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

ников в течение года. Следует заметить, что разность отметок

устьев столбов не является непременным условием возникнове­ ния естественной тяги. Различие в удельных весах воздуха вос­ ходящей и нисходящей струй имеется, как правило, и тогда, когда устья шахт имеют одинаковые высотные отметки. Обыч­ ным для наших шахт является наличие искусственного проветри­ вания, причем воздух в течение всего года движется по горным выработкам в одном направлении. Температура воздуха в исхо­ дящей струе, как показали наблюдения в течение года, изме­ няется мало, и потому фактически решающую роль в изменении естественной тяги играет температура поступающего воздуха.

Действие естественной тяги либо облегчает, либо затрудняет проветривание в зависимости от того, совпадает или нет напра­ вление естественной тяги с направлением тяги, создаваемой вен­ тилятором. В случаях, когда тяга, создаваемая вентилятором, невелика и депрессия естественной тяги значительна, возможно произвольное «опрокидывание» отдельных струй, т. е. изменение

направления движения воздуха в выработке под влиянием есте­ ственной тяги. Такое же явление может возникать и за счет тепло­

вой депрессии при рудничных пожарах.

Как видно из формулы (139), величина he пропорциональна глубине и барометрическому давлению. Депрессия, создаваемая вентилятором, практически не влияет на величину естественной тяги. Незначительно также влияние изменения химического со­ става и влажности воздуха.

Для решения задач встречается необходимость выразить гра­ фически изменение he в зависимости от количества воздуха, про­ ходящего через шахту. Как было показано выше:

1)величина естественной тяги в течение года меняется;

2)величина he зависит только от разностей удельных весов воздуха в нисходящих и восходящих струях и не зависит от ко­ личества воздуха. Поэтому величину естественной тяги можно изображать в координатах Q—h прямой линией, параллельной оси Q (рис. 82), но лишь считая величину ее для данного мо­ мента постоянной, т. е. при каждом изменении естественной тяги ее характеристика будет перемещаться по оси ординат, оставаясь при этом параллельной оси абсцисс.

При известной величине естественной тяги режим проветри­

вания под действием одной лишь естественной тяги определится точкой А пересечения характеристики сети с характеристикой тяги. Определение режима проветривания сети при наличии раз­ личной естественной тяги по нескольким различным направле­

ниям производится теми же методами, что и при совместной работе вентиляторов.

12*

Глава VI

ВЕНТИЛЯТОРЫ И ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ СООРУЖЕНИЯ

§ 32. ВЕНТИЛЯТОРЫ

Вентиляторами называются (по М. П. Калинушкину)

машины, предназначенные для перемещения воздуха при поте­

рях давления в сети не свыше 1500 кг/м2. Практически для про­

ветривания отдельных выработок и шахт в целом в настоящее время применяются вентиляторы, создающие напор от несколь­ ких десятков до 500 мм вод: ст.

В вентиляторе механическая энергия вращения его рабочего

колеса передается потоку проходящего через колесо воздуха, преобразуясь при этом в энергию давления воздуха.

1. Типы вентиляторов

По принципу действия вентиляторы разделяются на осевые

и центробежные. В первых поток воздуха при прохожде­

Разрез по ПР

Рис. 83. Осевой вентилятор

нии через колесо вентилятора не меняет своего направления

движения (рис. 83), во вторых направление движения воздуха меняется на 90° (рис. 84).

180

У осевого вентилятора рабочее колесо состоит из втулки относительно большого диаметра и укрепленных на ее внешней окружности профилированных лопаток (см. рис. 83). Колесо располагается в цилиндрическом кожухе (рис. 85). Воздух, по­ ступающий в кожух вентилятора с однойстороны, проходит,

огибая втулку между лопатками колеса, и выходит с другой его стороны, сохраняя осевое направление своего движения. Рабо­ чих колес, установленных друг за другом, может быть одно или несколько. У шахтных вентиляторов главного проветривания лопатки колес осевых вентиляторов делаются таким образом, что угол их установки (угол 0 на рис. 83) можно изменять в

Рис. 84. Центробежный вентилятор

некоторых пределах (обычно от 10—15 до 45—50°). Это позво­ ляет в известной степени менять производительность и напор вентилятора.

На рис. 85 приведена в качестве примера схема вентилятора

ВОКД-1,5. В металлическом кожухе 2 с коллектором 6 и диф­ фузором 8 помещен ротор 1, состоящий из вала и двух насажен­ ных на нем колес. Каждое рабочее колесо имеет диаметр 1,5 м и состоит из втулки (900 мм) и 12 пустотелых крученых лопаток. Угол поворота лопаток можно менять в пределах от 10 до 45° через каждые 5°. Зазоры между концами лопаток рабочего ко­ леса и кожухом 1—4 мм. Валы вентилятора и электродвигателя соединены через трансмиссионный вал 5. Между первым и вто­ рым колесом вентилятора расположен промежуточный напра­

вляющий аппарат, служащий для спрямления потока и направ­ ления его во второе колесо и состоящий из 22 профилированных лопаток, неподвижно закрепленных на кожухе под углом 90°

к плоскости вращения колес. За вторым колесом установлен второй спрямляющий аппарат из 9 профилированных лопаток, установленных под углом 105° к плоскости вращения колес. На рис. 85 показаны также опорные блоки — передний 3 и задний 4,

кок 7 и рама 9. Конический диффузор вентилятора длиной 1,55

181

Рабочее копесо 1 ступени Направляющий аппарат Рабочее напесо И ступени Спрямпяющий аппарат

Рис. 86. Расположение лопаточных венцов вентилятора ВОКД-1.5

диаметра колеса служит для частичного преобразования скоро­

стного напора в статический. Взаимное расположение лопа­ точных венцов вентилятора показано на рис. 86. Приведенный вентилятор имеет производительность в пределах 13—55 м21сек

инапор 115—330 кг/м2. Максимальный к. п. д. вентилятора 0,77.

Вцентробежном вентиляторе колесо выполняется или в виде диска с укрепленными на нем профилированными в радиаль­

ном направлении лопатками (рис. 87,а), или в виде беличьего колеса (рис. 87,6). Колесо помещается в спиральный кожух

(см. рис. 84). Воздух, поступая к центру колеса в направлении по его оси, меняет в колесе свое направление с осевого на ради­ альное и, проходя между радиально расположенными лопат-

Рис. 87. Колеса центробежных вентиляторов

ками, выбрасывается в спиральный кожух. Изменения положе­ ния лопаток рабочего колеса в центробежном вентиляторе не предусматривается. Воздух к рабочему колесу подается с одной или двух сторон в зависимости от конструкции вентилятора, со­ ответственно чему различают вентиляторы одностороннего и

двустороннего всасывания. В некоторых конструкциях вентиля­ торов перед рабочим колесом имеется направляющий аппарат.

В качестве примера на рис. 88 приведена схема шахтного цен­ тробежного вентилятора ВЦ5-200/450. Вентилятор имеет одно­ стороннее всасывание. Рабочее колесо диаметром 5 м клепаное,

с 24 профилированными лопатками. Перед колесом расположен направляющий аппарат, состоящий из корпуса, 14 лопастей и ме­ ханизма их поворота. Ширина лопастей равна их шагу. Лопасти могут поворачиваться на 90° от положения полного открытия доположения полного закрытия прохода воздуха к колесу.

Рабочее колесо вентилятора заключено в металлический спиральный кожух. Диффузор вентилятора пирамидальный с от­

ношением выходного отверстия диффузора к входному 2,28. При 300 об!мин вентилятор обеспечивает производительность 110— 305 м2)сек и статический напор 332—480 кг/м2, к. п. д. венти­ лятора 0,60—0,72.

Приведенные конструкции вентиляторов в настоящее время

являются прогрессивными, но это лишь частные примеры кон­ структивных решений. Типов осевых и центробежных вентиля-

184

Рис. 88. Схема центробежного вентилятора ВЦ5-200/450

185

торов у нас и за границей довольно много. Детальное описание их конструкций, основ проектирования и расчета дано в общих и специальных курсах горной механики. С точки зрения руднич­ ной аэродинамики важным является аэродинамическая характе­ ристика вентилятора как источника тяги.

2. Индивидуальная характеристика вентилятора

Производительность и напор вентилятора любого типа и раз­ мера меняется в зависимости-от сопротивления сети, на которую

Рис. 89 Индивидуальная характеристика вентилятора ВОКД-1,5-35/300 при п = 980 об/мин

386

он работает. При этом разным режимам работы соответствует разное отношение между h и Q. Эта зависимость при современ­ ных конструкциях вентиляторов не может быть точно задана

аналитически и поэтому выражается графически в виде кривой в координатах Q—h, называемой характеристикой вентилятора.

Характеристика вентилятора является геометрическим местом точек, определяющих возможные режимы работы вентилятора при одиночной его работе. Характеристики строятся по данным заводских и производственных испытаний.

На рис. 89 и 90 приведены характеристики описанных выше типов вентиляторов. Кроме зависимости между Q и h, на харак­ теристике обычно дается коэффициент полезного действия

(к. п. д.) и мощность (N) вентилятора в зависимости от его про­ изводительности.

Каждая индивидуальная характеристика вентилятора дается для определенного числа оборотов (л) его рабочего колеса. При изменении числа оборотов характеристика смещается в коорди­ натах: при увеличении числа оборотов—вверх и вправо, при уменьшении числа оборотов — вниз и влево. С изменением числа оборотов рабочего колеса дебит вентилятора изменяется прямо пропорционально, а депрессия — пропорционально квадрату

числа оборотов. Так, если на характеристике (рис. 91), соответ­ ствующей tii оборотов рабочего колеса, имеется точка А] с коор­

динатами Qi и hi, то при изменении числа оборотов колеса до п2 новые координаты этой точки будут Q2 = ~ Qi п = hx

(точка А2 на кривой h2). Пользуясь этой зависимостью, можно по известной для данного числа оборотов характеристике вен­ тилятора построить новую характеристику для любого другого допустимого числа оборотов.

Максимальное допустимое число оборотов колеса вентиля­ тора определяется максимально допустимой окружной скоростью

187

Рис. 90. Индивидуальная характеристика вентилятора ВЦ5-200/450 при

п = 300 об/мин

188