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

А/,•— средняя разность температур воздуха, движуще­ гося по выработке, и холодоносителя;

Li и Di — длина и внутренний диаметр трубопровода на уча­

(дж/кг-град) вторичного холодоносителя;

Мі — расход холодоносителя на участке, кг/сек.

Вуравнении (164) первая сумма представляет собой увели­ чение температуры холодоносителя в трубопроводе за счет теп­ лообмена с воздухом, движущимся по выработкам; вторая — повышение температуры жидкости за счет энергии, идущей на преодоление гидравлических сопротивлений. При обычно имею­ щих место на шахтах условиях первая величина составляет

0,10—0,50 град/км (при условии, что в качестве изоляции труб используется минеральный войлок); вторая 0,05—0,30 град/км.

Приняв температуру вторичного холодоносителя на выходе из т. в.д. (при использовании в качестве вторичного холодоно­ сителя воды эта температура не должна быть ниже + 4 °С), можно определить температуры на входе во все воздухоохлади­ тели, расположенные на горизонте:

где t 'х,-—температура холодоносителя на входе в /-й воздухо­ охладитель;

г— число простых участков трубопровода, соединяющего этот аппарат с т. в. д.

Входящая в уравнения (164) и (165) величина коэффициен­ та сопротивления труб по длине может с достаточной точностью определяться по известной формуле Шевелева:

где D — внутренний диаметр трубы, м.

Температура вторичного холодоносителя перед т. в. д. может

Здесь QT. в. д представляет собой тепловую мощность этого аппа­ рата, определяемую, в свою очередь, следующим образом:

пт /

141

определяют количество элементов теплообменника, соединяемых параллельно:

мальная температура его в установке была на 8° С выше темпе­ ратуры замерзания (см. приложение V). Предварительно можно считать, что минимальная температура рассола на 1—2° С ниже

142

учитывающий уменьшение коэффициента теплоотдачи от наруж­

Rep = 6,3- ІО3, 71 = 0,8 при Rep= 5- ІО3 и 71 = 0,7 при Rep = 4- ІО3 [5]). Определяющим размером в формуле (172) является наруж­

где Fr и Fc — площади поверхности т. в. д. и одной секции, м2. Расчетное число секций округляется до ближайшего боль­ шего числа, после чего, учитывая число параллельных рядов

(169), составляется схема теплообменника.

143

оптимальному режиму работы насосов, имеющих рабочий диапазон произво­ дительности 200—400 м3/ч.

Скорость рассола в аппарате

находим значения плотности 999,3 кг/м3, динамического коэффициента вязко­

По приложению V определяем свойства рассола соответствующей кон­ центрации: теплоемкость 3,27 кдж/кг-град, динамический коэффициент вяз­ кости 26,6-ІО-4 н-сек/м2, коэффициент теплопроводности 0,540 вт/м-град. Кинематический коэффициент вязкости (отношение динамического коэффи­ циента к плотности) 23,3-ІО-7 м2/сек.

Тогда критерий Рейнольдса для рассола

144

Число секций в одном параллельном ряду

а29,2-3

принимаем по две секции в ряду.

Таким образом, теплообменник будет состоять из трех параллельных рядов секций по две секции в каждом, всего из шести секций.

Для выбора циркуляционных насосов контура вторичного хо­ лодоносителя необходимо знать их производительность и напор. Производительность насосов определяется суммарным расходом воды через воздухоохладители, обслуживаемые насосной стан­ цией:

Необходимый напор насосов зависит от сопротивления теплооб­ менников и трубопроводной сети:

и теплообменных аппаратов контура циркуляции вто­ ричного холодоносителя, сек2/м5.

Последняя величина определяется, как при обычном расчете уравнения характеристики сложной трубопроводной системы [22], причем воздухоохладители и т. в. д. играют роль местных сопротивлений.

Коэффициент сопротивления одной секции т. в. д. для вторич­ ного холодоносителя составляет 100. Коэффициент сопротивле­ ния всего аппарата определяется по выражению

145

нуется из одинаковых параллельных рядов секций, если же ряды отличаются друг от друга, коэффициент сопротивления должен быть рассчитан по известным из гидравлики соотношениям [22].

Коэффициент сопротивления прямолинейных участков трубо­ провода вторичного холодоносителя с учетом выражения (І66)

Коэффициент характеристики отдельного участка или эле­

циент характеристики рассчитывается следующим образом:

При гидравлическом расчете системы циркуляции вторичного холодоносителя следует учитывать наличие в некоторых ветвях сети дополнительных сопротивлений или регуляторов, обеспечи­ вающих заданное распределение холодоносителя по аппаратам.

подано Ѵх4 м3/сек воды и коэффициент характеристики участка и—м—п—р равен і?4, то необходимое распределение воды меж­ ду этими аппаратами будет достигнуто лишь в том случае, если будет соблюдаться следующее равенство:

Ri

146

Если же равенство (181) не выполняется, то для обеспече­ ния необходимого распределения охлаждающей воды между рассматриваемыми аппаратами необходима установка дополни­ тельного сопротивления на одном из участков трубопровода. Так. если

необходимо на участке и—м—п—р установить сопротивление, увеличивающее Ri настолько, чтобы соотношение между R3 и Ri (новым значением коэффициента характеристики участка и—м—п—р) соответствовало уравнению (181). Величина коэф­ фициента сопротивления регулятора (которым обычно служит задвижка) должна определяться исходя из того, что

Согласно (178)

( 182)

где Ri — коэффициент характеристики участка и—м—п—р до регулирования (естественный коэффициент характе­ ристики), сек2/м5;

Di — внутренний диаметр трубопровода, сопротивление ко­ торого увеличивается, м;

£ — коэффициент сопротивления регулятора.

При расчете общего коэффициента характеристики сети вто­ ричного холодоносителя прежде всего определяются необходи­ мость установки дополнительных сопротивлений и значения .ко­ эффициентов характеристики отдельных участков с учетом этих сопротивлений.

По значениям производительности и напора определяется тип и необходимое количество насосов. Обычно при этом прини­ мают 1—2 резервных агрегата.

Камера насосной станции по устройству и компоновке обору-1 дования аналогична камерам главных водоотливных установок шахт, она непосредственно сопряжена с камерой теплообменни­

воздуха в связи с непрерывным изменением длины выработок, а значит расположения и количества воздухоохладителей, ме­ няется режим работы насосной станции системы циркуляции вторичиого Xолодоносителя.

147

3отдельных ветвях трубопро­ водной сети в различные пе­

риоды и сделаны выводы о необходимости регулиро­ вания либо за счет изме­ нения характеристики насо­ сов, либо за счет искусствен­ ного повышения сопротивле­ ния некоторых ветвей сети вторичного холсдоносителя.

Иногда для 'уменьшения влияния изменения характе­ ристик отдельных участков системы транспортирования вторичного холодоносптеля на режимы работы осталь­ ных участков предусматри­ вают установку специальной емкости на вышележащем горизонте. Поддерживая по­ стоянный уровень холодо­ носителя в этой емкости, значительно снижают взаим­ ное влияние отдельных участков.

148

4. Расчет и проектирование поверхностных элементов установок

Ыа поверхности шахты располагаются: часть циркуляцион­ ной системы первичного холодоносителя, станция холодильных машин, система охлаждения конденсаторной воды.

Система циркуляции первичного холодоносителя состоит из насосной станции, коммуникации, связывающих испарители хо­ лодильных машин с т. в. д., и т. в.д. При использовании в каче­ стве первичного холодоносителя рассолов в схеме предусматри­ вается теплоизолированный резервуар — сборник рассола, из которого рассол насосом подается в изолированный трубопро­ вод, прокладываемый по стволу и специальному ходку к каме­ ре т. в.д. Из т. в. д. по второму изолированному трубопроводу рассол поступает к испарителям холодильных машин, а затем опять в резервуар. Рядом с резервуаром обычно предусматри­

циркуляции для восполнения утечек. Все три емкости выпол­ няются обычно в виде одного блока [4].

Исходными данными для проектирования системы циркуля­ ции первичного холодоносителя (рассола) является его расход (170), начальная и конечная температуры (171).

Диаметр теплоизолированного трубопровода, по которому рассол поступает к т. в. д. и отводится от него, принимают так, чтобы скорость рассола составляла 1,5—2,5 м/сек.

Поскольку испарители холодильных установок рассчиты­ ваются на небольшое давление (10—15 бар), схема движения первичного хол’одоносителя имеет следующий вид: из резервуа­

соединяющий т. в.д. с испарителем, затем в испаритель и из него в резервуар.

Необходимая температура первичного холодоносителя после

149

Подставив значения всех этих величин в уравнение, получим

где cp = 1,05-4-1,10 — коэффициент запаса, учитывающий воз­ можную утечку рассола, теплоподвод в сборнике, холодопотери в коммуникациях холодильной стан­ ции;

tp — средняя температура рассола в трубопроводе.

По расчетной величине холодильной мощности принимается тип и количество холодильных машин на станции. Обычно стре­ мятся к установке более мощных холодильных машин, обладаю­ щих лучшими технико-экономическими показателями, однако

150