книги из ГПНТБ / Рудничная вентиляция учебное пособие для студентов горных вузов и факультетов канд. техн. наук М. Н. Бодягин.1960 - 23 Мб

Таблица 32

Значения коэффициента местного сопротивления с отдельно стоящих вагонеток

Значение 5 для одной вагонетки при

4. Учет местных сопротивлений

При невысоких скоростях движения воздуха в очистных и подготовительных выработках, при правильном выполнении со­ пряжений выработок потери депрессии на преодоление местных

рости движения могут быть высокими, и в этом случае местные

сопротивления могут играть весьма существенную, а иногда и ре­ шающую роль.

При проектном расчете проветривания депрессия местных сопротивлений достигает для шахт средней глубины при невы­ сокой газообильности порядка 10—15% полной депрессии шахты и в расчете часто не учитывается ввиду того, что при подсчете

депрессии на преодоление сопротивления трения принимаются обычно несколько завышенные количества воздуха, проходящие

по выработкам. Положение это является, конечно, весьма услов­ ным, так как удельный вес местных сопротивлений в общей де­ прессии шахты может быть значительно выше.

В условиях действующих шахт вследствие неправильного или небрежного выполнения и содержания отдельных вентиляцион­ ных сооружений и устройств, например каналов, кроссингов; имелись случаи, когда потери депрессии на преодоление отдель­ ных местных сопротивлений достигали 40—50% обшешахтной

депрессии. Поэтому недооценка значения местных сопротивлений в практике вентиляционного надзора шахт совершенно недопу­

стима. При вентиляционных расчетах следует иметь в виду, что

для каждой данной выработки местные сопротивления являются дополнительными к сопротивлению трения и последние надо

считать на всю длину выработки, включая в длину участки мест­ ного сопротивления.

Способами снижения потерь давления на преодоление мест­

ных сопротивлений являются:

1)скашивание и закругление кромок и устройство напра­ вляющих лопаток при выполнении сопряжений и поворотов возду­ ховодов;

2)обеспечение плавного перехода от одного сечения выра­ ботки к другому;

15»

3)обеспечение плавных входов и выходов струи за счет устройства коллекторов и диффузоров;

4)уменьшение скорости движения потока;

5)уменьшение коэффициента сопротивления трения а.

§24. ЕДИНИЦЫ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

Восновной расчетной формуле h = RQ2 аэродинамическое со­

противление R выражается в так называемых больших единицах

Сопротивлением в одну большую единицу, или в 1 кр, обла­ дает такая выработка, по которой при депрессии в 1 мм вод. ст. проходит 1 м3 воздуха в секунду.

Одна тысячная часть большой единицы сопротивления (кило-

мюрга) называется малой единицей сопротивления или мюр­ том (ц).

Во Франции и Германии употребляются те же единицы со­ противлений, но только в Германии их называют соответственно вейсбах (w) и милливейсбах (mw). В Англии в качестве единиц сопротивления применяют так называемые практические еди­ ницы (п. е.) и аткинсоны (атк). Соотношение между упомяну­ тыми единицами следующее:

1 = 1 и/== 164 атк = 8,75 п. е. = 1000 р.

Сопротивление можно рассматривать как выражение опреде­

ленного соотношения между депрессией и дебитом, и в этом смысле каждая вентиляционная сеть может быть характеризо­

-/R

§25. ЭКВИВАЛЕНТНОЕ ОТВЕРСТИЕ

Вкачестве единицы для оценки сопротивления шахт, сопо­ ставления шахт по относительной трудности их проветривания

ирешения ряда других задач используют понятие «эквивалент­

ное отверстие».

Эквивалентным отверстием шахты (Аш) назы­ вается воображаемое отверстие в тонкой стенке, аэродинамиче­ ское сопротивление которого эквивалентно общему аэродинами­

ческому сопротивлению всей сети шахтных выработок, т. е. че­

160

рез которое при депрессии шахты должно проходить то же коли­ чество воздуха, что и через шахту.

Понятие это применимо также и по отношению к отдель­ ной выработке.

Величина эквивалентного отверстия А в простейшем случае,

при одиночной выработке или шахте, проветриваемой одним вен­ тилятором, определяется из формулы

R — аэродинамическое сопротивление шахты, кг-сек2/ms.

Формула (76) получена следующим образом. Допустим, имеется тонкая стенка ВВ с отверстием в ней площадью А (м2)

(рис. 73). Сечение I—I достаточно удалено от стенки ВВ, и ско­ рость движения воздуха в нем близка к нулю; в сечении II—II

струя имеет максимальную скорость (^* г)

При этих условиях, пренеорегая со­ противлением трения на участке между сечениями I—I и II—II, имеем

где А' — площадь поперечного сечения струи (при скорости ц2); <?—коэффициент расхода,

получим

(80)

что после подстановки у = 1,2 кг!м\ g = 9,8 м)сек2 и <р = 0,65

дает формулу (76).

При одновременном действии в шахте или выработке депрес­ сии, создаваемой вентилятором (Лв), и депрессии естественной

тяги (Ле) при подсчете А берется их сумма, если они действуют в одном направлении, или разность, если они противодействуют

друг другу. Формула (76) в этом случае видоизменяется следующим образом:

Если шахта проветривается не одним, а несколькими вен­ тиляторами, то независимо от взаимного положения этих венти­ ляторов эквивалентное отверстие шахты определяется по фор­ муле

тора. При этом сумма Q числителя подкоренного

Уравнение (82) может быть обосновано следующим образом.

Допустим, шахта имеет фланговую схему проветривания, пред­ ставленную на рис. 74, а, количества воздуха, проходящие через вентиляторы, будут Qi и Q2, а депрессии вентиляторов соответ­ ственно h\ и /г2.

Работа воздуха в струях будет равна сумме произведений депрессий на количества воздуха, т. е. QiAi -|- Q2/z2. Если заме­ нить оба вентилятора одним вентилятором с суммарным дебитом (Qi + Q2) и депрессией Ло, который должен произвести работу, эквивалентную работе двух заменяемых вентиляторов, то дол­ жно существовать равенство

торов будет иным, например таким, как это представлено на

схеме рис. 74,6. В этом случае можно считать, что по напра-

162

влению АВС действует депрессия й0, а по направлению ABD де­

здесь Qo = Qi + Q2 = QU]-

Рис. 74. Схемы к подсчету эквивалентного отверстия шахты

Очевидно, что формула (86) легко приводится к формуле (82), Это положение обосновывается и логически тем соображе­ нием, что подкоренное выражение в формулах (76) и (82) пред­ ставляет собой не что иное, как затрату энергии (мощности) на перемещение единицы объема воздуха. Каждый вентилятор,

независимо от места его включения в общую сеть, воздействует на всю аэродинамическую систему, и поэтому затрата энергии

каждого вентилятора должна относиться ко всему объему воз­ духа, проходящего через сеть.

Если при фланговой работе вентиляторов (рис. 74, а) произ­ вести подсчет величины А отдельно для каждого из вентилято­ ров как самостоятельного, т. е. подсчитать эквивалентные отвер­ стия (см. рис. 74, а) для вентиляторов в точке С (А;) и в точке

D (Л2) по формуле (76) и для этих же вентиляторов подсчитать суммарное эквивалентное отверстие Ао по формуле (82),. то бу­ дем иметь

Равенство будет иметь место тогда, когда воздух между венти­ ляторами в пунктах С и D распределится в соответствии с соот­ ношением сопротивлений выработок (ВС и BD, см. рис. 74, а), которые проветриваются этими вентиляторами. В других слу­ чаях будет иметь место некоторый дополнительный расход энер­ гии на перераспределение воздуха между вентиляторами.

Отношение

А, + Aj + ■ • • _ t,

Л— Яв-Р

называется коэффициентом вентиляторного регулирования. Условно считают шахту труднопроветриваемой, если А < 1 л«2,

По сравнению с эквивалентным отверстием пропускная спо­ собность имеет более сложную размерность, но удобна для рас­

четов отсутствием коэффициента 0,38. Расчетные формулы для

пропускной способности аналогичны таковым для эквивалент­ ного отверстия.

Относительную трудность проветривания рудников можно оценивать также по пропускной способности:

§ 27. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА В СИСТЕМЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Исходными для расчета вентиляционных сетей являются сле­ дующие три положения.

1. Количество воздуха, поступающее к данному сечению вы­ работки или узлу выработок, равно количеству воздуха, уходя­

164

щего из этого сечения или узла, т. е. для сечения или узла имеет место равенство

2.Общее падение давления в системе последовательно соеди­ ненных выработок равно сумме падений давления в отдельных выработках.

3.Для замкнутого контура алгебраическая сумма потерь де­ прессии при отсутствии источников тяги в нем равна нулю:

При наличии источников тяги

где 2^* — сумма депрессий вентиляторов, расположенных

в контуре;

2^?Q2 — сумма падений давления по отдельным участкам

замкнутого контура.

1. Последовательное соединение

Собственно последовательным соединением называется такое соединение выработок (рис. 75, а), при кото­ ром вентиляционная струя, не разветвляясь, проходит последова­

тельно одну выработку за другой.

Общее сопротивление Ro последовательно соединенных выра­ боток равно сумме сопротивлений, входящих в соединение выра­

165

Общее эквивалентное отверстие Ао последовательного соеди­

нения находится из уравнения

Графически в координатах h — Q общая характеристика по­

следовательно соединенных выработок находится путем сложе­ ния индивидуальных их характеристик по ординатам.

В этом случае, обычном при проектировании вентиляции, уравне­ ние (93) остается действительным, т. е.

h0 = hBc, (97)

но уравнения (94), (95) и (96) использованы быть не могут, так

как количества воздуха в выработках АВ и ВС различны. По­

этому сопротивление участка АС может быть подсчитано в дан­ ном случае только условно по формуле

^ВС

Условность здесь заключается в том, что сопротивление уча­ стка АС не будет являться постоянной величиной и будет зави-

и вновь соединяются в другом, соответственно чему делится и общее количество воздуха.

166

Параллельное соединение называют простым (рис. 76, а), если параллельные ветви представляют собой отдельные выра­

принимается атмосфера (точки С и С').

Общая депрессия параллельного соединения Ло при условии, что в ветвях между точками разветвления и соединения струй

нет дополнительных источников тяги, равна депрессии одной из

Рис. 76. Параллельное соединение выработок:

а — простое; б — сложное; в — открытое

ветвей (любой), так как Депрессии отдельных ветвей в этом слу­ чае равны между собой:

Общее сопротивление /?о параллельного соединения опреде­ ляется по формуле

Я.= -р-------- --------------п-у (’01)

(/к,+ /я. + "'+ /ЯЛ

ИЛИ

167

а именно

+ - + /£• 004)

после чего, учитывая равенство (100), сократить обе части урав­ нения на h и провести дальнейшие преобразования.

Уравнение (102) получаем из уравнения (101), если числи­ тель и знаменатель дроби помножить на 7?i.

Общее эквивалентное отверстие Ао параллельного разветвле­ ния равно сумме эквивалентных отверстий отдельных вырабо­ ток:

Это следует из уравнения (103), если обе его части разделить на Vh и умножить на 0,38, после чего произвести замену согласно

Аналогично для подсчета по пропускной способности.

168