Главная страница
Навигация по странице:

  • Борьба с избыточным выделением теплоты в горные выработки ведется по нескольким направлениям

  • Для предотвращения нагревания воздуха без применения холодильных машин используются следующие способы

  • Хладопроизводительность

  • 1. Тепловыделение при охлаждении горных пород

  • 2. Тепловыделение при сжатии шахтного воздуха

  • 3. Тепловыделение при окислительных процессах

  • 5. Общее тепловыделение в ствол

  • Варианты заданий Перечень вариантов заданий к расчету тепловыделений в горные выработки приведен в табл. 3.2.Таблица 3.2Исходные данные для расчетов тепловыделений

    		•

    Расчет тепловыделений и борьба с избыточным теплом в шахтах. Практическая работа №1. Занятие 1 Расчет тепловыделений и борьба с избыточным теплом в шахтах


    Скачать 318.5 Kb.
    НазваниеЗанятие 1 Расчет тепловыделений и борьба с избыточным теплом в шахтах
    АнкорРасчет тепловыделений и борьба с избыточным теплом в шахтах
    Дата03.03.2022
    Размер318.5 Kb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаПрактическая работа №1.doc
    ТипЗанятие
    #381773
    страница2 из 2
    1   2

    Способы искусственного охлаждения шахтного воздуха
    Целью искусственного охлаждения шахтного воздуха является отвод определенного («излишнего») количества теплоты от него при помощи охлаждающего вещества. Тепло от воздуха можно отвести путем соприкосновения последнего с какой-либо холодной поверхностью или путем смешения его с газообразной струей, имеющей температуру ниже температуры воздуха.

    Борьба с избыточным выделением теплоты в горные выработки ведется по нескольким направлениям:

    • предохранение воздуха от нагревания при его движении к местам потребления;

    • охлаждение воздуха без применения специальных холодильных машин;

    • охлаждение воздуха с применением холодильных машин (кондиционирование).

    Способы предупреждения нагревания шахтного воздуха включают в себя следующее:

    • увеличение количества подаваемого в выработки воздуха путем повышения мощности вентиляторных установок, увеличения скорости движения воздуха, расширения сечений воздухоподающих выработок;

    • замена машин с электроприводам машинами с пневматическим приводом;

    • тепло- и гидроизоляция стен выработок;

    • теплоизоляция и тщательное уплотнение воздухоподающих трубопроводов;

    • предупреждение возникновения интенсивных окислительных процессов;

    • сокращение пути движения воздуха к местам потребления путем выбора соответствующей схемы проветривания, проведения дополнительных выработок и скважин;

    • подача воздуха к местам потребления по специально пройденным выработкам, где скорость движения воздуха может быть существенно увеличена;

    • замена восходящего проветривания очистных выработок нисходящим проветриванием (при соблюдении соответствующих требований ПБ).

    Для предотвращения нагревания воздуха без применения холодильных машин используются следующие способы:

    • осушение воздуха сорбентами, т. е. веществами, способными поглощать влагу из воздуха (например, хлористым кальцием);

    • охлаждение воздуха льдом;

    • охлаждение воздуха жидким воздухам, при испарении которого поглощается значительное количество теплоты;

    • охлаждение воздуха сжатым воздухам (например, от пневмо-кондиционеров);

    • охлаждение воздуха водой: путем непосредственного соприкосновения охлаждающей воды с воздухом либо через поверхность труб, где воздух охлаждается в специальных теплообменниках;

    • пропускание воздуха через тепловыравнивающие каналы путем подвода воздуха к стволу по горизонтальным выработкам, пройденным на глубине среднегодовой температуры.

    Наиболее эффективным является искусственное охлаждение воздуха в системах кондиционирования: в компрессорных и абсорбционных холодильных установках. Холодильные установки бывают передвижные и стационарные. Передвижные установки предназначены для охлаждения воздуха в тупиковых выработках или в отдаленных очистных забоях. Стационарные установки располагаются как на земной поверхности, так и в подземных условиях.

    Хладопроизводительность (холодильная мощность) отечественных шахтных холодильных агрегатов и кондиционеров составляет:

    • передвижных кондиционеров ВК-230 - 230 кВт, КПШ-3 – 105 кВт, КПШ-40 - 47 кВт, КПШ-40П с пневмоприводом - 52 кВт;

    • турбокомпрессионных холодильных машин ШХТМ-1300 - 1500 кВт, ХТМФ-235М-2000 - 2325 кВт, ХТМФ-248-4000 - 4650 кВт;

    • поршневой холодильной машины МФ-220-1РШ - 255 кВт;

    • абсорбционной холодильной машины АБХА-2500-2В – 2800 кВт.

    Для стационарной работы на поверхности используются машины ХТМФ-235-2000, ХТМФ-248-4000, АБХА-2500-2В, а машины ШХТМ-1300 и МФ-220-1РШ устанавливаются на глубоких горизонтах.

    Охлаждение шахтного воздуха с применением холодильных машин становится необходимым, когда общее тепловыделение в выработку Qобщ превышает тепловыделение в нее, допускаемое Правилами безопасности, Qпб, т. е. при условии



    Поскольку эти количества теплоты описываются формулами:

    и

    то критерий необходимости кондиционирования воздуха в выработке может быть записан в виде соотношения



    где Vтеп - количество воздуха, которое необходимо подать в выработку по тепловому фактору без охлаждения воздуха, м3/ч;



    где ср - удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, кДж/(кгК) ср = 0,241 ккал/(кгК)4,1868 кДж/ккал = 1,009 кДж/(кгК);  - плотность воздуха, кг/м3; t - перепад температур между выходящим (отработанным) и входящим (свежим) воздухам, проходящим по выработке, К (оС):

    для стволов для подземных выработок

    При необходимости кондиционирования воздуха следует выбрать тип кондиционера, рассчитать потребное количество кондиционеров и проверить правильность их установки.

    Требуемая хладопроизводительность кондиционера Nк’, кВт, находится по формуле



    К установке принимают кондиционер хладопроизводительностью



    При установке кондиционера в выработке (обычно одного) температура смеси за кондиционером tсм , оС (=К), определяется соотношением



    Достаточность установки кондиционера проверяется по условию



    Если , то необходимо установить более мощный кондиционер.
    Пример расчета. Исходные данные:


    выработка - ствол шахты,
     = 9,21 кДж/(мчК),

    38,5 м2,
    0,00477 м2/ч,

    rэ = 3,5 м,
    v = 2 м/с,

    d = dэ = 7 м,
     = 7 лет = 736524 = 61320 ч,

    Р = d = 22 м,

    tн = 8,5 оС,

    l= Н = 1200 м,
    tв = tпб = 24 оС,

     = 0о,
    Nпотр = 100 кВт,

    Н0 = 20 м,
    Nп= 90 кВт,

    0,035 м /оС,

    6 = 0,0040 кгсс2/м4 =

    = 0,0392 Па с2/м2,

    порода - песчаник,

    Nтр = 100 кВт,

    п = 2400 кг/м3,
    n = 7 человек.

    сп = 0,858 кДж/(кгК),




    Для обеспечения возможности выполнения расчета тепловыделений по приведенным выше формулам принимаем дополнительно следующие данные (параметры):


     = 0,01 кг/(м2чК),
    Ртр = 0,05,

    r= 2256 кДж/кг,
    qб = 200 кДж/(м2ч),

     = 1,25 кг/м3,
    lц = 5 м,

    qок= 16 кДж/(м2ч),
    qп = 2000 кДж/(ччел),

    кз = 0,8,
    ву = удвп = 0,70,850,95 = 0,56,

    дв = 0,95,
    ср = 1,009 кДж/(кгК).


    Подсчитываем количества теплоты, выделяющиеся в выработку.
    1. Тепловыделение при охлаждении горных пород

    кДж/(м2чК);

    кДж/(м2чК);

    кДж/(м2чК);



    = 1,57 кДж/(м2чК);

    50 оС;

    кДж/ч.

    2. Тепловыделение при сжатии шахтного воздуха

    м3/ч;

    кДж/ч.
    3. Тепловыделение при окислительных процессах

    кДж/ч.
    4. Тепловыделение от местных источников:

    - при работе электродвигателей горных машин и освещения

    кДж/ч;

    - при спуске груза лебедкой

    кДж/ч;

    - при работе трансформатора

    кДж/ч;

    - при работе шахтных вентиляторов

    кДж/ч;

    - при затвердевании монолитной бетонной крепи

    кДж/ч;

    - при работе людей

    кДж/ч.
    5. Общее тепловыделение в ствол



    Находим количество воздуха, необходимое для проветривания выработки по тепловому фактору без охлаждения воздуха

    м3/ч.

    Проверяем условие достаточности расхода воздуха по тепловому фактору

    В рассматриваемом случае это условие не выполняется, так как



    Следовательно, требуется искусственное охлаждение воздуха при помощи холодильных машин.

    Определяем требуемую хладопроизводительность холодильной машины

    кВт.

    Принимаем Nк = 2550 кВт. Температура смеси теплого и охлажденного воздуха за кондиционером составит

    о,

    что удовлетворяет требованиям ПБ.
    Варианты заданий
    Перечень вариантов заданий к расчету тепловыделений в горные выработки приведен в табл. 3.2.
    Таблица 3.2

    Исходные данные для расчетов тепловыделений
    Величины
    Номер варианта

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10

    1
    Выработка
    Штрек
    Уклон
    Квершлаг
    Бремсберг
    Ствол

    2
    S, м2
    8
    10
    7
    6
    12
    14
    10
    12
    44,2
    33,2

    3
    Р, м
    11,8
    13,2
    11,0
    10,2
    14,4
    15,6
    13,2
    14,4
    23,6
    20,4

    4
    L, м
    900
    1000
    300
    500
    700
    600
    1000
    900
    1100
    1200

    5
    , 
    6
    8
    40
    50
    10
    8
    15
    20
    90
    90

    6
    Н, м
    800
    900
    600
    700
    1000
    800
    1200
    1500
    1100
    1200

    7
    Н0, м
    20
    21
    22
    23
    24
    25
    30
    35
    28
    30

    8
    Гст, м/С
    30
    25
    26
    27
    31
    29
    32
    28
    34
    27

    9
    Порода
    Бурый уголь
    Каменный уголь
    Каменный уголь
    Каменный уголь
    Песчаник
    Песчаник
    Каменный уголь
    Каменный уголь
    Глинистый и песчанистый сланец
    Песчаник

    10
    V, м/с
    0,5
    0,75
    1,0
    1,5
    1,0
    2,0
    1,5
    2,0
    1,0
    0,5

    11
    , м/с
    3
    2
    6
    8
    5
    9
    10
    7
    6
    4

    12
    tн, С
    8,5
    2,5
    3,0
    2,5
    7,5
    8,3
    7,9
    4,2
    8,0
    7,5

    13
    tв= tпб, С
    24
    23
    20
    25
    23
    25
    24
    26
    24
    23

    14
    Nпотр, кВт
    70
    60
    50
    40
    100
    90
    50
    50
    100
    100

    15
    Nл, кВт
    -
    -
    50
    50
    -
    -
    -
    -
    -
    100

    16
    Nтр, кВт
    5
    10
    -
    -
    5
    5
    5
    5
    10
    10

    17
    в, Пас2/м2
    0,017
    0,019
    0,018
    0,016
    0,015
    0,014
    0,013
    0,020
    0,049
    0,049

    18
    nл, чел.
    7
    6
    3
    3
    6
    5
    6
    6
    5
    8






    Величины
    Номер варианта

    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    18
    19
    20

    1
    Выработка
    Штрек
    Уклон
    Квершлаг
    Бремсберг
    Ствол

    2
    S, м2
    9
    11
    6,5
    8
    13
    15
    9
    11
    22,2
    35,2

    3
    Р, м
    12,4
    14,6
    12,0
    11,5
    15,6
    17,8
    14,9
    13,6
    28,4
    24,2

    4
    L, м
    850
    950
    320
    480
    690
    620
    895
    915
    1075
    1145

    5
    , 
    6
    8
    40
    50
    10
    8
    15
    20
    90
    90

    6
    Н, м
    700
    800
    700
    900
    1100
    900
    1300
    1400
    1000
    1100

    7
    Н0, м
    20
    21
    22
    23
    24
    25
    30
    35
    28
    30

    8
    Гст, м/С
    32
    26
    27
    28
    32
    30
    33
    29
    35
    28

    9
    Порода
    Бурый уголь
    Каменный уголь
    Каменный уголь
    Каменный уголь
    Песчаник
    Песчаник
    Каменный уголь
    Каменный уголь
    Глинистый и песчанистый сланец
    Песчаник

    10
    V, м/с
    0,5
    0,75
    1,0
    1,5
    1,0
    2,0
    1,5
    2,0
    1,0
    0,5

    11
    , м/с
    3
    2
    6
    8
    5
    9
    10
    7
    6
    4

    12
    tн, С
    8,5
    2,5
    3,0
    2,5
    7,5
    8,3
    7,9
    4,2
    8,0
    7,5

    13
    tв= tпб, С
    24
    23
    20
    25
    23
    25
    24
    26
    24
    23

    14
    Nпотр, кВт
    70
    60
    50
    40
    100
    90
    50
    50
    100
    100

    15
    Nл, кВт
    -
    -
    50
    50
    -
    -
    -
    -
    -
    100

    16
    Nтр, кВт
    5
    10
    -
    -
    5
    5
    5
    5
    10
    10

    17
    в, Пас2/м2
    0,017
    0,019
    0,018
    0,016
    0,015
    0,014
    0,013
    0,020
    0,049
    0,049

    18
    nл, чел.
    7
    6
    3
    3
    6
    5
    6
    6
    5
    8


    Контрольные вопросы
    1. Охарактеризуйте климатические условия в горных выработках глубоких шахт.

    2. Как осуществляется теплоотдача тела человека в окружающую среду?

    3. Какой микроклимат в выработках глубоких шахт считается допустимым?

    4. Перечислите виды (формы) нагревания воздуха, движущегося по горным выработкам.

    5. Как выполняется тепловое кондиционирование воздуха в горных выработках?
    1   2

    написать администратору сайта