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

нено очищенным керосином. Воздушный резервуар (BP) 1 сое­

динен с манометром 2—3. Внешний резервуар сообщается с жидкостным термометром 4. И манометр и термометр запол­ нены также очищенным керосином.

При малых температурных перепадах между пунктами изме­ рения депрессии температура воздуха в резервуаре 1 и керосина быстро уравниваются. Приращение давления воздуха в данной

точке замера берется как разность между показаниями высот термометрического и манометрического столбиков, которые имеют шкалы, проградуированные в миллиметрах водяного столба. Прибор дает достаточную для практических целей точ­ ность измерения, но обладает значительной тепловой инерцией, и при резком колебании температур нужно продолжительное время для выравнивания температур воздуха и керосина.

Исследованиями ДГИ показана также применимость в ка­ честве депримометра баронивелира БН-4, внешний вид которого-

показан на рис. 130, а, а схема устройства на рис. 130,6.

В этом приборе наблюдатель через линзы 9, 11 и призмы 10' может видеть в поворотном зеркале 7 отражение шкалы 8. Зеркало связано с барабаном 6, закрепленным на пружине, ко­ торая удерживает и барабан и зеркало в определенном поло­ жении. На барабане имеется цепь Галля 5, концы которой сое­

динены с рычагами 3, укрепленными на подвесках 4 и шарнирно-

соединенными с батареями анероидных коробочек 1. Последние

прикреплены к корпусу прибора. Изменение давления вызывает смещение коробочек 1 и поворот зеркала 7. Отсчет наблюдате­ лем берется по перемещению видимого изображения шкалы 8

относительно неподвижного индекса. Для регулировки нужного диапазона давлений служит гайка 2. Точность прибора — в пре­ делах 0,3 мм вод. ст.

2. Измерение депрессии

Приборами, предназначенными для измерения депрессии,,

являются: U-образный водяной депрессиометр, микроманометр,,

самопишущий депрессиометр.

U-образный водяной депрессиометр (рис. 131) состоит из изогнутой трубки и шкалы для взятия отсчетов. При отключен­ ном от сети приборе вода в обоих коленах трубки будет на од­ ном уровне, соответствующем нулю измерительной шкалы.

Присоединяя одно колено прибора к объему, где давление Pir а другое к объему, где давление Р2, определяют разность Pi—

Р2 (депрессию), как разность уровней воды в коленах прибрра<

(в мм), что соответствует по измерительной шкале сумме от­ счетов, взятых по правому и левому менискам жидкости. Точ­ ность измерения U-образным депрессиометром 1 мм вод. ст.

В микроманометре, схема которого дана на рис. 132, а и б,

использован тот же принцип устройства, что и в U-образном'

239-

депрессиометре, но с некоторыми дополнениями, а именно: одно из колен 1 (см. рис. 132, а) депрессиометра выполнено в виде широкого резервуара, а другое 2 — в виде узкой трубки, нося­ щей название измерительной трубки; измерительная трубка рас­ положена наклонно; в качестве заполняющей жидкости принят спирт.

Это позволяет брать отсчеты только по измерительной трубке,

пренебрегая изменением уровня жидкости в резервуаре. Точагость отсчетов повышается, поскольку давлению в 1 мм вод. ст.

Рис. 131. U-образный депрессиометр

■будет соответствовать наклонный спиртовой столб длиной не­ сколько миллиметров.

Измерительная трубка микроманометра делается подвижной или неподвижной. В первом случае угол наклона трубки можно менять. На трубке наносится шкала в миллиметрах. При заме­

рах полученный по шкале отсчет /нак переводится в миллиметры

водяного столба путем умножения его на синус угла наклона

трубки к горизонтальной плоскости а и на удельный вес спирта А:

^сп.ст— ^нак ‘ SinOC,

^водст. —: ^нак ' Sin Я • А.

Кроме того, вводится поправка микроманометра k, опреде­ ляемая при его тарировании. Таким образом, если при угле на­

клона трубки а — 30°, удельном весе спирта А = 0,8 и поправке

микроманометра £=1,0 прибор дает показание /нак = 100 мм

наклонного спиртового столба, то депрессия h, мм вод. ст., будет h — /нак • sina ■ А • k —100 ■ 0,5 • 0,8 • 1,0 = 40 мм вод. ст.

:24О

a

16 Рудничная вентиляция

241

При обычно принятом минимальном синусе угла наклона

0,125, удельном весе спирта 0,8 и поправке микроманометра 1,0 точность прибора составит

й = /нак • sina • Д • 1 • 0,125 • 0,8 • 1,0 = 0,1 мм вод. ст.

У микроманометров с неподвижно закрепленной трубкой не­

обходимые поправки учтены для определенных условий при та­ рировке шкалы, которая является специальной, поскольку гра­ дуировка ее делается в миллиметрах водяного столба, а фактические размеры делений берутся по действительной длиненаклонного спиртового столбика, соответ­

ствующей данному числу делений. Несколько отличную от других представ­

ляет собой схема устройства миниметра.

«Аскания» (см. рис. 132, в). Здесь имеются два сосуда: подвижной—широкий сосуд/, перемещающийся в вертикальном направ­ лении по червячному винту 4 при помощи шайбы, и неподвижный 2, соединяющиеся с резиновой трубкой 3.

воду. Чтобы восстановить уровень воды в сосуде 2, прихо­

дится поднимать сосуд 1 на такую высоту, которая обеспечи­ вает уравновешивание подведенного давления. Величина подня­ тия сосуда отмечается на шкалах 9 и 12. При измерении разре­

шкалы 12.

Таким образом, точность прибора 0,01 мм вод. ст. Точность отсчетов обеспечивается оптической системой из линзы, встав­ ленной в сосуд 2, и расположенного против нее зеркала. В по­ следнем при измерении можно видеть прямое и обратное изо­ бражение острия 7 пластинки. Прямое и обратное изображение острия касаются друг друга только тогда, когда острие 7 ка­ сается поверхности воды. В противном случае острия кажутся или срезанными, или разошедшимися друг от друга. Прибор снабжен шаровым уровнем и регулировочными винтами для установки по уровню.

Принцип устройства самопишущего депрессиометра, схема­

тически изображенного на рис. 133, состоит в следующем. В по­ лом кольце А, разделенном перегородкой 1 на две части, налита

242

жидкость так, что в верхней части кольца образуются две изо­ лированные камеры а и б, сообщающиеся с отводами 2 и 3. Кольцо может поворачиваться в вертикальной плоскости и соединено с записывающим устройством.

Если в камеры а и б подать разные давления, то колесо вый­ дет из равновесия и повернется так, что давления в камерах уравняются. Движение колеса передается на записывающее

устройство.

Нагнетание

Рис. 134. Распределение давления в потоке

При измерении депрессии необходимо учитывать, что в потоке движущегося воздуха давление его по оси движения (полное

давление) больше давления в плоскости перпендикулярной

к оси движения (статическое давление) на величину скорост­ ного напора.

Условно это положение поясняется схемой, представленной на рис. 134.

При этом статическое давление может переходить в скорост­ ное и наоборот, скоростное в статическое, что и имеет место при расширении или сужении трубопровода.

Рис. 135. Измерение депрессии в потоке

При измерении внутри потока, например в штреке (рис. 135), между сечениями I—I и II—II с помощью депрессиометра и ре­ зиновой трубки, важно, чтобы концы трубок в обоих сечениях были направлены одинаково либо к стенке выработки, либо на­ встречу струе.

Предпочтение отдается первому способу, поскольку распре­ деление скоростей движения воздуха в поперечном сечении вы­ работки бывает кр’айне неравномерным.

На преодоление сопротивлений движению воздуха по тру­ бопроводу (выработкам) расходуется, в конечном счете, ста­

тическая депрессия, которая и учитывается в расчетных уравне­

ниях аэродинамики.

В обоих из приведенных на рис. 135 способов замер дает статическую депрессию при условии равенства скоростей в се­ чениях. Если сечения I—I и II—II разные, то при необходимости

можно учесть, какая часть замеренной депрессии пошла на преодоление сопротивлений, а какая на увеличение скорости по­ тока (или, наоборот, какая часть потерянной статической депрес­ сии была компенсирована уменьшением скорости потока), и

ввести соответствующую поправку. Необходимость такого учета следует из уравнения Бернулли, в котором скоростной напор вы­ ражен третьим членом уравнения (40).

Рис. 136. Схема измерения депрессии в нагнетательном и всасываю­ щем трубопроводе

Изменение скоростного давления определится по формуле

возрастет статическое давление. Учитывая это, депрессию ме­ жду сечениями I—I и //—II следует считать равной измерен­ ной плюс Д/гск. При О!<о2 имеет место обратное положение.

При измерении депрессии как разности между давлениями

втрубопроводе и атмосферным давлением приходится считаться

снекоторыми принятыми в технике условностями, поясняемыми

ниже.

244

На рис. 136 приведены нагнетательная и всасывающая часть трубопровода и показаны положения прибора и трубки при за­ мере. Под трубопроводом показаны эпюры депрессий, построен­ ные относительно линии атмосферного давления.

Депрессии на эпюрах и приборе показаны в одном масштабе.

Для нагнетательной части трубопровода замер дает: при положении А — /гпол, положении Б — h„, положении В — /iQK.

Как видно из эпюры, Лпол = /гст Д-h-K\ это вполне соответствует физическому смыслу рассматриваемого явления.

Если бы во всасывающем трубопроводе измерялись давления

от условного уровня а—а, а не от уровня атмосферного давления.

то методика измерении и наз­ вания величин были бы те же, что и для нагнетательного тру­ бопровода. Но фактически во всасывающем трубопроводе из­ меряется не компрессия, а раз­ режение, т. е. нехватка давле­ ния в трубопроводе до атмос­ ферного. Однако при этом

направленную навстречу по­ току, дает полную депрессию, а через трубку, установленную

плоскостью среза вдоль потока, — статическую депрессию.

Но поскольку полное давление больше статического на вели­ чину скоростного давления, то его нехватка до атмосферного давления меньше на эту же величину. Поэтому при таком обо­ значении величин имеем

По абсолютной величине полная депрессия всасывающего трубопровода при прочих равных условиях соответствует ста­

тической депрессии нагнетательного трубопровода. Это необхо­ димо учитывать, в частности, при замерах депрессий в каналах вентиляторов.

В качестве вспомогательного оборудования при замерах ши­ роко применяются так называемые воздухомерные или пневмометрические трубки (рис. 137). Такая трубка имеет два канала. Один из них 1 проходит через носок трубки,

которым она устанавливается навстречу потоку, другой 2 сое­ диняется с прорезью в корпусе трубки. Таким образом, один ка­ нал можно использовать для замера полного, а другой — стати­ ческого давления. При одновременном присоединении обоих

245

каналов к прибору можно замерить скоростной напор; каждому каналу на трубке соответствует свой отвод для присоединения

измерительного прибора.

3. Измерение скорости движения воздуха

Основным прибором для измерения скорости движения воз­ духа является анемометр. Наибольшее распространение на шах­ тах получили в данное время крыльчатый анемометр типа АСО-3

и чашечный анемометр.

Анемометр АСО-3 (рис. 138, а) состоит из каркаса прибора,

ветроприемника и счетного механизма. Ветроприемник предста­ вляет собой небольшое колесо с алюминиевыми лопастями, уста-

Рис. 138. Анемометры:

а — крыльчатый типа АСО-3; б — чашечный

новленными под углом к плоскости вращения; колесо имеет трубчатую ось с червячным винтом и концевыми подшипниками. Через трубчатую ось проходит неподвижная ось — тонкая поли­ рованная струна, натянутая между двумя опорами. Счетный механизм состоит из помещенной в один корпус системы пере­ дающих шестерен, стрелок и циферблата. Червячное колесо счетного механизма может быть введено или выведено из за­ цепления с червяком ветроприемника при помоши специального рычага (арретира).

При включенном арретире движение колеса ветроприемника

передается через червяк и червячное колесо на счетный меха­

низм. На циферблате последнего расположены шкалы единиц,

сотен.и тысяч оборотов колеса (или чисел, пропорциональных оборотам колеса). Анемометр АСО-3 применяют для измерения скоростей в пределах от 0,2 до 5 м/сек с точностью до 0,1 м/сек.

Для измерения больших скоростей движения воздуха исполь­

246

зуют чашечный анемометр (рис. 138,6). В последнем рабочее

колесо выполнено в виде четырех полусферических чашек. Дви­ жение колеса получается за счет разности давления потока воз­ духа на наружную и внутреннюю часть чашки. При этом колесо анемометра всегда вращается в сторону выпуклой части чашечек.

Пределы измерения скоростей чашечным анемометром — от 1,5

до 30 м!сек. Кроме приведенных есть еще несколько типов ане­ мометров, которые могут быть использованы в шахтных усло­ виях.

Замер анемометром основывается на том положении, что ско­ рость вращения его рабочего колеса пропорциональна скорости

виях приближенные кривые можно получить на основе сравнений показаний испытуемого анемометра с контрольным, имеющим тарировочное удостоверение, при одновременном измерении ими в одном потоке (в одной выработке).

Обычно измерение скорости производится в целях определе­

ния количества воздуха, проходящего по данному трубопроводу или выработке. Последнее равно произведению средней скорости

ред собой» и «в сечении» и 2) замер средней скорости по точкам.

При замере способом «в сечении» замерщик становится спи-

.ной к стенке выработки и, держа анемометр на вытянутой руке

и перемещаясь поперек выработки, обводит анемометром равно-

.мерно по всему поперечному сечению выработки так, как это по­

казано на схеме (рис. 140,а), или подобным образом. При

247

замере «перед собой» замерщик располагается по ходу струи за анемометром, лицом навстречу вентиляционной струе. Таким

образом, замерщик и анемометр перемещаются в близких, но разных сечениях выработки.

При замере «по точкам» сечение выработки разбивается на площадки и в центре каждой из площадок замеряется скорость (рис. 140, б) и затем находится средняя скорость для всего се­

чения.

Полученный при замере ре­ зультат (число делений в единицу

времени) умножается на попра­

вочный коэффициент, учитываю­ щий положение замерщика, рав­ ный при замере «перед собой»- 1,14, а при замере «в сечении» оп­ ределяемый по формуле

S - 0.4

К S

где К—поправочный коэффи­ циент;

собой часть площади поперечного сечения выработки, вследствие чего скорость потока несколько возрастает.

При замерах в выходном отверстии диффузора, когда ане­ мометр закрепляется на шесте и замерщик находится вне сече­ ния, применяют «точечный» способ замера. Разбивая сечение диффузора на квадраты (путем разметки на стенках диффузора- и шесте), производят измерение, перемещая анемометр из одной точки в другую через промежутки времени примерно по 30 сек.,

без остановки анемометра до обхода всех точек. После оконча­

ния обхода определяют разность между начальным и конечным1 показаниями анемометра и делят ее на произведение из числа точек и времени замера в каждой точке.

В некоторых случаях, в вентиляционных стволах, в вентиля­ ционных окнах и дверных проемах, в выходных отверстиях труб

248