Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Аэрология горных предприятий. В 2 частях. Ч.1. Аэрология карьеров. Ч.2. Вентиляция. Методические указания
.pdf
Таблица 3.1
№вар
Сопротивление ветвей, Н·с2/м8
1-2
2-3
3-5-6
3-4-6
2-7
7-8-10
7-9-10
6-11
10-11
11-12
1
0.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2 2 0.2
0.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3 3 0.3
0.2
0.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4 4 0.4
0.3
0.2
0.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5 5 0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6 6 0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
1.0
0.9
0.8
0.7 7 0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
1.0
0.9
0.8 8 0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
1.0
0.9 9 0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
1.0
10
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
11
0,5
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
12
0,6
0,2
0,7
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
13
0,7
0,3
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
0,4
0,5
14
0,6
0,4
0,3
0,7
0,4
0,7
0,6
0,9
0,5
0.5
15
0,8
0,6
0,8
0,5
0,9
0,5
0,8
0,6
0,4
0.7
213,0
94.1
8,0
)
9,0
8,0
1(
8,0
)1(
2
2
2
653
643
643
R
R
R
137,0
389,4
6,0
)
5,0
6,0
1(
6,0
)1(
2
2
1097
1087
1087
R
R
R
Варианты расчётов
Задание 2.
Найти распределение воздуха в ветвях вентиляционной сети на рис.3.6,
если условия задачи прежние и в сеть по ветви 1-2 поступает 200 м3/с воздуха.
Вариант № 1
R
= 0,1; R
1-2
R
7-9-10
= 0,5; R
= 1,0; R
2-3
= 0,4; R
6-11
= 0,9; R
3-5-6
10-11
3-4-6
= 0,3; R
= 0,8; R
= 0,2.
11-12
= 0,7; R
2-7
7-8-10
= 0,6;
Решение
1). Общее сопротивление R ′
разветвления 3-4-6 и 3-5-6 по формуле
ОБЩ
(3.6):
R′
ОБЩ
=
2). Сопротивление ветви (верхней) 2-3-6-11 по формуле 3.2:
R
2-3-6-11
= R
2-3
+ R′
ОБЩ
+R
= 1,0 + 0,213 + 0,4 = 1,613
6-11
3) Общее сопротивление R
2
разветвления 7-8-10 и 7-9-10
ОБЩ
R
ОБЩ
2
=
41
4). Сопротивление нижней ветви 2-7-10-11
137.13.0137.07.0
1110272111072
RRR
ÎÁÙ
278,0
8,5
613,1
)
137,1
613,1
1(
613,1
)1(
2
2
111072
11632
11632
R
R
R
28,91
191,2
200
137,1
613,1
1
200
1
111072
11632
R
R
Q
ОБЩ
72.10828.91200
111072
28.91
1166332
QQ
72.108
111010772
QQ
98.46
943.1
28.91
9.0
8.0
1
28.91
1
6.5.3
643
32
643
R
R
Q
3.4498.4628.91
653
R
5). Общее сопротивление R
3
разветвлений 2-3-6-11 и 2-7-10-11
общ
R
ОБЩ
3
=
6) Общее сопротивление всей сети (системы) (R
ОБЩ
)
R
ОБЩ
= R
1-2
+ R
ОБЩ
3
+ R
= 0,1 + 0,278 +0,2 = 0,578 Н·с2/м8
11-12
Задача 2
Расчёт распределения воздуха в ветвях
В сеть 1-2 поступает Q = 200 м3/с воздуха.
Решение
1). Зная сопротивление ветвей 2-3-6-11 и 2-7-10-11 найдём по формуле 3.8
распределение воздуха в них
Q
2-3-6-11
=
Q
Q
Q
2). Разложим 3-6 на 3-4-6 и 3-5 -6 (на две ветви)
Q
Q
3) Разложим 7-10 на 7-8-10 и 7-9-10
42
Q
89.51
095.2
72.108
5.0
6.0
1
72.108
1
1097
1087
72
1087
R
R
Q
83.5689.5172.108
1097
Q
4). Проверка
Q
11-12
= Q
6-11
+ Q
= 91,28 + 108,72 = 200 м
10-11
3
Практическое занятие № 4
Тема: Расчёт регуляторов распределения воздуха
в шахтной вентиляционной сети
Постановка задачи
Под регулированием понимают изменение дебита воздушного потока с
целью обеспечения устойчивого заданного распределения воздуха. Различают
отрицательный и положительный способы регулирования. Ветвь, в которой
расход воздуха уменьшается, называется ослабляемой. Ветвь, в которой расход
воздуха увеличивается, называется усиливаемой.
Регулирование, вызывающее увеличение аэродинамического
сопротивления в вентиляционной сети, называется отрицательным. При
увеличении аэродинамического сопротивления вентиляционной сети расход
воздуха уменьшается. Увеличение сопротивления отдельных ветвей вызывает
увеличение расхода воздуха в усиливаемой ветви за счёт ослабляемой ветви.
Отрицательное регулирование вызывает дополнительный расход энергии.
В качестве дополнительного сопротивления используются вентиляционные
окна, воздушные завесы, дверные проёмы, пластинчатые поворотные
регуляторы, которые устанавливаются в ослабляемой ветви.
Регулирование, не вызывающее увеличения аэродинамического
сопротивления, называется положительным. Оно осуществляется
уменьшением аэродинамического сопротивления вентиляционной сети или
установкой дополнительных побудителей тяги в усиливаемых ветвях.
Расход воздуха при положительном регулировании, как правило,
возрастает. Уменьшение аэродинамического сопротивления обеспечивается
увеличением площади поперечного сечения выработки и уменьшением
шероховатости её поверхности. Если это не удаётся выполнить, то необходимо
провести дополнительную выработку, т.е. сократить длину пути движения
воздуха.
Отрицательное регулирование. Для увеличения аэродинамического
сопротивления в ослабляемых ветвях устанавливаются такие отрицательные
43
регуляторы, как вентиляционные окна, дверные проёмы, поворотные пластины.
21
,R
21
/Q
c/
3
ÄB
B
OK
RSS84.065.0
5.0
B
OK
S
S
ÄB
B
OK
RSS76.01
5.0
B
OK
S
S
2
1
2
11
)(
Q
Q
RM
Такие регуляторы создают местное сопротивление, возмущают воздушный
поток, вызывают его сужение и возникновение обратных потоков и завихрений,
на что затрачивается часть энергии.
Дополнительное аэродинамическое сопротивление RД, которое обеспечит
требуемое распределение подводимого к параллельному соединению
выработок количества воздуха, определяется по формуле
RД =R1·m2 – R2, (4.1)
где R
- первоначальное сопротивление ветвей параллельного соединения,
Н*с2/м8;
m = Q
- новый заданный расход в ветвях;
Q1- расход воздуха в усиливаемой ветви, м
;
Q2- расход воздуха в ослабляемой ветви, м3/с.
Расчёт вентиляционного окна сводится к определению его площади по
формулам:
S
при
; (4.2)
S
при
, (4.3)
где SB- площадь поперечного сечения выработки в месте установки
вентиляционного окна, м2.
Положительное регулирование. Положительное регулирование
количества воздуха в простом параллельном соединении выработок
осуществляется путём уменьшения аэродинамического коэффициента
сопротивления α или увеличения площади поперечного сечения выработки в
усиливаемой ветви.
Увеличения количества воздуха в усиливаемой ветви добиваются
путём уменьшения сопротивления ветви R1 до RM1, которое определяется по
формуле:
R
, (4.4)
где Q1- расход воздуха в усиливаемой ветви, м3/с; Q2- расход воздуха в
ослабляемой ветви, м3/с.
Новое значение площади поперечного сечения выработки усиливаемой
ветви при неизменном коэффициенте α:
44
S=
5.2
1M
R
aL
82
/ ì
1.0
21
4.0
732742
R
87
100
21
ñìQ /50
3
742732
0
732742
h
732742
h
2
732732
2
742742
QRQ
2
732732
2
742742
)())( QQRQQR
Ä
742
2
742
732
732
)(
R
QQ
QQ
R
,
(4.5)
а – коэффициент, учитывающий форму выработки.
Пример.
Имеется простое параллельное соединение
выработок, показанное на рис. 4.1. Сопротивления
ветвей, выраженные в Н*с
, равны: R
;
R
Q
; R
0,3; Q
м3/с;
. Сечение выработки равно
10 м2, форма сечения выработки – сводчатая,
α= 0,015 Н·с2/м4.
Требуется:
увеличить расход воздуха в ветви 2-3-7 на Q = 25%
с помощью
отрицательного и положительного способов
регулирования.
Решение.
В соответствии со вторым законом шахтных
вентиляционных сетей (законом сохранения
механической энергии воздушных потоков в
контурах) запишем контурное уравнение
h
или h
;
. (4.6)
Распишем это уравнение:
Рис.4.1
R
. (4.7)
Поскольку требуется увеличить расход воздуха в ветви 2-3-7, то при
отрицательном регулировании необходимо увеличить сопротивление ветви 24-7, установив в ней отрицательный регулятор, например, вентиляционное
окно. Тогда уравнение (4.7) примет вид:
(R
. (4.8)
По формуле (4.1) имеем
RД =
. (4.9)
45
268,04,0)
5,37
5.62
(4,04,0)
5,1250
5,1250
(4,0
22
17,2
268,010840650
10
84,065,0
ббRS
S
ДB
B
.)()(
2
7327132
2
742742
QQRQQ
м
04.0)
5.62
5.37
(4.0)(
22
732
742
732732
Q
Q
R
M
26.18
04.0
10008.3015.0
5.2
5.2
1
M
R
aL
№
вар
n
Выработка 2-3-7
Выработка 2-4-7
Q1
L1
S1
3
1
10
R1
Q2
3
2
10
L2
S2
R2
1
15
10
200
10.36
14.9
0.4 6 15.4
200
7.6
0.4 2 20
11
300
11.36
14.9
0.5 7 15.3
300
7.92
0.5 3 25
12
400
12.14
14.8
0.6 8 15.2
400
8.34
0.6 4 30
13
500
12.15
14.8
0.7
5.5
15.2
500
8.85
0.7 5 15
14
600
12.71
14.7
0.6 6 15.1
600
9.38
0.6 6 20
15
700
12.98
14.6
0.5 6 14.9
700
10.36
0.5 7 25
10
800
13.60
14.4
0.8 7 14.9
800
11.36
0.8 8 30
11
900
14.20
14.4
0.4 8 14.8
900
12.14
0.4 9 15
12
1000
14.49
14.3
0.3 6 14.8
1000
12.15
0.3
10
20
15
1100
15.14
14.3
0,8 7 14.7
1100
12.71
0.7
11
25
17
950
14,35
14,9
0,9 8 14,6
500
10,54
0.8
12
30
16
850
15,10
14,6
0.5 6 14,4
600
11,57
0,7
13
35
14
750
15,36
14,4
0,8 7 14,3
700
10,26
0,9
14
15
11
400
13,80
14,7
0,7 6 15,1
500
10,58
0,6
15
20
13
600
12,85
14,1
0,6 8 14,3
700
11,73
0,5
Подставив в формулу (4.9) численные значения переменных, получим:
RД =
(4.10)
По формуле (4.2) площадь вентиляционного окна будет равна
SОК =
(4.11)
При положительном регулировании уравнение (4.7) примет вид:
R
(4.12)
По формуле (4.4)
R
. (4.13)
По формуле (4.5) новое сечение выработки будет равно:
S=
м2. (4.14)
Таблица 4.1
Варианты расчётов
Задание.
46
В выработке 2-3-7 увеличить расход воздуха на n% за счёт
63,14,0)
15,066
5,110
(4,0)(
2
742
2
742
732
732
R
QQ
QQ
R
88,0
36,136,1084,065,0
36,10
84,065,0
ДB
B
RS
S
2
732732
2
742742
)()( QQRQQ
M
внутришахтного регулирования. В вариантах 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15
использовать отрицательное регулирование (увеличение сопротивления с
помощью вентиляционного окна), в вариантах 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 –
положительное регулирование (уменьшение сопротивления путём увеличения
поперечного сечения выработки).
Вариант № 1 (отрицательное регулирование)
Ветвь 2-3-7 Ветвь 2-4-7 n = 15 %
Q1 = 10 м3/с Q2 = 6 м3/с
L1 = 200 м L2 = 200 м
S1 = 10,36 м2 S2 = 6,6 м
2
α·103 = 14,9 α·103 = 15,4
R1 = 0,4 R2 = 0,4
Увеличение аэродинамического сопротивления за счёт вентиляционного
окна на 15 % в выработке 2-3-7.
Решение
По формуле (4.1) имеем
RД =
По формуле (4.2) площадь вентиляционного окна будет равна
SОК =
Вариант 2 (положительное регулирование)
Ветвь 2-3-7 Ветвь 2-4-7
Q1 = 11 м3/с Q2 = 7 м3/с
L1 = 300 м L2 = 300 м
S1 = 11,36 м2 S2 = 7,92 м2
α·103 = 14,9 α·103 = 15,3
R1 = 0,5 R2 = 0,5
Уменьшение сопротивления путём увеличения поперечного сечения
выработки на 20 % в выработке 2-3-7.
Решение
При положительном регулировании уравнение (4.7) примет вид
R
2
м
(4.12)
47
По формуле (4.4)
096.0404.05.0)
11
7
(5.0)(
22
732
742
742732
Q
Q
R
M
5.2
5.2
5.2
1
9375.176
096.0
3008.30149.0
M
R
aL
R
По формуле (4.5) новое сечение выработки будет равно:
S=
=7,93м2
Практическое занятие№ 5
Тема: Расчёт параметров проветривания тупиковых выработок
Расчёт вентиляции тупиковых выработок включает расчёт расхода
воздуха и депрессии ВМП, а также выбор типа вентилятора, типа и диаметра
вентиляционного трубопровода, схемы установки ВМП.
Расчёт расхода воздуха при этом производится по основным
определяющим факторам:
1. По людям,
2. Вредным и опасным газам.
3. По выхлопным газам от ДВС.
4. По ВВ,
из которых к расчёту принимается максимальное значение.
Расчёт расхода воздуха по людям Q
Л
осуществляется по следующей
П.З.
формуле:
Q
л
= 6Nч , м3/мин; (5.1)
п.з.
где Nч –максимальное количество людей, одновременно работающих в забое
(по нормам на одного человека для дыхания необходимо подавать не менее
6 м3/мин воздуха).
Расчёт расхода воздуха по вредным газам Q
Г
осуществляется по
П.З.
следующей формуле:
Q
Г
П.З.
= IГ/(С
– СО)·100 (5.2)
ДОП
где IГ –абсолютная газообильность, м3/мин;
С
и СО – концентрация метана, соответственно допустимая в исходящей
ДОП
струе и начальная в поступающей, %; принимаем СО = 0.
Расчёт расхода воздуха по выхлопным газам от ДВС Q
ДВС
проводит-ся
П.З.
по следующей формуле:
Q
ДВС
= nGУДN
П.З.
; (5.3)
ДВС:
где GУД – удельный расход воздуха на единицу мощности ДВС: принимается
равным 5 м3/мин на 1 л.с. мощности или 6,8 м3/мин на 1 кВт;
N
– суммарная мощность одновременно работающих машин с ДВС л.с. или
ДВС
кВт;
48
n – коэффициент, учитывающий количество одновременно работающих машин
3
2
2
.
2
25,2
КР
ВВ
ТРУт
ОБВ
SV
К
К
Т
L, м3/час
< 1
1 - 6
6 - 15
≥ 15
К
ОБВ
0,8
0,6
0,3
0,15
с ДВС, (n =1 при одной машине; n = 0,85 при двух машинах; n = 0,6 при трёх
машинах и более).
Расчёт расхода воздуха по взрывным газам Q
ВВ
осуществляется по
П.З.
следующей формуле:
Q
ВВ
П.З.
=
, м3/мин; (5.4)
где – VВВ – объём вредных газов, образующихся после взрыва , л, определяется
по формуле:
VВВ = 100 ВУГ + 40 В
ПОР
,
соответственно масса одновременно взрываемого ВВ по углю и породе, кг; в
расчёте принимать проходку по породе;
Т – время проветривания выработки после взрывания, определяется в
соответствии с требованиями ПБ (ЕПБ), мин;
S – средняя площадь сечения выработки в свету, м2;
ℓ
– критическая длина, м; при длине тупиковой части выработки 500 м и
КР
более принимается равной 500 м, при меньшей длине – определяется по
формуле; ℓКР = 12,5VВВКmКГЛ/S;
Кm – коэффициент турбулентной диффузии зависит от соотношения
геометрических размеров трубопровода и принимает значения 0,3 – 0,9 (в
расчётах принять среднее значение – 0,6);
КГЛ – коэффициент, учитывающий изменение температуры пород с глубиной и
обводнённостью выработки, принимает значения 0,1 – 0,9 (в рас-чётах принять
среднее значение - 0,5);
К
– коэффициент, учитывающий обводнённость выработки, зависит от
ОБВ
притока воды:
К
– коэффициент утечек в трубопроводе.
Ут.ТР
Из полученных значений по формулам (1.1) – (1.4) выбираем
максимальное значение : Q
= max {Q
Р.П.З.
Затем полученное расчётное значение Q
i
П.З.
}.
проверяется по допустимым
Р.П.З.
скоростям движения воздуха в выработках (расчётное значение должно
обеспечивать скорость движения не менее минимально-допустимой и не более
максимально-допустимой по ПБ (ЕПБ):
Q
V min
≥ Q
Р.П.З.
≥ Q
(5.5)
V max
При этом
Q
= 60 SBV
V min
min
; Q
V max
= 60SBV
, (5.6)
max
где SВ –площадь поперечного сечения выработки в свету, м2;
V
min
, V
– скорость движения воздуха, соответственно минимально-допус-
max
тимая и максимально-допустимая по ПБ (ЕПБ).
В случае, если расчётный расход воздуха получился менее, чем
обеспечивающий минимально-допустимую скорость движения, то к расчёту
49
принимается значение, соответствующее минимально-допустимой скорости
5
5,6dL
2
2
ТР
воздуха Q
; в том случае, если расчётный расход воздуха более, чем мак-
V min
симально-допустимый, то к расчёту принимается значение, соответствующее
максимально-допустимой скорости воздуха Q
V max
.
Расчёт требуемой депрессии ВМП осуществляется с учётом принятого
способа проветривания забоя (в соответствии с требованиями ПБ или ЕПБ),
типа и диаметра трубопровода. Характеристики аэродинамических
сопротивлений трубопроводов приводятся в [3, 4, 5, 6 и др.].
h
где h
, hТР, hM и h
ВМП
= hТР + hM + h
ВМП
(5.7)
ДИН
–депрессия соответственно трения (статическая),
ДИН
местных сопротивлений и динамическая, Па.
Депрессия трения трубопровода рассчитывается по формуле:
h
= RQ
ТР
2
ВМП
, Па, (5.8)
где R - аэродинамическое сопротивление трения выработки, Н·с2/м8;
Q
– количество воздуха, проходящее через ВМП, м3/с.
ВМП
Аэродинамическое сопротивление трения R рассчитывается по формуле:
R =
, (5.9)
где α – коэффициент аэродинамического сопротивления трубопровода, Н·с2/м4;
в расчёте принимать α = 0,0035 Н·с2/м4;.
L –длина трубопровода, м;
D – диаметр трубопровода, м; в расчёте принимать при d = 0,6 м, при
использовании дизельного оборудования – 0,8 – 1,0 м.
Депрессию, затрачиваемую на преодоление местных сопротивлений,
можно определить расчетом [6] с учётом количества поворотов трубопровода и
величины углов поворота:
hM = 0,035nz2v
2
, (5.10)
ТР
где n –число поворотов, ед.;
z – угол поворота, радиан;
vТР –расчётная скорость движения воздуха на выходе из трубопровода, м/с.
Для предварительного расчёта (при отсутствии решения по схеме
установки вентилятора) можно принимать
hМ = 0,1 hТР (5.11)
Динамическая депрессия, обеспечивающая создание напорной струи на
выходе из трубопровода при нагнетательном способе проветривания,
определяется по формуле:
h
vТР = Q
ДИН
=
, (5.12)
Р.п,з./SТР
(5.13)
где ρ – плотность воздуха, кг/м3; в расчёте принимаем ρ = 1,2 кг/м3;
vТР –скорость движения воздуха на выходе из трубопровода, м/с;
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]