышенных требований к защите трубопроводов от низких температур, к прочности труб, определяемыми температурными деформациями, а также к параметрам режима работы пульповода, определяемыми тепловым расчетом.

3. При сейсмических нагрузках пульповоды имеют возможность перемещения, что достигается конструкциями опорных конструкций.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе даны разработанные автором теоретические и практические положения, представляющие собой в комплексе решение важной научной проблемы - повышение эффективности проектирования и эксплуатации напорных пульповодов гидротранспортных систем в сложных природно-климатических условиях на основе установления комплексного воздействия тепловых и гидравлических процессов, климатических и сейсмических факторов на их рабочее состояние.

Основные научные результаты, выводы и рекомендации заключаются в следующем:

1. Установлено, что при эксплуатации пульповода в условиях отрицательных температур, температура двухфазного потока в любой точке поперечного сечения горизонтального пульповода для ньютоновских гидросмесей является функцией распределения скорости и концентрации твердой фазы и определяется в любой точке поперечного сечения трубы по известным значениям концентрации и скорости потока гидросмеси

2. Образование первичного слоя льда и распределение его толщины по периметру трубы описывается критериальным уравнением, функционально связывающим превышение теплопроводности гидросмеси над теплопроводностью твердой фазы, с вязкостью, плотностью, скоростью потока и отношением теплоемкости жидкости к теплоемкости твердой фазы.

3. Установлено, что процесс ледообразования на стенках трубы начинается с образования первичного слоя чистого льда, толщина которого увеличивается с уменьшением концентрации твердой фазы, а формирование дальнейшего слоя происходит при намерзании на этот слой твердых частиц с наименьшей кинетической энергией.

4. Математическая модель ледового режима пульповода описана системой уравнений тепломассопереноса с учетом распределения скорости, концентрации твердой фазы по поперечному сечению потока в трубе и коэффициента гидравлического сопротивления пульповода при его оледенении, уравнением баланса гидравлических потерь, климатическими факторами и конструктивными параметрами.

5. Теоретически и экспериментально подтверждена возможность работы пульповодов с внутритрубным льдом, выполняющим роль теплоизоляции и защиты от гидроабразивного износа труб.

6. Расчет на прочность участка пульповода между бетонными опорами выполняется классическими методами как однопролетной шарнирно опертой балки при условии соединения участков пульповода с помощью эластичных элементов.

7. Установлено количественное влияние химических веществ, содержащихся в продуктах обогащения, на температуру таяния (замерзания) льда, которая в зависимости от типа руды колеблется в пределах от -2,5°С до -3,5°С.

8. Разработана методика расчета тепловых и ледовых режимов пульповодов, работающих в суровых климатических условиях на основе установления комплексного воздействия тепловых, гидравлических процессов и климатических факторов на их рабочее состояние.

9. Рекомендовано предельно допустимое время остановки пульповода в зимних условиях для устранения аварийной ситуации за счет использования скрытой теплоты при ледообразовании, что для диаметров трубопроводов от 300 мм до 1200 мм при степени оледенения от 25 до 50 % площади поперечного сечения трубы позволяет увеличить время остановки пульповода в 3+20 раз.

10.Реализация результатов исследований позволила скорректировать норматив допустимой дальности гидротранспортирования в условиях отрицательных температур в сторону его увеличения в 1,5-5-1,7 раза.

11. Предложен метод расчета напорных пульповодов с учетом сейсмических нагрузок и разработаны конструкции их опор.

12.Разработаны бескомпенсаторный способ прокладки пульповодов и компенсатор температурных напряжений.

13.Рекомендации, разработанные на основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований позволяют снизить на15-г20 % затраты на теплоизоляцию пульповодов в суровых климатических условиях.

М.Результаты исследований внедрены в проектах института «Механобр» при проектировании систем гидротранспорта руды и продуктов ее переработки на предприятиях цветной металлургии и используются в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 170100 «Горные машины и оборудование».

1. Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976.

2. Бибиков Д. Н., Петруничев Н. Н. Ледовые затруднения на гидростанциях.М.-Л. :Госэнергоиздат, 1950.

3. Богословский П. А. Ледовый режим трубопроводов гидроэлектрических станций. М.- Л.: Госэнергоиздат, 1950.

4. Бубис Ю. В. К вопросу об изменении температуры пульпы по длине транспортирования Сб. «Гидромеханизаторы делятся опытом», ч. 2. М.: 1965.

5. Беренцвейг Б. В. Гидромеханизация земляных работ в зимних условиях на строительстве Волжской ГЭС. В сб. Гидромеханизация земляных работ. М.: Госэнергоиздат, 1959.

6. Будченко Н. Гидротранспорт вскрыши в зимних условиях. Технико-экономический бюллетень Кемеровского совнархоза. Кемерово. 1965, №5, 8-11 с.

7. Беспалова Л. В. Устройство и эксплуатация водопроводной сети в г. Якутске. Сб. Инженерные сети в условиях вечной мерзлоты. Выпуск №12. М.-Л.: 1962.

8. Болотин В. В. Применение методов теории вероятности и теории надежности в расчетах сооружений. М.: 1971.

9. Благонадеждин В. Л., Кудрявцев Е. Б. Доклады научно- технической конференции МЭИ. Механика и прочность машин. Изд-во МЭИ, 1965.

10. Бородавкин П. П., Быков П. И. Экспериментальное исследование устойчивости трубопроводов, уложенных в насыпи. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. 1965, №8.

11. Бородавкин П. П., Таран А. Д. Трубопроводы в сложных условиях. М.: Недра, 1968, с. 303.

12. Бородавкин П. П., Березин Л. Н. Сооружение магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1987.

13. Богомолов А. И., Михайлов К. А. Гидравлика. М.: Стройиздат, 1972.

14. Белоусов А. М., Бергер Г. С. Оборотное водоснабжение на обогатительных фабриках цветной металлургии. М.: "Недра", 1977.

15. Волнин В. А. Намыв плотин в зимних условиях. Гидротехническое строительство. 1944,№3.

16. Вернштейн М. Ф. Строительная механика и расчет сооружений. 1963, №6.

17. Великанов М. А. Динамика русловых потоков. М.: Гидрометеоиздат, 1949.

18. Гребер Г., Эрк С. Основы учения о теплообмене. М-Л.: ОНТИ, 1936, 327с.

19. Гусельникова Е. Н. Работа гидравлических систем при сложных видах оледенения трубопроводов. Автореферат дис. на соиск. уч. ст. к.т.н. Новосибирск, 1996.

20. Григорян Г. М., Черникин В. Н. Подогрев нефтяных продуктов. М.- Л.: Гостоптехиздат, 1947.

21. Гехман А. С. Условия прокладки напорных чугунных трубопроводов в сейсмически активных районах. Строительство трубопроводов, 1973, №4.

22. Гехман А. С. О повреждении трубопроводов и резервуаров во время землетрясения в Туркмении. Строительство трубопроводов, 1973, №7.

23. Гехман А. С. В кн. Сейсмостойкость магистральных трубопроводов в нефтяной и газовой промышленности. М.: 1980.

24. Гроссман А. В. В кн. Сейсмостойкость зданий и инженерных сооружений. М.: стройиздат, 1967.

25. Гехман А. С., Меликян А. А. Проектирование трубопроводов для сейсмических районов. М.: ВНИИЭ Газпром, 1971, с. 31.

26. Гехман А. С. Научные основы сейсмостойкости магистральных и промысловых трубопроводов. Авт. дисс. на соиск. уч. ст. д. т. н. М.: 1993

27. Гольденблат И. И., Сизов А. М. Справочник по расчету строительных конструкций на устойчивость и колебания. М.: Машиностроение, 1975.

28. Гухман А. А., Илюхин Н. В. Основы учения о теплообмене при течении газа с большой скоростью. М.: Машгиз, 1951.

29. Дегтярев В. И., Харионовский В. В., Курчанова Н. С. Натурные исследования деформаций и усилий в обвязке нагнетателей. Транспорт и хранение газа, вып. 2. М.: ВНИИЭ Газпром, 1983.

30. Дементьев М. А., Печенкин М. В. Поля концентраций взвеси и кинаматика взвеси несущих потоков. Известия ВНИИГ им. Веденеева, 1967, т.84.

31. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессивный анализ. М.: "Статистика", 1973.

32. Данилова Н. П. Исследование ледовых режимов в условиях Крайнего Севера. Автор диссертации на соиск. уч. ст. к. т. н. Л.: 1981.

33. Естифеев А. М., Попов В. М. Графоаналитический метод расчета обмерзания трубопровода. Изв. ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, 1949, т. 41, с. 123-128.

34. Естифеев А. М. Основные ледовые процессы и ледовые комплексы. Изв. ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, 1939, т. 25, с. 197-218.

35. Естифеев A. M. К вопросу о разработке мероприятий по борьбе с обмерзанием трубопроводов. Известие ВНИИГ им.Веденеева, 1941, т.29.

36. Жидких В. М., Попов Ю. А. Ледовый режим трубопроводов. Л.: Энергия, Ленинградское отделение, 1979, 132 с.

37. Жидких В. П. Расчет предельного оледенения трубопроводов. в кн. Изв. ВНИИГ им. Б. В. Веденеева, Энергия, Лененградское отделение, 1979, т. 92, с. 306-316.

38. Жаров А. Н. В кн. Материалы всесоюзного совещания по проектированию и строительству сейсмостойких зданий и сооружений. М.: ЦНИИСК, 1971.

39. Зенгер H. Н. К вопросу оледенения трубопроводов Гидротехническое строительство, №3, 1961.

40. Зенгер H.H. Тепловые режимы норильских водопроводов и номограммы для тепловых расчетов. Водоснабжение и канализация в районах Восточной Сибири и Крайнего Севера. Л.: 1964, вып. 2, с. 16-26.

41. Зенгер H. Н. Особенности устройства водопроводов в условиях вечной мерзлоты. М.: Стройиздат, 1964, 99 с.

42. Зенгер H. Н. Тепловой режим водоводов. Водоснабжение и санитарная техника, 1959, №1.

43. Инструкция на производство земляных работ в зимнее время. СН-50-59. М.: Госстройиздат, 1959.

44. Исследование реакции подземных трубопроводов на землетрясениях. Takafa Shiro. Jrans. Jap. Soc. Cire Eng., 1977.

45. Исследование подземных трубопроводов в условиях осевого скольжения. Vdai Kuzo. Добыку чаккай ранбун хококусю. Prog. Jap. Cire Eng., 1978, №272 (Япония).

46. Инструкция по проектированию магистральных трубопроводов в сейсмических районах. М.: 1982.

47. Испытания строительных конструкций с применениемэлектротензометрического метода измерения деформаций. М.: Стройиздат, 1970.

48. Ильюшин А. А. К вопросу о вязкопластичном течении материала. Труды конференции по пластическим деформациям. М.: изд-во АН СССР, 1936.

49. Изучение условий зимней эксплуатации сгустителей обогатительных предприятий и разработка мер борьбы с ледовыми затруднениями. Научно-технический отчет, ВНИИГа им. Веденеева Б. Е., Л.: 1973.

50. Инструкция по гидравлическому расчету систем напорного гидротранспарта грунтов. П59-72. Л.: Энергия, 1972.

51. Исаев П. Г., Николаев А. К., Романов В. А. Колебания трубопровода при импульсном нагружении. Записки ЛГИ, том 110, 1987.

52. Капков М. Р. Учет температуры среды при проектировании водоводов. Труды НИИВТ, выпуск 11, 1962.

53. Крицкий С. Н.,Меикель М. Ф., Российский К. Н. Зимний термический режим водохранилищ, рек и каналов. М-Л.: Госэнергоиздат, 1947, 155 с.

54. Коздоба Л. А. Методы решения нелинейных задач теплопроводности. М.: Наука, 1975, 227 с.

55. Кондратьев Г. М. Регулярный тепловой режим. М.: Гостехиздат, 1954,408 с.

56. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М.: Атомэнергоиздат, 1979,415 с.

57. Каржинский И. Л. Сб. исследование на сейсмостойкость зданий и сооружений. М.: Госстройиздат, 1961.

58. Каржинский И. Л. Сб. исследование на сейсмостойкость зданий и сооружений. М.: Госстройиздат, 1971.

59. Кофанов В. И. Критериальное уравнение теплообмена жидкостных суспензий. ИФК, 1962, № 2.

60. Кнороз В. С. Изучение распределения концентрации взвеси, гидравлических сопротивлений и критических скоростей при движении их в круглых железных горизонтальных трубопроводов. Научно-технихнических отчет ВНИИГ им. Веденеева, 1946.

61. Канторович Л. В., Крылов В. И. Приближенные методы высшего анализа. М.-Л.: Физматгиз, 1962.

62. Карасик В. М., Асауленко Ю. К. Напорный гидротранспорт песчаных материалов. Киев, "Наукова думка", 1966.

63. Карасик В. М., Асауленко Ю. К., Витошкин Ю. К. Интенсификация гидротранспорта продуктов и отходов обогащения горно-обогатительных комбинатов. Киев, "Наукова думка", 1976.

64. Крейч и Заммерфельд. Trans of ASME. v71, №7,1949.

65. Кофанов В. И. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при течении жидкостных суспензий в трубах. "Теплоэнергетика", 1963, №3.

66. Лютов А. В. Строительство и эксплуатация водоводов подземной и канальной прокладки на севере. Л: Стройиздат, 1976.

67. Литвин И. Ф. Опыт работы гидроустановки на бачатском угольном карьере в зимних условиях.- Гидромеханизация горных работ на карьерах Кузбасса. М.: Недра, 1964, с. 48-48.

68. Лейбензон Л. С. Руководство по нефтепромысловой механике. Ч. 1.: Гидравлика. М-Л.: Госиздат, 1931, 317 с.

69. Леви И. И. Моделирование гидравлических явлений. Л. : "Энергия", 1967.

70. Михеев М. А, Михеева И. М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1973,319 с.

71. Мирзаджанзаде А. X. Вопросы гидродинамики вязкопластичных и вязких жидкостей в нефтедобыче. Баку, Азернефтнешр, 1959.

72. Михайлова Н. А. Перенос твердых частиц турбулентными потоками. Л.: Гидрометеоиздат, 1966.

73. Михеев М. А. Основы теплопередачи. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1956.

74. Маяцкий Г. А. Теплообмен при турбулентном движении жидкости вслучае значительного перепада температур. Известия высших учебных заведения, Энергетика, 1958, №5.

75. Маяцкий Г. А., Новичкова О. Г. Формула для расчета коэффициента сопротивления при неизотермическом движении жидкости в трубах. Известия высших учебных заведения, Энергетика, 1959, №10.

76. Метропольский А. К. Элементы математической статистики. Л.: 1969.

77. Николаев А. К., Покровская В. Н., Поволоцкий Д. Г., Докукин В. П. ^ Компенсация температурных напряжений в трубопроводах.

78. Промышленный транспорт, №5, 1979.

79. Николаев А. К. Исследование особенностей гидротранспорта отходов обогащения на установках с переменным тепловым режимом. Диссерт. на соиск. уч. ст. к.т.н. Л., 1980.

80. Нурок Г. А. Технология и проектирование гидромеханизированных работ. М.: Недра, 1965.

81. Нурок Г. А.Процессы и технология гидромеханизации открытых горных работ.М.:Госгортехиздат, 1959, 391 с.

82. Николаев А. К. Гидротранспорт сыпучих материалов в зимних условиях. Тезисы докладов межотраслевой научно-технической конференции по методам повышения качества продукции при гидродобычи и переработке нерудных материалов. Тольятти, 1979.

83. Николаев А. К., Покровская В. Н., Докукин В. П., Райлян Г. А. Исследование влияния внутреннего оледенения на гидравлические характеристики трубопровода. Обогащение руд, №1,1979.

84. Николаев А. К., Докукин В. П. Прокладка и эксплуатация пульповодов в условиях Крайнего Севера. Реферативный сборник "Подъёмно-транспортное оборудование" ЦНИИТЭИТЯЖМАШ, №6-81-18, М.: 1981.

85. Николаев А. К. Исследование тепловых процессов в пульповодах. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Гидротранспорт-81", М.: 1981.

86. Николаев А. К., Покровская В. Н., Лорензо А. Ф.,Докукин В. П. Устройство для охлаждения грунта. А.с.962623.

87. Николаев А. К., Докукин В. П. О расчете коэффициента гидравлического сопротивления трубопровода, работающего в режиме оледенения. Тезисы докладов научно-технического совещания "Проблемы применения ледовых сооружений на Тюменском севере Тюмень, 1982.

88. Николаев А. К., Покровская В.Н., Романов В.А. Исследование коэффициента теплоотдачи в горизонтальном пульповоде. Тезисы докладов конфер. "Спецтранс-82", Тбилиси, 1982.

89. Николаев А. К., Тимофеев И.П., Поволоцкий Д.Г., Райлян Г.А. Влияние параметров гидротранспортирования на длину пролета при бескомпенсаторной прокладке пульповодов. Обогащение руд, № 4, 1982.

90. Николаев А. К., Докукин В.П., Райлян Г.А. Определение допустимого диаметра пульповода. Колыма, № 5-6, 1982.

91. Николаев А. К., Романов В.А., Райлян Г.А. Особенности работы трубопроводов , предназначенных для транспортирования продуктов обогащения в зимний период. Тезисы доклада Всесоюзной научно-технической конференции, г.Севастополь, 10-12 октября, 1983.

92. Николаев А. К., Покровская В.Н., Райлян Г.А. Вопросы зимнего транспортирования гидросмесей. В кн."Совершенствование техники и технологии складировния отходов в условиях использования недр",Сб научных трудов Механобр, Л.: 1984.

93. Николаев А. К., Райлян Г.А. Исследование тепловых режимов пульпопроводов в зимних условиях. В кн."Шахтный и карьерный транспорт", вып. 10, М.: Недра, 1986.

94. Николаев А. К., Перес Баретто, Рауль Пупо, Сиро Бергес. Исследование параметров гидротранспорта высококонцентрированной лимонитовой пульпы. Тезисы докладов 3-го форума "Никель", Moa, Куба, 1986.

95. Николаев А. К. Проектирование и эксплуатация гидротранспортных систем, работающих в суровых климатических условиях. В кн. В. Н. Покровская. Транспорт в горной промышленности.М.: Недра, 1985.

96. Николаев А. К., Рауль Пупо, Докукин В.П., Райлян Г. А. Исследование параметров гидропромышленного гидротранспорта латеритовой4. гидросмеси. Обогащение руд, N5, 1992

97. Николаев А. К., Мануэль Суарес., Перес Баретто. Определение параметров гидротранспорта серпентинитовой мягкой руды. Тезисы докладов , 2-й международной симпозиум по горному делу и металлургии, Гавана, Куба, 1991.

98. Николаев А. К., Александров В.И., Докукин В.П. Распределение концентрированной твердой фазы при течении вязкопластиных гидросмесей. Записки СПГГИ Т.1 (142), С.-Пб.: 1995.

99. Николаев А. К., Мануэль Суарес, Рауль Пупо, Перес Баретто. Исследование режимов движения высоконасыщеных серпентитовых гидросмесей мягкой руды. СПГГИ, Тезисы докл. Межд. Симпозиума "Энергосберегающие технологии", С.-Пб.: 27-31 мая, 1996 .

100. Николаев А. К., Докукин В.П. Оптимизация систем гидротранспортабольшой протяженности. Уголь XXI века международный форум СПГГИ, 3-5.10.2000.

101. Николаев А. К. Эксплуатация гидротранспортных систем в суровых климатических условиях. Республиканская научно-практическая конференция "Человек Севера в XXI веке: горное дело", Воркута, 2001.

102. Николаев А. К. Научные задачи проектных решений гидротранспорта руды в сложных природных условиях. Доклад на конференции "Неделя горняка" , МГГУ, январь, 2002.

103. Николаев А. К. Конструкция анкерной опоры для надземных трубопроводов, прокладываемых в сейсмических районах. Горные машины и автоматика", 2001, №12.

104. Николаев А. К., Акчурин И.С. Опыт эксплуатации системы гидротранспорта хвостов на Удачнинском ГОКе при отрицательных температурах окружающей среды. Горная механика, Солигорск, 2000, №3-4.

105. Николаев А. К. Новая конструкция опоры для трубопроводов гидротранспортных систем. Горные машины и электромеханика, 2000, №6.

106. Николаев А. К., Перес Баррето, Рауль Пупо, Мануэль Суарес. Определение параметров системы гидротранспорта серпентинитовых гидросмесей. Обогащение руд, 2002, №1.

107. Николаев А. К. Исследование коэффициента теплоотдачи при заполнении порожнего пульповода водой в зимних условиях. Горная механика, Солигорск, 2001, №3-4.

108. Николаев А. К. Проектирование и эксплуатация гидротранспортных систем в суровых климатических условиях. 34 съезд гидромеханизаторов России, М.: 2003.

109. Николаев А. К., Маларев В. И., Иванов С. JI. Экспериментальные исследования теплообмена при гидротранспорте сыпучих материалов. Гидравлика и пневматика, №5,2002.

110. Николаев А. К. Экспериментальные исследования при движении гидросмеси в трубопроводе. Гидравлика и пневматика, №5,2002.

111. Николаев А. К., Маларев В. И. Кинематические характеристики потока гидросмеси в горизонтальном трубопроводе. Горные машины и автоматика, №9, 2003.

112. Николаев А. К., Докукин В. П. Направление совершенствования систем трубопроводного транспорта. Горные машины и автоматика, № 5.

113. Николаев А. К., Кулешов А. А., Докукин В. П. Метод расчета надземного трубопровода с учётом сейсмических воздействий. Международная научно-техническая конференция, М.: ВНИИГАЗ, 2003.

114. Огурцов А. И. Намыв земляных сооружений. М.: Госстройиздат, 1963.

115. Огурцов А. И. Намыв земляных сооружений. М.: Стройиздат. 1974.

116. Орибалов П. М., Мирзаджанзаде А. X. Не стацыонарные движения вязкопластичных сред. М.: изд-во МГУ, 1977.

117. Попов Ю. А. Тепловой расчет пульповодов в зимнее время. Л.: Научные сообщения ЦНИИС, выпуск 18, 1966.

118. Попов Ю. А. Некоторые вопросы гидравлического и теплового расчета трубопроводов при транспортировании воды и водопесчаных гидросмесей в зимнее время. Автор, дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. Новосибирск, 1968.

119. Попов Ю. А. Моделирование ледового режима трубопроводов на ЭВМ.- В кн.: Регулирование ледовых явлений на каскадах гидроузлов. Тр. коорд. совещаний по гидротехнике. Л.: Энергия, Ленинградское отделение, вып. 111, 1967, с. 47-51.

120. Попов Ю. А. Циклическая работа магистральных трубопроводов гидротранспортных систем в режиме оледенения. Сб. Исследования и расчеты заторов и засоров льда, вопросы ледотермики и гидродинамики. М.: ГТИ, вып. 192, 1972.

121. Пехович А. И., Жидких В. М. Расчеты теплового режима твердых тел. Л.: Энергия, 1976, 351 с.

122. Попов Ю. А. Гидравлический способ производства работ при возведении земляных сооружений в суровых климатический условиях. Диссертация на соискание уч. ст. д.т.н. М.: 1993, 370 с.

123. Попов Ю. А., Гусельникова Е. Н. Расчет сложных видов оледенения трубопроводов. Известия вузов. Строительство. 1995, №11.

124. Попов Ю. А., Гусельникова Е. Н. Расчет сложных видов оледенения трубопроводов. Известия вузов. Строительство. 1995, №11.

125. Попов Ю. А., Рощупкин Д. В., Пеняскин Т. И. Гидромеханизация в северном строительно-климатической зоне. Л.:Стройиздат, Ленинградское отделение, 1982, 224с.

126. Петров И. П., Камерштейн А. Г., Долгов В. К. Расчет стальных напорных трубопроводов на прочность. М.: Госстройиздат, 1955.

127. Производство земляных работ в зимних условиях (справочное пособие). М.:Гостройиздат, 1961.

128. Петров И. П., Спиридонов В. В. Надземная прокладка трубопроводов. М.: недра, 1973.

129. Пшевлоцский К. С., Нижегородцев П. В. Радиоизотопный метод измерения средней плотности потока гидросмеси. В сб. "Интенсификация процессов гидравлического транспортирования высоконасыщенных гидросмесей", Л.: 1976.

130. Покровская В. Н. Пути повышения эффективности гидротранспорта. М.: "Недра", 1972.

131. Петухов В. С. Опытное изучение процессов теплопередачи. М.1. Л.:Госэнергоиздат, 1952.

132. Петухов Б. С. Докторская диссертация. М.: МЭИ, 1955.

133. Розиноер С. Т. Из опыта применения гидромеханизации на "Куйбышевгидрострое" зимой. 1955-1966- Механизация строительства. М.: Стройиздат ,1957, №3, с. 6-9.

134. Рихтер Н. Ф. Элементарная сейсмология. М.: 1963.

135. Рождественский В. В., Соловьев П. С. Экспериментальное исследование деформативности сложной пространственной системы трубопроводов. М.: Труды ВНИИСТ, вып. 25 1971.

136. Ренский А. Б., Баранов Д. С., Макаров Р. А. Тензометрирование строительных конструкций и материалов. М.: Стройиздат, 1977.

137. Рекомендации по проектированию противопожарной защиты угольных шахт районов Крайнего Севера. Донецк, 1977.

138. Романов В. А. Николаев А. К., Оценка теплоотдачи при вынужденной конвекции в трубопроводе с несимметричным профилем скорости. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы горной теплофизики", Л.: 1981.

139. Романов В. А., Николаев А. К. Инженерная оценка температурного режима взвесенесущего потока в трубе. В кн. Физические процессы горного производства. Всесоюзн. межвузовский сборник, Л.:изд. ЛГИ, 1981, вып. 9.

140. Рекомендации по расчету оледенения надземных напорных трубопроводов. П 14-83, ВНИИГ: Л.: Энергия, 1984, 37 с.

141. Стеганцев В. П. Зимняя эксплуатация турбинного трубопровода в суровых климатических условиях.- Гидротехническое строительство. 1966, №1.

142. СНиП 111-Б-62. Земляные сооружения, правила производства и приемки гидромеханизированых и землечерпальных работ. М.:Госстройиздат, 1963.

143. Стеганцев В. П., Сергиенко Н. А., Сергиенко Н. Г. Исследования работы водовода в суровых зимних условиях Красноярского края. В сб."Водоснабжение и канализация наеленных пунктов в районах Восточной Сибири и Крайнего Севера. Выпуск №2, Красноярск, 1962.

144. Сейсмическое воздействие на здания и сооружения. Под ред. Медведева С.В.М.: 1968.

145. Спиридонов В. В., Лапланова Н. Г. Экспериментальное исследование сопротивления свободноподвижных роликовых опор надземных трубопроводов диаметром 1220 мм. М.: Труды ВНИИСТ, вып. 30, 1974.

146. Спиридонов В. В., Свердлов Н. Ф. Исследование деформативности напряженного состояния надземного трубопровода. М.: Труды ВНИИСТ, вып. 25, 1971.

147. Спиридонов В. В., Гехман А. С. О методике определения ветровых нагрузок на опоры надземных трубопроводов в условиях крайнего севера. М.: Труды ВНИИСТ, вып. 25, 1971.

148. СНиП П-45-75,"Магистральные трубопроводы.Нормы проектирования"

149. Спиридонов В. В. Колебания надземных трубопроводных систем. Строительство трубопроводов. 1961, №11, с. 11-14.

150. Серенсен С. В., Кочаев В. П., Шнейдерович Р. М. Несущая способность и расчеты деталей машин на выносливость. М.: Машиностроение, 1975.

151. Силин И. А., Витошкин Ю. К., Карасик В. М. Распределение консинстенции по глубине взвесенесущего потока. Труды координационных совещаний по гидротехнике, вып. 57, Л.: "Энергия", 1971.

152. Савельев В. А., Голубее В. Н., Лаптев H. Н., Савельев И. В. Структурные особенности адгезии льда с твердыми телами. В сб. "Лед и его воздействие на гидротехнические сооружения", Л.: 1972.

153. Силин Н. А., Коберник С. Г. Режимы работы крупных земленосных снарядов трубопроводов. Киев, изд-во Академии наук УССР, 1964.

154. Седов Л. И. Методы подобия и размерности в механике. М.: "Энергия", 1972.

155. Справочник по строительству на вечномерзлых грунтах.Л.: Стройиздат, 1977.

156. Технические условия и нормы на проектирования и возведения земляных паиывных плотин. М. .Тосстройиздат, 1959.

157. Туманян С. Г. Производство работ землесосными снарядами. Киев, Техиздат УССР, 1953.

158. Технические условия производства приемки работ по возведению морских и речных портовых сооружений. М.-.Оргтранстрой, 1961.

159. Тараковский Е. Е. Строительная механика трубопроводов. М.: Тосстройиздат, 1963.

160. Тарасов Ю.Д., Николаев А. К., Докукин В.П. Опора пульповодов. Патент на изобретение №214688 от 23.10.98.

161. Тарасов Ю.Д., Николаев А. К., Докукин В.П. Анкерная опора пульповода. Патент на изобретение №2168666 от 22.02.2000.

162. Тарасов Ю.Д., Николаев А. К., Докукин В.П. Компенсатор изменения длины пульповода. Патент №2168667 от 04.04.2000.

163. Тарасов Ю. Д., Николаев А. К., Господариков А. П., Докукин В. П. Устройство для гашения колебаний трубопровода. Патент на изобретение № 2002107121 от 19.03.2002г.

164. Тарасов Ю. Д., Докукин В. П., Николаев А. К., Иванов С. Л., Маларев В. Н. Патент на изобретение № 2002115842 от 13.06.2002г.

165. Фихтенгольц Г. М. Курс дифференциального и интегрального исчисления, ч. 2. М.: 1969.

166. Фомин Г. Д. Усовершенствования технологии круглогодичного намыва напорных сооружений с применением высокого обвалывания. Кандидатская дисертация, Л.: 1963.

167. Хижняков С. В. Практические расчеты тепловой изоляции. М.: Энергия , 1976.

168. Харионовский В. В., Дегтярев В. И., Сараев В. В. Исследование экспериментальной прочности трубопроводов компрессорной станции. М.: Газовая промышленность, 1979, №2.

169. Харионовский В. В. Надежность и ресурс конструкций газопроводов. М.: Недра, 2000.

170. Чичко Г. Н. Совершенствование систем надземной прокладки газопроводов. М.: Труды ВНИИСТ, вып. 35, 1977.

171. Чирсков В. Г. и др. Строительство магистральных трубопроводов. Справочник. М.: Недра, 1991, с. 474.

172. Шкундин В. М. Землесосы и землесосные снаряды. M. JI.: Энергия, 1961.

173. Шкундин Б. М. Землесосные работы в гидротехническом строительстве. Москва: Высшая школа, 1977, 239 с.

174. Шкундин Б. М. Освоим гидромеханизацию в зимних условиях. Строитель, 1936, №3.

175. Шестой Международный конгресс по водоснабжению (под редакцией Шевелева Ф. А.), М.: Стройиздат, 1966.

176. Штейнберг В. В., Плетнев К. Г., Грейзер В. М. Акселерограмма колебаний грунта при разрушительном Газлийском землетрясении 17 мая 1976 г. Реферативная информация ЦИНКС, 1977, сер. 14, вып. 1, с. 45-61.

177. Юфин А. П. Гидромеханизяция. M. JL: Стройиздат, 1965.

178. Ястребов A. JI. Инженерные коммуникации на вечномерзлых грунтах. Л.:Стройиздат, 1972.

179. Ярышев Н. А. Теоретические основы изменения нестационарных температур. СПб: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1990, 254

180. Sakurai A, Karihara C, Takahashi T. A proposal for Earthquake Response Analyses of Kong Structures Aseismic Design Criteria of Pipelines: FWCEE, Rome, 1973.

181. Newmark N. H., Hall W. I. Seismic Design Spectra for Trans- Alaska Pipeline. FWCEE, Rome, 1973.

182. Braga F., Petrangeli H. P. Considerazione sul comportamiento di ponti, viadotti ed altre opere stradali PIndustria Italiane del cemento. Placenta. 1976.

183. Iwase N., Saito K., Iwata T. Earthquake Measuares for Gas Pipelines in Tokyo Metropolitan Area. 15-th World Gas Conference. Lausanne, 1982.

184. Nasu N., Kazana S. Vibration of the Underground Pipe with a Comporatively Large Gross- Section: FWEE. Rome, 1973.

185. Dynamic Behaviour of a Buried Pipe in a Seismic Environment. Journal of Applied Mechanics, 1982, V. 49, №3. p. 142-148.

186. O'Rurke M. J., Piccul R. R., Wang L. R. Transwerse Seismic Waves at Pipeline Junctions. J. Techn. Connc. ASCE. Proc. 1982, v. 108, №1.

187. Hencky H. Z. F. angew. Math, und Mech., 5, 115, 1925.

188. Miller A. P., Moulton R. W. Heat transfer to diguillid suspensions in turbulent flow in pipes "Trend Engl. Wash", 1959, 8 , №2.

189. Bonilla C. F., Cervi A. Jr.,Colwet T. J. and Wang S. J. -"Chem. Eng. Progress". Symposium Series, №56 1953, v49, №127.Arr C. Jr. and Dalla Valla J. M.- "Chem. Eng. Progress". Simposium Series №9, 1954, v50, №29.

190. Richardson J. F., Smith J. W. Heat transfer to Ligrich fluidesed system and to suspensions of coarse partices in vertiral transport "Transactions of the Jnstitution of Chemical Enginering". 1962,v40, №1.

191. Serwingki M., Kemblowsri Z. Wnika mie cieplo przy przeplywie zawiesen gruboziarnistuck przez rure 1- "Chemie stosonowana", 1963, t7, №3.

192. Serwingki M., Kemblowsri Z. Wnika mie cieplo przy przeplywie zawiesen gruboziarnistuck przez rure 1- "Chemie stosonowana" SeriaB, 1964, t 1, №3.

193. Sieder E. N., Tute G. E. Heat Transfer and Pressure Drop of Lignids in Tubes -"Industrial and enginering chemistry", 1936, v28, №12.

194. Kinematic Behaviouz of Hydromixttures Flowing in Horizontal Heat PipeLines. "Jornal of Hydrological Schiences", v4, 1977,№1, 37.

195. Korobel K. Radiozotopowe badanoa kinematiri hidromeszanin grubodyspejnych. Zeszysty Naukowe A.G.H.Nr. 711.Zeszyt 40 Serii "Matematika-Fizyka-Chemia", Krakow, 1979.

196. Tao L. N. Proceedings of the Thizd Jnternazional Heat Transfer Conference, vol 1, New- Uork, 1966.

197. Sider E. N. and Tate G. E. Jnd. Eng. chem. v28, №12, 1936.

198. Nicolaev A., Raul Pupo. Ynvestigaeion de los parametrs y los regimens de hidrotrausporte de las hidrromezclas lateritical en la planta "Comandante Pedro" goto Alba (primera parte). Guba Moa, Minería y geologia, N1, 1995.

199. Nicolaev A., Manuel Suares., Viktor Zabrados. Determisation de las parametros de hidrotrausporte de las hidromesclas serpentinitical Guba Moa, Minería y geologia, N2, 1995.

200. Nicolaev A., Raul Pupo. Ynvestigaeion de los parametrs y los regimens de hidrotrausporte de las hidrromezclas lateritical en la planta "Comandante Pedro Soto Alba" (segunda parte) . Guba Moa, Mineria y geologia, N2,1996.

201. Nicolaev A., Raul Pupo, Manuel Suarez, Rafael Peres. Investigación del proceso de cedimentacion de la pulpa linmonitica en el sedimentador "Leamella" eimonitica. CINAREM 98, Cuba Moa .

202. Nicolaev A., Raul Pupo, Alberto Turro, Enrigue Torres.Parametros y regímenes de hidrotransposte del mineral lateritico y su aplication en la empresa "Comandante Pedro Sotto Alba". CINAREM 98, Cuba Mo .

203. Nicolaev A. Investigaciones de la influencia sismica al conducto del hidrotratransporte. CINAREM 98, Cuba Moa.

204. Nicolaev A., Alberto Turro. Investigaciones del hidrotransporte de las colas de la producción en la empresa "Ernesto Che Gevara". CINAREM 98, Cuba Moa.

205. Nicolaev A., Roberto Sierra. Investigaciones de los parámetros y reqimenes del sistema pneumotransporte de la planta "Las Camariocas". CINAREM 98, Cuba Moa.

206. Nicolaev A., Raúl Pupo, Alberto Turro. Hidrotransporte del mineral lateritico en Regimen estructual. Minería y geología, vol.XVIII, N2, 2001.

207. Shekhter R. Variational methods of engineering calculations. M.: Mir, 1971.