книги / Методы математического моделирования рудничных аэрологических процессов и их численная реализация в аналитическом комплексе Аэросеть

становится возможным определить мощность теплообмена, приходящуюся на длину одного участка

где Lpart – длина одного участка в выработке, W – заданная

мощность источника.

Также есть возможность вычислить значение Lportion по границам Lpart _start и Lpart _end текущего участка:

Приведенный точный способ учета пересечений участков с областями теплообмена в выработках позволяет обеспечить получение достоверных результатов даже при условии выделения очень малого числа участков.

341

При моделировании пожара задается его мощность и протяженность, после чего используется та же самая зависимость,

что и для калориферной установки, только в Lsource полагается равной не 2 м, а заданной протяженности пожара.

Для двигателя внутреннего сгорания мощность тепловыделения рассчитывается по формуле

W Pconsumption Ccombustion 1000,

3600

где Pconsumption – средний расход топлива в кг в час, Ccombustion –

удельная теплота сгорания топлива в МВт/кг. Причем, средний расход топлива рассчитывается на основе справочных данных

Pconsumption Wengine pconsumption firregularity ,

где Wengine – номинальная мощность двигателя внутреннего сго-

рания в кВт, pconsumption – удельный расход топлива в кг на кВт-ч, firregularity – безразмерный коэффициент, учитывающий неравно-

мерность работы двигателя. Протяженность источника теплообмена для двигателя внутреннего сгорания принимается равной 2 м.

Двигатель внутреннего сгорания фигурирует в модельной схеме газораспределения в качестве отрицательного источника газовыделения, если речь идет о содержании кислорода в воздухе.

342

По умолчанию все источники тепло- и газовыделения, расположенные на схеме, начинают свою работу в начальный момент времени и действуют на протяжении всего периода моделирования, о чем сообщает соответствующая надпись на вкладке «Расписания» в свойствах теплофизической модели.

При необходимости можно задать расписание работы каждого источника по отдельности, и в модели будут учитываться только те источники, у которых оно задано. После выбора источника на схеме расписание его работы добавляется в список.

345

По умолчанию поля с временем начала и окончания действия источника пусты, что означает активность источника на протяжении всего времени моделирования. Если указать только время начала, то источник будет активен с указанного момента модельного времени до окончания моделирования. Если есть необходимость, чтобы источник работал какое-то время, потом прекращал свою работу, а затем снова ее начинал и т.д., то допускается добавлять несколько расписаний для одного и того же источника. Возможность гибкой настройки времени действия источников тепло- и газовыделения позволяет моделировать, например, разные сценарии развития пожаров в руднике.

8.3.5.Источники тяги переменного напора

Впрограмме предусмотрена возможность задания переменных напоров источников тяги. Например, этот функционал востребован при моделировании реверсирования или остановки вентилятора главного проветривания. Функционал активируется кнопкой «Добавить расписание» на вкладке «Вентиляторы»

уформы параметров теплофизической модели с выбором нужного вентилятора на схеме.

346

Далее заполняется список напоров вентилятора с привязкой к моментам модельного времени. При этом для всех промежуточных моментов времени напор вентилятора интерполируется между указанными значениями. Схема изменения напора вентилятора отображается графически. Чтобы добавить новую точку с привязкой напора вентилятора к моменту модельного времени, нужно ввести значения в пустые поля внизу списка.

8.3.6. Выбор модели теплообмена

Если в теплофизической модели включена опция «Тепло-

обмен со стенками выработок», то температура воздуха на участках будет пересчитываться с учетом взаимодействия с окружающей выработку породой. Предусмотрены два основных способа расчета теплообмена: упрощенный с использованием коэффициента теплоотдачи стенок или более точный с использованием коэффициента нестационарного теплообмена. В первом способе на основе справочных значений задается коэффициент теплоотдачи и указывается температура стенок выработки. Во втором способе задается температура удаленной породы, а коэффициент нестационарного теплообмена рассчитывается.

347

8.3.6.1. Упрощенный способ моделирования теплообмена на основе использования коэффициента теплоотдачи

По умолчанию теплообмен со стенками рассчитывается на основе проектных данных с использованием коэффициента теплоотдачи стенок выработки, величина которого зависит от расхода воздуха по выработке

где – коэффициент теплоотдачи у стенок выработки при расходе воздуха, равном Q , 0 – указанный пользователем коэффициент теплоотдачи при расходе, равном Q0 .

Температура воздуха на участках рассчитывается следующим образом:

где Tairn – неизвестная температура воздуха на текущем участке на текущем шаге модельного времени, Tairn 1 – известная температура воздуха на текущем участке на предыдущем шаге модельного времени, air – плотность воздуха, cair – удельная теп-

348

лоемкость воздуха, Vair – объем воздуха на текущем участке, Twall – температура стенок выработки в том месте, где находится

текущий участок, S – площадь соприкосновения текущего элементарного объема со стенками выработки, t – время теплообмена со стенками выработки.

Температура стенок по умолчанию рассчитывается на основе температуры, заданной в узлах выработок («Вид» -> «Тепло-

физика» -> «Исходные данные» -> «Конечные вершины (индикаторы)» -> «Фактическая температура стенок выработок»).

где Twall i – температура стенок выработки рядом с i-м участком, Twall from – температура стенок в начальном узле выработки, Twallto – температура стенок в конечном узле выработки, n – общее число участков в выработке.

8.3.6.2.Модель нестационарного теплообмена

сучетом распространения тепла в породном массиве

При теплообмене в течение длительных промежутков времени температура породного массива меняется, поэтому моделирование на основе задания постоянной температуры стенок выработок является некорректным. Проблема решается применением более детализированной модели нестационарного теплообмена, учитывающей распространение тепла как в воздухе,

349

так и в массиве. Выбор модели осуществляется в окне «Тепло-

обмен со стенками»:

Результат моделирования теплообмена воздуха с породой можно просмотреть при помощи соответствующей кнопки внизу окна.

По умолчанию считается, что вычисленная или заданная температура стенок при дальнейшем теплофизическом моделировании в сетевой постановке не меняется. Это допустимо для небольших интервалов времени порядка нескольких часов, однако при увеличении таких интервалов до нескольких суток и месяцев такое приближение становится грубым. Для увеличения точности необходимо перейти на динамический тип модели:

350