книги / Проветривание подземных горнодобывающих предприятий

5.2. Характеристика вентиляторов

Аэродинамическая характеристика вентилятора представляет собой диаграмму (рис. 5.5), на которой графически изображена зависимость депрессии h, потребляемой мощности N и коэффициента полезного действия (КПД) т| от подачи (производительности) Q при заданной

какую сторону они загнуты. К примеру, на рис. 5.6 приведены зри напорные характеристики с лопатками, загнутыми назад 7, с радиальными лопатками 2 и с лопатками, загнутыми

двигателей. У вентилятора с лопатками, загнутыми назад (кривая 7), имеется явно выраженный максимум и кривая

падает вниз, т.е. это говорит о невозможности перегрузки двигателя.

первый вентилятор В1 сжимает порцию воздуха Q до давления hi и передает его второму В2, который дожимает эту порцию еще на величину h2 и выбрасывает в воздуховод , т.е. общее давление Ьобщ = hi + h2 .

Решение задачи последовательной работы двух вентиляторов, имеющих две характеристики: первый - с~сг 1 и второй - в-вг 2 (рис. 5.8), сводится к нахождению общей характеристики эквивалентного вентилятора. Точки общей характеристики определяются на основании двух приведенных выше выражений: при одинаковом расходе воздуха, т:е. при Qj = Q2 = а первый вентилятор создает давление hi = ас, второй - h2 = = ав, а их общее давление Ьобщ = ad = ас + ав. Вторая точка общей характеристики di определяется аналогично: при равных расходах воздуха Qi Q2 = ai вентилятор В1 создает давление hi = ai сь вентилятор В2 - h2 =

d-dr ... на рис. 5.8 работает на воздуховод с сопротивлением R, следовательно, на графике с общей характеристикой можно построить характеристику воздуховода и точка пересечения этих двух кривых (точка А) определит режим работы экви­

отдельно (режимы работы точки 1 или 2). В том случае, когда сопротивление воздуховода будет очень маленькой величиной, характеристика такого воздуховода расположится полого (пунктирная кривая на рис.5.8), а режим работы эквивалентного вентилятора на данный воздуховод определится точкой В. Но если бы работал только один вентилятор В1, то он дал бы больше воздуха (режим работы - точка 1 ), чем

Вызвано это тем, что ближе к оси абсцисс характеристика эквивалентного вентилятора проходит ниже характеристики вентилятора В1, а происходит это в результате того, что при построении

характеристики эквивалентного вентилятора все ее точки получали сложением ординат характеристик работающих вентиляторов, но характеристика вентилятора В2 после ее пересечения с осью абсцисс уходит в область IV квадранта и, следовательно, ее ординаты становятся отрицательными. Поэтому часть точек характеристики эквивалентного вентилятора определяется вычитанием ординат характеристики вентилятора В2 из ординат характеристики В1. Такая ситуация, когда один вентилятор В1 мог бы дать больше воздуха, чем два, работающих совместно, складывается в том случае, когда второй В2, небольшой по размерам и возможностям, представляет для первого дополнительное сопротивление.

Подобная ситуация невозможна при последовательной работе двух одинаковых вентиляторов, у которых одинаковые характеристики В1 и В2 (рис.5.9). Точки характеристики эквивалентного вентилятора в этом случае получаются простым удвоением ординат характеристики одного из вентиляторов. При совместной работе на вентиляционную сеть с большим сопротивлением Ri вентиляторы дадут гораздо большее приращение расхода воздуха eqi, чем при совместной работе на вентиляционную сеть с маленьким сопротивлением R2 - eq2. Из приведенных примеров расчета можно сделать два вывода:

1. Последовательная работа вен­ тиляторов наиболее эффективна на вентиляционные сети с большим аэродинамическим сопротивлением;

2. Для совместной работы необхо­ димо использовать одинаковые венти­ ляторы с одинаковыми характеристи­ ками.

Координаты точки пересечения характеристики эквивалентного венти­ лятора с характеристикой вентиляцион­ ной сети зависят только от величины сопротивления сети. Местонахождение вентиляторов, т.е. место включения их в вентиляционную сеть, на эти коорди­ наты не/, влияет. Все рассуждения о совместной последовательной работе вентиляторов также остаются в силе и для другцх схем расположения вентиляторов в сети, показанных на рис.

5.7, а й в . Задачи на совместную последовательную работу трех и более вентиляторов решаются аналогично.

5.4. Параллельная работа вентиляторов

Параллельная работа вентиляторов на практике встречается:

1) когда вентиляторы устанавливаются на поверхности на одном стволе (рис. 5.10, а). Подобная схема вентиляции применена на руднике Первого калийного рудоуправления ОАО “Уралкалий” (г. Березники Пермской обл.), вентиляторы установлены на фланговом стволе;

2) когда вентиляторы установлены под землей у вентиляционного ствола (рис. 5.10, б). Данная схема вентиляции проектируется для гипсового рудника АО (СП) ‘Типс^КпаиГ (г. Новомосковск Тульской обл.), вентиляторы будут установлены у вентиляционного ствола

вцентре шахтного поля;

3)когда вентиляторы устанавливаются наразных стволах, расположенных на крыльях шахтного поля (рис. 5.11, а), при фланговой

аналогично последовательной работе вентиляторов, т.е. два работающих вентилятора с известными характеристиками заменяются эквивалентным вентилятором с общей характеристикой. При схеме включения вентиляторов на воздуховод, показанной на рис. 5.12, общий расход воздуха в воздуховоде будет равен сумме производительностей каждого

На рис. 5.12 приведены две характеристики: характеристика пер­ вого большого (В1) вентилятора проходит выше характеристики малого (В2) вентилятора. Для нахождения любой точки общей характеристики делаем следующие построения: при любом общем уровне давления h = а вентилятор В1 развивает производительность, равную Qi = ас, а вентилятор В2 Q2 = ab, тогда производительность эквивалентного вентилятора должна равняться сумме производительностей вентиляторов, т.е. Q = ad = ab + ас. Подобные действия проводим для любых других уровней давления и по полученным точкам строим кривую характеристики эквивалентного вентилятора.

данный воздуховод работал любой из вентиляторов В1 или В2, то они развивали бы подачи, соответствующие режимам работы, определяемым точками 1 или 2. Работая совместно, они развивают общую производительность Q гораздо большую, чем при работе индивидуально. Однако такая ситуация свойственна работе вентиляторов на вентиляционную сеть с небольшим аэродинамическим сопротивлением, т.е. когда характеристика сети располагается полого.

При совместной работе вентиляторов на сеть с большим аэродинамическим сопротивлением (пунктирная кривая) режим работы будет определяться точкой В (рис. 5.12). Если бы, к примеру, работал только один вентилятор В1, то режим его работы определился бы точкой 1В, т.е. он развивал бы большую подачу, чем при совместной работе двух вентиляторов. Объясняется это следующим образом: большой вентилятор В1 развивает подачу Qi1(пересечение уровня давления в режиме работы, определяемой точкой В, с характеристикой вентилятора В1), а меньший вентилятор В2 подачу - Q2! (пересечение того же уровня давления с

продолжением характеристики вентилятора В2 во втором квадранте). Это означает, что большой вентилятор не может "продавить” порцию воздуха Qi1через воздуховод с большим сопротивлением, а поэтому он часть своей производительности Q2* “продавливает” через параллельно с ним включенный вентилятор В2 и по воздуховоду течет поток воздуха объемом Q1 = Qi1 Q21. Такая ситуация не может сложиться при работе двух вентиляторов одного типоразмера (при одинаковой скорости вращения рабочего колеса).

На основании изложенного можно сделать следующие выводы:

1) совместная параллельная работа вентиляторов эффективна на вентиляционные сети с небольшим аэродинамическим сопротивлением;

2) при совместной работе следует использовать вентиляторы одного типа, имеющие одинаковые характеристики.

Параллельная работа вентиляторов на разных стволах (рис. 5.11) чаще всего используется при фланговом проветривании рудников. Такая работа позволяет снизить общешахтную депрессию, сократить утечки воздуха и затраты на вентиляцию, обеспечить эффективное проветривание рудника. Отличие этого способа от проветривания вентиляторами, установленными на одном стволе, заключается в наличии участков, включенных между вентиляторами и общей частью вентиляционной сета

каждым вентилятором, затрачивается на преодоление сопротивлений крыльев и воздухоподающего ствола, т.е.

или, заменив потерю депрессии в каждом участке вентиляционной сети на произведение R1Q12, R2Q22 и RQ2, будем иметь

При отрицательной естественной тяге (ее характеристика располагается ниже оси абсцисс - рис. 5.14, в) действия ее и вентилятора будут противоположны, а общая характеристика эквивалентного вентилятора будет получена путем вычитания из ординат характеристики вентилятора ординаты естественной тяги. Таким образом, общая характеристика эквивалентного вентилятора пройдет ниже характеристики вентилятора, а точка пересечения общей характеристики и характеристики рудника - точка b - определит режим совместной работы вентилятора и естественной тяги. Если бы работал только один вентилятор, то его режим работы определился бы точкой а с подачей, равной QB. Работая совместно ( с естественной тягой, вентилятор развивает меньшую подачу Q. Давление, которое будет развивать вентилятор определится ординатой hB= cd. При этом развиваемая вентилятором величина давления будет затрачиваться на преодоление сопротивления рудника - ордината bd - и на преодоление действия естественной тяги - ордината Ьс.

Как уже отмечалось, в летнее время величина естественной тяги всегда отрицательная, следовательно, в летнее время в рудник будет поступать меньше воздуха, чем в зимнее, когда величина естественной тяги, положительная. Практически же в зимнее время величина

.естественной тяги зависит от интенсивности подогрева поступающего в ^рудник воздуха. При сильном нагреве поступающего в рудник или шахту воздуха отрицательная естественная тяга может возникнуть и в зимнее время.

5.6. А н а л и т и ч е с к и е м ето д ы р а с ч е та со в м е с тн о й р а б о т ы в е н т и л я т о р о в

Характеристика любой вентиляционной сети (воздуховода, выработки, рудника) описывается известным выражением' h = RQ2 Характеристики некоторых вентиляторов приведены в пргрожении 3. Кривые этих характеристик могут быть описаны выражениями:

hB- А + BQ - прямой, описывающей с небольшой ошибкой только рабочую часть кривой характеристики, как, например, на рис. 19 и 20 в приложении 3;

h„ = А + CQ2 - кривой, описывающей с небольшой ошибкой только рабочую часть монотонной кривой характеристики, как, например, на рис. 18 в приложении 3;

Ьв = А + BQ + CQ2 - кривой, описывающей значительную область кривых характеристик. В приложении 3 приведены характеристики вентиляторов в виде графиков и их аналитические выражения в виде последнего уравнения.

При обычном решении задачи определения режима работы вентилятора на вентиляционную сеть (воздуховод, выработку и т.д ),