Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

f7c5bdfbe0c3aff8df20ce3ee693687b

.pdf
Скачиваний:
60
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
7.18 Mб
Скачать

11.1.2 На период строительства шахты

1 В период проходки стволов и других выработок при их сооружении от одиночного ствола применяется совмещенная вентиляторно-

воздухонагревательная установка. В проекте должно быть технико-

экономическое обоснование принятого типа установки.

2 Воздухонагревательная установка должна обеспечить подогрев возду-

ха, поступающего в ствол, на уровне нулевой отметки до температуры не ниже

+2°С. При проходке стволов в зоне многолетней мерзлоты температура подог-

рева воздуха в зимнее время устанавливается главным инженером шахты (шах-

тостроительного управления) по согласованию с региональной службой Рос-

технадзора.

3 Для проектирования воздухонагревательной установки необходимо принимать расход воздуха равный подаче вентилятора, определенной для само-

го трудного периода проветривания, когда требуется максимальный расход воздуха.

Если в различные периоды проветривания используются вентиляторы,

отличающиеся типоразмером и подачей, то воздухонагревательные установки должны проектироваться в привязке к этим вентиляторам. Рекомендуемая схе-

ма расположения воздухонагревателя и вентилятора в установке представлена на рисунке 11.3. Согласно этой схеме в воздухонагревательной секции подогре-

вается только часть наружного воздуха, поступающего к вентилятору.

4 В качестве теплоносителя для подогрева воздуха в воздухонагревате-

лях рекомендуется принимать насыщенный пар. На случай отключения систе-

мы воздухонагревателей от теплоносителя в конструкции воздухонагреватель-

ной установки должна быть предусмотрена возможность немедленного спуска конденсата.

5 Для воздухонагревательных установок должны применяться только стандартные воздухонагреватели.

6 Холодный воздух в здание вентиляторно-воздухонагревательной уста-

новки должен поступать через проемы, расположенные в стенах здания на вы-

соте не менее 2 м от уровня земли.

7В целях предупреждения охлаждения теплого воздуха, идущего по трубопроводу в ствол, трубопровод от здания до ствола должен покрываться теплоизолирующим материалом.

8Проектом и инструкцией по эксплуатации воздухонагревательной ус-

тановки должны быть предусмотрены устройства и аппаратура для регулирова-

ния температуры:

поступающего в ствол воздуха в пределах 2-5°С;

конденсата в пределах 40-70°С.

9 Каждая воздухонагревательная установка должна иметь аппаратуру контроля:

давления пара на входе в воздухонагревательную установку;

температуры конденсата на выходе из каждой воздухонагревательной секции с ее регистрацией;

температуры наружного (холодного) воздуха с ее регистрацией;

температуры воздуха после каждой воздухонагревательной секции;

температуры поступающего в ствол подогретого воздуха с ее регистраци-

ей;

потерь давления на всасывающей и нагнетательной стороне вентилятор-

ной установки;

давления пара на конденсатосборнике каждой воздухонагревательной секции.

11.2 Методика проектирования шахтных безвентиляторных и

вентиляторных воздухонагревательных установок

Проектом должно быть определено число воздухонагревателей и их наи-

более целесообразное расположение в установке, обеспечивающее требуемую теплопроизводительность при любых температурах наружного воздуха.

Исходными данными для выполнения теплотехнических расчетов являются:

расход воздуха для шахты;

температура наружного воздуха;

температура поступающего в шахту подогретого воздуха;

вид теплоносителя и его параметры;

тип и номер воздухонагревателей, принимаемых для монтажа установки.

В зависимости от принятых типа и номера воздухонагревателей, вида те-

плоносителя и габаритов здания намечается схема группы воздухонагревате-

лей: число воздухонагревателей в группе, расположение их по высоте, число рядов воздухонагревателей по ходу воздушной струи и схема подключения воздухонагревателей с теплоносителем.

Воздухонагревательная установка должна состоять из одинаковых групп воздухонагревателей, расположенных параллельно теплоносителю.

При такой схеме подключения температуры воздуха и теплоносителя на входе в воздухонагреватели всех групп и выходе из них будут одинаковыми.

Поэтому методика расчета безвентиляторной и вентиляторной воздухо-

нагревательных установок сводится к теплотехническому расчету группы воз-

духонагревателей при теплоносителе - воде.

Расчет принятой группы воздухонагревателей производится в следующей последовательности.

1 Задаются значениями массовой скорости воздуха во фронтальном се-

чении V в и скорости движения воды в трубках воздухонагревателя. Массовая скорость воздуха принимается в пределах 3,6-5,0 кг/(м2 ∙с), а скорость движения воды в трубках Vвд = 0,3-0,8 м/с.

2 В зависимости от принятых типа воздухонагревателя и значений V в и

Vвд определяется значение Бк = Ак∙kтп/V в, где Ак.- показатель, характеризую-

щий тип воздухонагревателя; kтп - коэффициент теплопередачи для многоряд-

ных по ходу воздуха воздухонагревательных групп.

Показатель Ак может быть принят по таблице 11.1 или определен по фор-

муле

Ak

1

 

F

(11.1)

 

 

 

 

2010

 

f

в

 

 

 

где F - площадь поверхности теплообмена с воздушной стороны воздухо-

нагревателя, м2 ;

fв - фронтальное сечение воздухонагревателя для прохода воздуха, м2 .

Коэффициент kтп может быть определен по соответствующим формулам таблицы 11.1.

Таблица 11.1 – Технические данные воздухонагревателей

Обозначение возду-

Показатели

 

 

 

Номер воздухонагревателя

 

 

хонагревателей

6

7

 

8

9

10

11

12

 

 

КСк 3-02ХЛ3А

F, м2

13,26

16,34

 

19,42

22,50

28,66

83,12

125

 

fв, м2

0,267

0,329

 

0,392

0,455

0,581

1,66

2,4

 

fт, м2

0,000846

0,000846

 

0,000846

0,000846

0,000846

0,002576

0,03

 

fп, м2

0,001006

0,001006

 

0,001006

0,001006

0,001006

0,002205

0,002

 

Ак

0,025

0,025

 

0,025

0,025

0,025

0,025

0,0

 

Вк∙104

780

960

 

1144

1328

1696

1592

158

 

Ктп = 26,2 (V в) 0,44 Vвд 0,17,

h1 = 5,765 (V в) 1,832

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КСк 4-02ХЛ3А

F, м2

17,42

21,47

 

25,52

29,57

37,68

110,05

166

 

fв, м2

0,267

0,329

 

0,392

0,455

0,581

1,660

2,4

 

fт, м2

0,001113

0,001113

 

0,001113

0,001113

0,001113

0,003412

0,005

 

fп, м2

0,001006

0,001006

 

0,001006

0,001006

0,001006

0,002205

0,002

 

Ак

0,033

0,033

 

0,033

0,033

0,033

0,033

0,0

 

Вк∙104

592

730

 

870

1010

1289

1202

119

 

Ктп = 22,8 (V в) 0,50 Vвд 0,158,

h1 = 8,435 (V в) 1,705

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КВСБ-ПУ3

F, м2

12,92

15,92

 

18,96

22,02

28,11

80,3

120

 

fв, м2

0,267

0,329

 

0,392

0,455

0,581

1,660

2,4

 

fт, м2

0,00087

0,00087

 

0,00037

0,00087

0,00087

0,00261

0,00

 

fп, м2

0,00101

0,00101

 

0,00101

0,00101

0,00101

0,00221

0,00

 

Ак

0,024

0,024

 

0,024

0,024

0,024

0,024

0,0

 

Вк∙104

758

954

 

1113

1292

1650

1570

136

 

Ктп = 23,05 (V в) 0,35 Vвд 0,13,

h1 = 5,98 (V в) 1,525

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КВББ-ПУ3

F, м2

17,22

21,22

 

25,29

29,34

37,48

107,08

160

 

fв, м2

0,267

0,329

 

0,392

0,455

0,581

1,660

2,4

 

fт, м2

0,00116

0,00116

 

0,00116

0,00116

0,00116

0,00348

0,00

 

fп, м2

0,00101

0,00101

 

0,00101

0,00101

0,00101

0,00221

0,00

 

Ак

0,032

0,032

 

0,032

0,032

0,032

0,032

0,0

 

Вк∙104

568

700

 

835

969

1237

1178

103

 

Ктп = 21,85 (V в) 0,35 Vвд 0,13,

h1 = 8,27 (V в) 1,525

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В таблице дополнительно введены следующие обозначения: fт - площадь сечения прохода теплоносителя, м2 ,

fп - площадь сечения патрубка, м2;

h1 - депрессия воздухонагревателя, Па. Вк = 2,47∙10-4 fв/fт.

Примечание – Технические данные новых модификаций воздухонагревателей берутся

по таблицам, помещенным в соответствующих справочниках.

3 Определяются значения параметров σ1 и

1 для одного воздухонагрева-

теля в группе по формулам:

 

 

 

 

 

Bk

V в

 

(11.2)

1

д

 

 

 

где Вк - показатель, характеризующий номер и тип воздухонагревателя;

принимается по таблице 11.1;

a1

к

 

(11.3)

1 Бк

(1

1 )

 

 

При теплоносителе - паре для многорядных по ходу воздушной струи воздухонагревательных групп

 

 

a1

 

 

 

к

 

(11.4)

 

 

1

Бк

 

 

 

 

4 Определяются значения σр и

р для одного ряда воздухонагревателей

 

р

 

Пк.р.п

1

 

(11.5)

1

(1 a

1

1

) Пк . р . п

(11.6)

a p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

 

 

 

 

 

 

где nк.р.п - число воздухонагревателей в одном ряду,

последовательно

подключенных по ходу теплоносителя.

При теплоносителе - паре:

1

р 0;a1

aр

5 Проверяется степень нагрева воздуха

р в ряду и степень охлаждения

теплоносителя р σр.

При однорядном расположении воздухонагревателей величина аур должна быть больше указанной в таблице 11.2, а ау σу должна находиться в пределах указанных в таблице 11.2.

Если значение ау будет меньше указанного в таблице 11.2, то это означа-

ет, что массовая скорость воздуха V в принята слишком высокой.

В случае, когда ау σу не входит в пределы, указанные в таблице 11.2, сле-

дует изменять скорость воды в трубках воздухонагревателя Vвд .

6 При двухрядном расположении воздухонагревателей определяются зна-

чения σу и ау для всей группы по соответствующим формулам, приведенным в таблице 11.3. Значение ау должно быть больше указанного в таблице 11.2, ау σу

должно находиться в пределах указанных в таблице 11.2.

Производится проверка, аналогичная указанной в п.5.

Таблица 11.2 – Основные расчетные параметры воздухонагревательных уста-

новок

 

 

 

 

Расчетные показатели для бас-

 

Показатели

 

сейнов

 

 

 

 

Донецкого

 

Кузнецкого

 

 

1

 

2

 

3

Расчетная температура наружного воздуха tв.н, С

-36

 

-50

Плотность воздуха

в.н , кг/м

3

 

1,48

 

1,58

 

 

 

 

 

Плотность воздуха

в+30 , кг/м

3

1,15

 

1,15

 

 

 

 

На выходе из воздухонагревателей при tв.к.≈ +30 С

 

 

 

Минимальные значения степени нагрева воздуха ау:

 

 

 

При параметрах теплоносителя:

 

 

 

150-70 С

 

 

 

0,22

 

0,28

130-70 С

 

 

 

0,25

 

0,31

При теплоносителе – паре с tт.п = 143 С

0,23

 

0,29

Пределы значений степени охлаждения воды ауσу при па-

 

 

 

раметрах

 

 

 

 

 

 

150-70 С

 

 

 

0,43-0,48

 

0,40-0,45

130-70 С

 

 

 

0,38-0,42

 

0,33-0,39

Удельный расход тепла на нагрев воздуха, поступающего

49000

 

67000

в шахту, qуд, Вт∙с/м3

 

 

 

 

 

 

Таблица 11.3 – Формулы для расчета многорядных воздухонагревательных ус-

тановок

Тепло-

Схема соединения

Параметры всей установки,

Параметры ряда, если из-

носитель

рядов воздухонагре-

если известны параметры ряда

вестны параметры уста-

 

вателей по теплоно-

 

новки

 

сителю

 

 

Горячая

Последовательно-

σу = σр

σр = σу

вода

прямоточная

 

 

 

 

 

 

 

1 1 a p 1

 

 

nкл

 

 

1

nкл 1 a y 1

 

 

 

 

a

 

 

p

 

a p

y

 

 

 

у

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у

 

 

Последовательно-

σу = σр

 

 

 

 

 

 

 

σр = σу

 

 

 

 

 

 

 

 

противоточная

при

 

 

 

 

1

a

 

 

n

кл

 

 

 

 

 

1

 

 

a y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

σ ≠ 1

 

 

 

 

1

p

 

p

 

 

 

1

 

n кл

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

a

 

 

 

 

 

 

 

1

a y

 

 

 

 

a

 

 

 

 

p

 

 

a p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

1

a y

 

 

 

 

 

 

 

 

1

a p

 

кл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

n

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у

 

кл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

a y

 

 

 

 

 

 

1

 

a p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Последовательно-

σу = σр

a y

 

 

a p n кл

 

σр = σу

 

 

a

 

 

 

 

противоточная

при

1

а р

n кл

1

a

 

 

 

 

y

 

 

 

σ = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

n кл

 

а у

 

n кл

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Параллельная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

σр

 

 

=

 

 

 

σуnкл

 

 

 

 

 

 

p

а у

 

1 1 а р

nкл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

nкл

 

a

p

1

nкл 1 a

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пар

Параллельная

 

а у

1

(1

 

а р )nкл

 

а р

1

 

nкл 1

а у

Здесь nкл – число рядов воздухонагревателей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Определяются конечные температуры воздуха tв.к и теплоносителя tт.к по формулам:

tв.к

a y (t т.н

tв.н )

tв..н

(11.7)

t т.к

t т.н a у

у (t т.н

tв.н )

(11.8)

где tт.н, tв.н - соответственно начальная температура теплоносителя и воз-

духа, °С.

При однорядной группе воздухонагревателей а = ар , σ = σр; при многорядной группе а = ау σ = σу.

8 Определяется массовый расход воздуха Q1 (кг/с) в воздухонагревателях

по формуле

 

Q1 V в f в n к.р

(11.9)

где fв - фронтальное сечение для прохода воздуха, м2;

принимается по

таблице 11.1;

 

nк.р - число воздухонагревателей в одном ряду.

9 Определяется расход тепла G (Вт), переданного воздуху в группе воз-

духонагревателей

G 0,279 3600 Q1 (tв.к tв.н )

(11.10)

10 Рассчитывается расход теплоносителя

qт 3/ч), проходящего через

каждый воздухонагреватель

 

 

 

 

g

 

0,86Gnк.р.п

(11.11)

т

 

 

1000(t т.н

t т.к )n к.р n кп

 

 

 

где nк.п- число рядов воздухонагревателей.

11 Определяется скорость теплоносителя-воды в трубках воздухонагревателей Vв.д (м/с)

Vвд

qт

 

(11.12)

3600f

 

 

т

где fт - берется по таблице 11.1.

12 Рассчитывается требуемая площадь поверхности теплообмена возду-

хонагревательной установки Fтр 2)

 

 

Fтр

 

G

 

(11.13)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

тп

t

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

t т.н

t т.к

 

 

t

в.н t

в.к

(11.14)

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

13 Отклонение фактической поверхности теплообмена от требуемой воз-

духонагревательной установки должно удовлетворять условию (в процентах)

10

Fф Fтр

100 20

(11.15)

 

 

Fтр

 

где Fф - фактическая поверхность теплообмена с воздушной стороны,

равная сумме поверхностей теплообмена F установленных воздухонагревате-

лей;

F - принимается по таблице 11.1.

Если условие (11.15) не выполняется, необходимо заменить номер возду-

хонагревателя или его тип, и расчет повторяют, начиная с п.2. 14 Определяется депрессия hк (даПа) воздухонагревателей

h k 1,2n к.п h1

(11.16)

где 1,2 - коэффициент резерва;

h1 - потеря депрессии в одном воздухонагревателе, даПа; вычисляется по формуле, приведенной в таблице 11.1.

Потеря давления теплоносителя

 

hт. у 1,1nк. р.п kx h1

(11.17)

где

1,1 - коэффициент резерва;

 

kх

- коэффициент, учитывающий влияние числа ходов в многоходовых

воздухонагревателях; принимается по таблице 11.4;

h/1 - сопротивление одного воздухонагревателя проходу теплоносителя;

определяется по номограмме (рисунок 11.6).

h1, daПа

8000

5000

3000

2000

1000

780

500

300

200

100

80

50

30

20

10

8

5

3

2

25

32

38

50

63

d=75

1

2

3

4 5 6 7 8 9 10 12 Q, м3

Рисунок 11.6 - Номограмма для определения сопротивления проходу воды одноходовых воздухонагревателей в зависимости от диаметра патрубка и расхода воды

Таблица 11.4 - Коэффициент учета влияния числа ходов в многоходовых

воздухонагревателях на величину их гидравлического сопротивления

Число ходов в

kх

Число ходов в

kх

воздухонагревателе

воздухонагревателе

 

 

1

1,0

7

4,7

2

1,5

8

5,4

3

2,0

9

6,1

4

2,7

10

6,8

5

3,4

11

7,5

6

4,1

12

8,2

15 Определяется площадь сечения проемов S/х, (м2) для прохода холодно-

го воздуха

 

Sx

Q1

(11.18)

 

в.п v m ax

 

 

 

где γв.н -

плотность воздуха при расчетной температуре холодного воздуха,

кг/м3; принимается по таблице 11.2;

 

Vmax

- допустимая максимальная скорость поступающего холодного воз-

духа в проемах воздухонагревательной установки, м/с; Vmax = 3-4 м/с.

16 Рассчитывается площадь сечения проемов S/r 2) для прохода нагре-

того воздуха

Sr

Q1

(11.19)

в. 30

vm ax

 

 

где γв+30° - плотность нагретого воздуха, кг/м3, принимается по таблице

11.2;

V/max - допустимая максимальная скорость в проемах для прохода нагретого воздуха в камеру смешения, м/с; V/max = 8-10 м/с.

17 Определяется удельный qуд (Вт∙с/м3) расход тепла на нагрев 1 м3/с по-

ступающего в шахту воздуха

qу д 0,279 в 2 (tсм tв.н )3600

(11.20)

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]