Исходными данными для расчета являются:
объемная или массовая производительность;
характеристика груза;
длина и конфигурация трубопровода.
По заданным исходным данным определяют основные параметры, обеспечивающие устойчивый режим транспортирования груза: скорость движения несущей среды (воды, воздуха); необходимое количество воды или воздуха; диаметр трубопровода; сопротивления движению смеси на различных участках трубопровода и напор или давление для их преодоления; мощность двигателя насосного или воздуходувного агрегата.
При определении скорости, напора или давления несущей среды основными параметрами являются крупность частиц и плотность груза. Группы крупности насыпных грузов:
кусковые (а > 40 мм);
крупнозернистые (а = 6–40 мм);
мелкозернистые (а = 2–6 мм);
грубодисперсные (а = 0,15–2 мм);
тонкодисперсные (а < 0,15 мм).
Расчет для тонкодисперсных, грубодисперсных и кусковых грузов имеет существенные отличия.
Расчет установок напорного гидротранспорта
При расчете гидроустановок для тонкодисперсных грузов критическая скорость [3]
, (8.1)
где n = 1 – 1,5 – эмпирический коэффициент, учитывающий влияние степени перемешивания смеси;
а = (ρs – ρв) / ρв – соотношение плотностей частиц груза и несущей среды.
Концентрация тонкодисперсных грузов составляет s = 0,2–0,5. Выбранный диаметр трубы проверяют по условию
u = 4Vг / (3600 π D2) ≥ uкр, (8.2)
где Vг – расход гидросмеси, м3/ч;
D – диаметр трубы, м;
u – скорость транспортирования, м/с.
Удельные потери напора (м/м) при движении смеси
H´ = k1 H0 (1 + a s), (8.3)
где k1 = 1,1–1,5 – коэффициент, учитывающий степень перемешивания смеси;
Н0 – удельные потери напора при движении чистой воды со скоростью, равной скорости гидросмеси, м/м;
H0 = ξ u2 / (D g), (8.4)
где ξ – коэффициент гидравлических сопротивлений.
Если трубопровод имеет вертикальные участки высотой Lп, то потребный напор для него больше на величину статического напора при подъеме Нп. При движении смеси вниз он на столько же меньше, поэтому Hп = ± Lп .
Дополнительные потери в трубопроводе составляют около 5%.
При расчете гидроустановок для транспортирования кусковых грузов критическая скорость
, (8.5)
где С1 = 8,5–9,5 – эмпирический коэффициент;
f – обобщенный коэффициент трения груза о нижнюю стенку трубы.
Удельные потери напора при движении гидросмеси
H´ = H0 + f a s. (8.6)
Для предотвращения скопления груза в трубопроводе максимальный размер кусков груза должен быть не более 1/3 диаметра трубы, концентрация должна составлять s = 0,2– 0,25.
При расчете гидроустановок для транспортирования грубодисперсных грузов по полному расчетному напору Нр (м) и производительности V (м3/ч) выбирают насосный агрегат и рассчитывают необходимую мощность двигателя
, (8.7)
где kз =1,1 –1,2 – коэффициент запаса;
η = 0,7–0,9 – кпд насосного агрегата.
Нр = Нп + Нм , (8.8)
где Нп – статический напор при подъеме;
Нм – дополнительные местные потери.
Расчет установок самотечного гидротранспорта
При расчете самотечных установок гидротранспорта и трубопроводного транспорта определяют параметры потока, необходимый уклон и поперечные размеры желоба (трубы).
Основная формула для расчета (формула Шези) [2]
или 
, (8.9)
где С – коэффициент Шези, зависящий от шероховатости поверхности и гидравлического радиуса R
R = D / 4, (8.10)
где D – диаметр желоба.
Для открытого желоба прямоугольного сечения шириной В при глубине потока h гидравлический радиус
. (8.11)
Значения минимальных уклонов i пульпопровода зависят от вида и кусковатости транспортируемых грузов и внутренних поверхностей каналов и находятся в пределах 0,015–0,0625.
При расчете по заданному объему перемещаемого груза V´ (м3/ч) и коэффициенту разрыхления kр > 1 определяют расчетный объем V = V´ / kр; затем выбирают скорость гидросмеси v, геометрические размеры сечения желоба и его гидравлический радиус R.
В зависимости от относительной шероховатости пульпопровода определяют коэффициент С и необходимый уклон i желоба, который обычно зависит от рельефа местности. При большом уклоне рекомендуется использовать желоба с повышенной шероховатостью.