книги из ГПНТБ / Цейтлин Ю.А. Установки для кондиционирования воздуха в шахтах [Текст] 1974. - 166 с

N — 2" — b' — D, во втором случае — G —■1" — а' — Н и N — 3 — b — А.

Использование регенерации тепла связано, однако, и с до­ полнительными потерями давления в регенераторе. Кроме того, вследствие малого коэффициента теплопередачи от газа к газу размеры регенератора тепла должны быть большими и габа­ риты ВХУ в этом случае увеличиваются.

Кроме регенерации тепла для повышения эффективности работы установки, характеризующихся сравнительно высокой

жуточных воздухоохладителей.

При использовании промежуточного охлаждения воздуха в компрессоре уменьшается работа, затрачиваемая на сжатие, однако усложняется конструкция компрессора и появляется не­ обходимость в охлаждающей воде при его работе.

4. Холодильные установки с разомкнутым рабочим процессом

Улучшение показателей работы или упрощение установки может быть достигнуто за счет «размыкания» ее рабочего про­ цесса.

На рис. 48 показаны схема и рабочий процессе усовершен­

помещения (холодильной камеры) ХК. Таким образом, з де­ тандер D поступает предварительно охлажденный воздух до

101

температуры Т%. При такой схеме отпадает необходимость в охлаждающей воде.

В горной практике можно использовать схему холодильной установки с разомкнутым процессом. В этой схеме компрессор

сэлектроприводом устанавливают на поверхности шахты. Сжа­ тый воздух от компрессора по трубопроводу подается к местам кондиционирования воздуха (очистные и подготовительные забои

свысокой температурой воздуха), где расположены турбодетандерные агрегаты, состоящие из детандера и асинхронного геие-

Рис. 48. Установка с разомкнутым рабочим про­ цессом:

а — схема; б — рабочий процесс

ратора. Сжатый воздух, расширяясь в турбодетандере, охлаж­ дается и, смешиваясь с вентиляционной струей в специальном эжекторе, поступает к рабочим местам, обеспечивая поддержа­ ние необходимой температуры. Работа, совершаемая воздухом, преобразуется в асинхронном генераторе в электрическую энер­ гию, передаваемую в общешахтную сеть.

На рис. 49 показана возможная конструкция турбодетандерного агрегата [29] холодильной мощностью 150 квт. Детандер 1 представляет собой одноступенчатую центростремительную тур­ бину, рабочее колесо которой вращается со скоростью 11 200 об/мин. Так как максимальная скорость вращения вала асинхронного генератора 3 равна примерно 3000 об/мин, то между детандером и генератором уостановлен редуктор 2. Ре­ дуктор оборудован циркуляционной системой смазки 4. Для предотвращения чрезмерного повышения скорости вращения агрегата при отключении электроэнергии служит специальное автоматическое устройство, отключающее турбодетандер от пи­ тающей пневмосети.

Преимуществом подобной схемы является: простота эксплуа­ тации, надежность и компактность турбодетандерных агрегатов; отсутствие тепловыделения и необходимости в охлаждающей

102

воде при работе агрегатов. Недостатками являются: малая эко­ номичность (по сравнению с ПКХІ') и значительный шум при работе детандера.

На ряде шахт в качестве основного вида энергии для питания подземных машин и механизмов используется энергия сжатого

воздуха. Шахтную пневматическую установку, состоящую из компрессоров, пневмосети и пневмодвигателей подземных машин и механизмов, можно также рассматривать как ВХУ с разомкну­ тым процессом. На рис. 50, а показана схема пневматической установки шахты. Для получения сжатого воздуха давлением

103

производителыюсти при работе машины с пневмоприводом. Фак­ тическая холодопроизводителыюсть в этом случае будет опре­ деляться разностью между кажущейся холодопроизводитель-' ностыо и количеством тепла, выделяющегося при работе машины, приводом которой является рассматриваемый пневма­ тический двигатель. Мощность, отводимая в виде тепла в окру­ жающую среду, при непрерывной работе какой-либо машины будет

где JVMff — мощность на валу машины;

т|м — к. п. д. машины; а — коэффициент, в зависимости от типа машины имею­

щий значение O ^ c t^ l.

Значение коэффициента а зависит от характера работы, произ­ водимой машиной. Так, например, если энергия, подводимая к машине, полностью преобразуется в тепло, как это имеет место в вентиляторах местного проветривания, эжекторах, устрой­ ствах, осуществляющих транспорт груза по горизонтали, то коэффициент а=1. Если энергия, подводимая к машине, пол­ ностью (за вычетом внутренних потерь) идет на повышение потенциальной энергии груза (подъемные машины лебедки, осуществляющие подъем груза по вертикальным выработкам) или воды (насосы, транспортирующие воду по вертикальным выработкам), то коэффициент а « 0 . При работе комбайнов от­ бойных и бурильных молотков или буровых машин коэффи­ циент а близок к единице, для погрузочных машин он обычно близок к 0 , 8 (определяется соотношением работы, затрачивае­ мой на подъем материала, и полной работы за цикл).

Так как кажущаяся холодильная мощность пневматического-

где NRe — мощность на валу двигателя,

то фактическая холодильная мощность, вырабатываемая при работе шахтной пневматической установки,

Обычно потери в редукторах, устанавливаемых между двига­ телем и рабочим органом машины, учитываются к. п. д. двига­ теля или машины и тогда

105

■сжатый воздух. Тангенциальный подвод сжатого воздуха к трубе ■обеспечивает поступательно-вращательное движение газа в ней.

.причем в центре у оси трубы образуется вихревая труба, все частицы которой, независимо от расположения, имеют постоян­ ную угловую скорость. Между вихревой трубой и стенкой трубы газ вращается так же, но угловая скорость частиц его ■обратно пропорциональна радиусу. Если пренебречь потерями энергии и теплообменом, уравнение первого закона термоди-

Гирячий

баздцх

намики для идеального газа, участвующего во вращательном и ■поступательном движении, то можно записать [30]

духа в какой-либо точке сечения; Т — температура в той же точке.

Так как вращательная скорость частиц газа обратно про­ порциональна радиусу вращения, а поступательная скорость по сечению трубы примерно одинакова, температура газа ближе к оси трубы будет меньше, чем у стенок. Таким образом, через диафрагму 2 отбирается воздух, температура которого ниже •температуры Г0, а периферийные слои воздуха, отбираемые че­ рез кольцевую щель после регулировочного вентиля 3, имеют ■более высокую температуру. Понижение температуры холодной струи воздуха зависит от соотношений сечения отверстия диа­ фрагмы и трубы, а также сечения сопла и диафрагмы, давления сжатого воздуха перед трубой, отношения расхода холодного таза к общему расходу и ряда других величин [8 ]..

Обычно при давлении сжатого воздуха перед трубой около 5 бар и относительной доле массового расхода 0,3—0,4 через

107