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

книги / Рудничная вентиляция

..pdf
Скачиваний:
17
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
18.73 Mб
Скачать

=F9>8 M

0 - » - ^ i - ( l + / , ) -

SKмб ‘ ot

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uop

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GCpCp

! 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m .

<*2

ф*

1/2

 

 

 

 

 

 

 

(15.41)

 

Т +

Т

 

фГ

 

 

 

 

В формулах

(15.37)—(15.41)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Et =

0,5AtEù

 

 

(15.42)

 

£ i =

(3 +

?)/[2 (<7+1)1;

 

 

(15.43)

 

i4, = AtpF,p/Gacp);

 

 

(15.44)

 

£ 8=

0,5Л2£ 2;

 

 

(15.45)

 

£ a =

l - £

x;

 

 

(15.46)

K%T= —0,5Da [ 1 + -2Ü. 4

. 0,5 (Ла + Ла) - О.бЛ^] ;

(15.47)

 

Ог =

Cp/(r/<p8);

 

 

(15.48)

 

/ i - ^

a

+

^i):

 

 

(15-49)

 

£ 6 = £e +

( l — W i î

 

 

(15.50)

 

££ = £ 2[1 — 0,5 (Лi +

i42)l +

0,5Л2;

(15.51)

 

Ay = k,F/(Gcpcp);

 

 

(15.52)

 

Aa =

ftTeaeFeao/(G0pCp);

 

 

(15.53)

 

^n.ваб =

(■. о +

 

G (^

^и. с)»

 

(15.54)

/(IT — —0,5Da [1 + глфз/Ср +

0,5 (Ах +

Ла) +

О.бДа/а];

(15.55)

 

 

Di =

Ср/(г/фа);

 

 

(15.56)

 

f2= £é/(l -

 

£ 4);

 

 

(15.57)

 

£ , = £» +

 

(! + £„)/*.

 

 

(15.58)

Величина tB. cp в формулах (15.39) и (15.41) определяется по

формуле (15.24).

 

tB, ср — средняя

по длине выра­

В формулах (15.9)—(15.58)

ботки температура горных пород, °С; tM— температура отбитой горной массы, °С; tB— температура шахтной воды, °С; tx, — тем­ пература хладоносителя на входе в прямой трубопровод, °С; tu, — температура хладоносителя на входе в обратный трубопро­ вод, °С; L — длина выработки, м; ф — угол наклона выработки,

градус; 2

QM— суммарное тепловыделение местных

источни­

ков, кВт;

<7о„ — среднее удельное тепловыделение при

окисли­

тельных процессах, кВт/ма; £ он — площадь поверхности, подвер­ гающаяся окислению, ма; G — расход воздуха, кг/с; фх и ф2 — относительная влажность воздуха соответственно на входе выра­ ботки и на выходе из нее, доли ед.; kx — коэффициент нестацио­

нарного теплообмена выработки, кВт/(м2- К); F — площадь по­ верхности стен выработки, м2; tB. 0 — температура нейтрального слоя горных пород, °С; от — геотермический градиент, °С/м; Н — абсолютная глубина начала (устья) выработки, м; Л„. с — глу­ бина залегания нейтрального слоя, м; kM— коэффициент тепло­ передачи отбитой горной массы, кВт/(м2 -К); FM— площадь по­ верхности теплообмена отбитой горной массы, м2; Кв — коэффи­

циент теплопередачи покрытия канавки с

водой, кВт/(м2 -К);

FB— площадь поверхности стен выработки,

м2; /Стр. п — коэф­

фициент теплопередачи прямого трубопровода хладоносителя,

кВт/(м2 -К);

^тр. п — площадь поверхности

прямого трубопро­

вода

хладоносителя, м2; /Стр. 0 — коэффициент теплопередачи

обратного трубопровода хладоносителя, кВт/(м2 -К); FTp. 0

пло­

щадь

поверхности обратного

трубопровода

хладоносителя,

м2;

G x — расход

хладоносителя,

кг/с; сх — удельная теплоемкость

хладоносителя, кДж/(кг-К); Д*в — приращение температуры воз­ духа в вентиляторе, °С; ts — температура воздуха на выходе из

тупиковой выработки, °С; tn. заб — температура

горных пород

на глубине тупикового забоя, °С; QM.заб — тепловыделение мест­

ных источников в забое, кВт; G c p

— средний расход воздуха по

длине тупиковой выработки, кг/с; G 2 — расход воздуха на про­

ветривание тупикового забоя, кг/с; QT. в — тепловыделение мест­

ных источников в тупиковой

выработке,

кВт;

q — коэффи­

циент утечек воздуха; /гтр — коэффициент

теплопередачи через

стенку трубопровода хладоносителя, кВт/(м2 -К); FTp— площадь поверхности трубопровода хладоносителя, м2; £тзаб — коэффи­ циент нестационарного теплообмена в тупиковом забое, кВт/(м2- К);

F3аб — площадь поверхности тупикового забоя, м2;

ср3 — отно­

сительная влажность воздуха на выходе из тупиковой

выработки.

Среднемесячные расчетные значения температуры Д и относи­ тельной влажности ср! наружного воздуха для условий Донбасса приведены в табл. 15.1.

Коэффициенты т, п, /, D1>a и /С1(2, а также слагаемые т/1

и ^",2// определяются по табл. 15.2—15.6 в зависимости от пред­ полагаемого интервала изменения температуры воздуха в вы­ работке и относительной влажности.

При пользовании табл. 15.2—15.6 интервал изменения тем­ пературы выбирают в начале расчета из числа указанных в этих таблицах интервалов таким образом, чтобы при прямых расчетах нижняя граница этого интервала была близка к исходной темпе­ ратуре воздуха ty и была при этом ниже ее, а при обратных расче­ тах — чтобы его верхняя граница была близка к исходному зна­ чению температуры t2 и была при этом выше ее.

Относительной влажностью <рх задаются, исходя из экспери­ ментальных данных об ее изменении при движении вентиляцион­ ной струи в шахтах данного района при той же обводненности горных выработок.

Т а б л и ц а

15.1

 

 

 

 

 

 

 

Расчетные параметры наружного воздуха для условий Донбасса

 

 

 

 

 

 

РаАов

 

 

 

Месяц

Западный

Средне-

Северо-

Восточный

донецкий

восточный

 

t u °С

Ф1, 2, 3•

t u °С

Ф1, 2. 3»

fi. °с

Ф1. 2, 3»

fl. °С

Ф1, 2, 3*

 

 

доли ед.

 

доли ед.

 

доли ед.

 

доли ед.

Январь

- 6 ,4

0,89

—6,5

0,93

—5,6

0,84

—6

0,89

Февраль

- 5 ,6

0,86

—6,8

0,91

—6

0,82

- 6,1

0,86

Март

- 1 .4

0,82

- 2,8

0,86

- 1.6

0,79

- 1 .3

0,83

Апрель

8,6

0,65

7.8

0,67

9

0,63

9,4

0,63

Май

15,9

0,58

15,2

0,6

16,4

0,56

16,8

0,57

Июнь

20,1

0,57

19,7

0,59

20,7

0,55

21,2

0,54

Июль

21,8

0,58

21,3

0,59

22,4

0,56

23

0,54

Август

21

0,57

20,5

0,58

21,5

0,57

22,1

0,54

Сентябрь

14,6

0,63

14.1

0,64

14,6

0,62

15,3

0,62

Октябрь

7,6

0,75

7

0,77

7,8

0,75

8

0,75

Ноябрь

1.1

0,85

- 0 .4

0,87

0,4

0,8

0,6

0,8

Декабрь

-3 ,1

0,90

-4 ,1

0,92

—3

0,85

—3

0,88

Среднегодовая

7,9

0,72

7,1

0,74

8,1

0,69

8,3

0,7

Т а б л и ц а 15.2 Значения эмпирических коэффициентов тН

Предполагаемый интервал

 

 

 

изменения температуры

т

1

m i l

воздуха в выработке, °С

 

 

 

0— 10

3,77

0,266

0,012

314

5—15

3,96

0,209

0,0158

251

10—20

4,68

0,089

0,0206

227

15—25

5,42

—0,114

0,0264

244

20—30

9,82

—0,424

0,0334

294

25—35

16,6

—0,34

0,0432

384

30—40

29,6

—1,76

0,056

529

16--25

 

20 -3 0

26--36

 

30--40

2

*1. 2

D I, 2

*1, 2

D U 2

Kl, 2

D I, 2

*1. 2

30,9

—13,3

24,45

—5,87

18,9

1.42

14,55

8,45

28,1

—11,85

22,2

—4,73

17,2

2,32

13,25

9,15

25,7

—10,75

20,35

—3,81

15,75

2,99

12,1

9,6

23,7

—9,78

18,8

—3,03

14,55

3,59

11.2

10,15

22,1

—8,88

17,45

—2,35

13,5

4,15

10,4

10,55

21,7

-8 ,7 8

17,2

—2,23

13,3

4,23

10,25

10,6

21,4

—8,57

16,95

- 2,1

13,1

4,32

10,1

10,65

21,1

—8,42

16,7

—1,98

12,95

4,4

9,98

10,75

20,8

—8,26

16,5

—1,88

12,75

4,5

9,84

10,85

20,55

—8,13

16,3

- 1,8

12,6

4,57

9,72

10,9

20,3

—8

16,05

—1,66

12,45

4,66

9,58

10,95

20

—7,84

15,85

—1,56

12,25

4,74

9,47

11

19,8

—7,74

15,65

—1,45

12,1

4,8

9,34

11,05

19,55

—7,62

15,45

- 1 ,4

11,95

4,9

9,22

11,15

19,3

—7,48

15,25

—1,27

11,8

4,95

9,1

11.2

19,05

—7,34

15,05

—1,18

11,65

5,3

9

11,25

18,8

—7,24

14,9

—1,095

11,5

5,11

8,88

11,3

18,6

—7,14

14,7

—1

11,35

5,16

8,78

11,35

18*.35

—7,02

14,55

—0,915

11,25

5,26

8,66

11.4

18,15

—6,9

14,35

—0,825

11.1

5,25

8,56

11,45

17,95

—6,8

14,2

—0,745

10,95

5,36

8,47

11,5

17,75

—6,7

14,05

—0,66

10,85

5,42

8,37

11,55

17,55

—6,56

13,85

-0,574

10,75

5,53

8,27

11,6

17,35

-6,51

13,7

—0,5

10,6

5,56

8,17

11,65

16,15

—6,42

13,55

—0,426

10,5

5,62

8,09

П.7

16,95

-6,32

13,4

—0,355

10,4

5,67

8

11.7

16,8

—6,23

13,25

—0,284

10,25

5,74

7,92

11,78

16,6

—6,14

13,1

—0,216

10,15

5,78

7,83

11,8

16,4

—6,05

13

—0,1495

10,05

5,8

7,74

11,85

16,25

—5,96

12,85

—0,0834

9,95

5,92

7,66

11,9

16,1

-5 ,8 7

12,7

—0,019

9,85

5,95

7,58

11,92

15,9

—5,78

12,55

—0,0627

9,75

6

7,5

11,97

15,75

—5,72

12,45

—0,124

9,65

6,1

7,43

12,02

15,6

—5,64

12,35

0,185

9,55

6,15

7,35

12,05

15,46

12,2

0,244

9,45

6,2

7,28

19,07

 

Значения

 

 

 

 

от 0 до 5 °С

 

 

 

 

и °с

dl. 2

t, °с

А И

t, °с

®1, 2

d\, 2

 

/

 

1

 

/

0

314

1,7

356

3,4

402

0,1

316

1,8

358

3,5

405

0,2

318

1.9

361

3.6

407

0,3

321

2

363

3,7

410

0,4

323

2,1

366

3,8

413

0,5

326

2,2

368

3,9

416

0,6

328

2,3

371

4

419

0,7

331

2,4

374

4,1

422

0,8

333

2,5

378

4,2

425

0,9

336

2.6

380

4.3

428

1

338

2.7

383

4,4

432

U

341

2,8

385

4,5

435

1,2

343

2.9

388

4,6

438

1,3

346

3

390

4,7

441

1,4

349

3,1

393

4,8

444

1,5

351

3,2

396

4,9

447

1,6

353

3,3

399

5

450

Т а б л и ц а 15.5

Значения

d\2

при температуре воздуха в начале расчетного участка

от 5 до 35 °С для

предполагаемых интервалов изменения температуры воздуха

в выработке Дх и Д2, °С

 

 

 

 

 

 

 

 

н

 

 

в

 

 

 

в

 

 

d]

2

 

л

 

 

 

а'

и °с

 

1.

t, °с

1. 2

t, °С

 

1, 2

 

1

 

/

 

 

1

 

Ai

 

А,

 

At

А.

 

Ai

А,

 

 

Для интервалов А* = 0-т-Ю °С И А* = 5-Г-15’>С

 

 

5

450

 

342

6,7

507

385

8,4

569

433

5,1

453

 

344

6,8

510

387

8,5

573

436

5,2

457

 

347

6,9

513

390

8,6

578

439

5,3

460

 

349

7

517

393

8,7

582

442

5,4

463

 

352

7,1

521

396

8,8

586

445

5,5

467

 

355

7,2

525

398

8,9

590

448

5,6

470

 

357

7,3

528

401

9

594

451

5,7

473

 

359

7,4

532

404

9,1

598

454

5,8

476

 

361

7,5

536

407

9,2

603

457

5,9

479

 

364

7,6

539

410

9.3

607

461

6

483

 

366

7,7

542

412

9,4

611

464

6,1

487

 

369

7,8

546

415

9,5

615

467

 

в

 

 

Л

2

 

 

H

и °с

dL, 2

и °с

d\.

(, °с

 

d1, 2

1

 

1

 

 

1

 

Ai

А,

 

At

А*

 

А,

А,

6,2

489

371

7,9

551

418

9,6

620

470

6,3

492

374

8

555

421

9,7

624

473

6,4

496

377

8,1

558

424

9,8

628

477

6,5

500

380

8,2

562

427

9,9

632

480

6,6

503

328

8,3

565

430

10

636

483

10

Для

интервалов Aj =

бн-15°С и Д ,=

10-г20 °С

 

 

483

371

11,7

542

415

13,4

607

465

10,1

486

373

11,8

545

418

13,5

611

468

10,2

490

375

11,9

548

421

13,6

615

471

10,3

493

378

12

552

424

13,7

618

474

10,4

496

380

12,1

556

427

13,8

622

477

10,5

500

383

12,2

560

430

13,9

626

480

10,6

503

385

12,3

564

432

14

631

483

10,7

506

388

12,4

568

435

14,1

635

487

10,8

509

390

12,5

572

438

14,2

638

490

10,9

512

393

12,6

575

441

14,3

642

493

11

516

396

12,7

579

444

14,4

647

496

11,1

520

399

12,8

583

447

14,5

652

500

11,2

523

401

12,9

587

450

14,6

656

503

11,3

526

404

13

590

453

14,7

660

506

11,4

530

407

13,1

594

456

14,8

663

509

11,5

534

410

13,2

598

459

14,9

667

512

11,6

538

412

13,3

602

462

15

671

515

 

Для

интервалов Ai =

10-4-

 

15-т-25 °С

 

15

515

402

16,7

20»°С и Аа =

 

575

449

18,4

647

504

15,1

518

405

16,8

580

452

18,5

652

508

15,2

522

407

16,9

584

455

18,6

655

511

15,3

526

410

17

588

458

18,7

658

514

15,4

530

413

17,1

592

462

18,8

662

517

15,5

534

417

17,2

595

465

18,9

666

520

15,6

538

420

17,3

599

468

19

670

523

15,7

542

423

17,4

603

471

19,1

674

526

15,8

546

426

17,5

607

474

19,2

678

529

15,9

550

429

17,6

611

477

19,3

682

5.42

16

554

432

17,7

615

480

19,4

686

535

16,1

557

435

17,8

618

483

19,5

690

538

16,2

560

437

17,9

622

486

19,6

694

542

16,3

563

439

18

626

490

19,7

699

546

16,4

566

441

18,1

632

493

19,8

704

550

16,5

569

443

18,2

637

497

19,9

709

554

16,6

572

446

18,3

642

501

20

714

558

20

Для

интервалов А г =

15-4-25 °С и Да =

20ч-301°с

 

558

441

21,7

622

491

23,4

688

545

20,1

562

443

21,8

625

494

23,5

694

548

20,2

565

447

21,9

629

497

23,6

698

552

20,3

568

449

22

633

500

23,7

703

555

20,4

572

452

22,1

637

503

23,8

707

558

20,5

576

455

22,2

641

506

23,9

713

563

 

 

и

 

 

в

2

 

 

н

 

d

1, 2

 

d\I.

 

 

d'Ь 2

и 9С

 

1

 

U *С

1

 

t. pO

 

1

 

А,

 

А«

 

А,

А*

 

А,

Ai

20,6

580

 

458

22,3

644

509

24

717

567

20,7

584

 

461

22,4

648

512

24,1

720

568

20,8

588

 

464

22,5

652

515

24,2

725

573

20,9

592

 

467

22,6

656

518

24,3

728

576

21

596

 

470

22,7

660

521

24,4

735

581

21,1

600

 

473

22,8

663

524

24,5

738

584

21,2

603

 

476

22,9

667

527

24,6

743

587

21,3

607

 

479

23

671

530

24,7

747

592

21,4

611

 

482

23,1

675

533

24,8

752

594

21,5

614

 

485

23,2

680

537

24,9

757

598

21,6

618

 

488

23,3

683

540

25

762

602

 

Для

интервалов Д| =

204-30 ®С и А, =

254-35 °С

 

25

602

 

466

26,7

667

516

28,4

738

571

25,1

605

 

468

26,8

672

519

28,5

743

574

25,2

608

 

472

26,9

675

522

28,6

747

577

25,3

613

 

474

27

680

527

28,7

752

581

25,4

617

 

477

27,1

685

529

28,8

757

585

25,5

620

 

480

27,2

688

532

28,9

762

589

25,6

623

 

482

27,3

692

535

29

767

593

25,7

627

 

485

27,4

697

538

29,1

773

597

25,8

630

 

487

27,5

702

542

29,2

776

600

25,9

635

 

492

27,6

706

545

29,3

782

605

26

638

 

494

27,7

710

548

29,4

786

608

26,1

642

 

497

27,8

714

552

29,5

792

612

26,2

647

 

500

27,9

718

555

29,6

795

616

26,3

650

 

503

28

722

558

29,7

800

618

26,4

655

 

506

28,1

726

562

29,8

807

623

26,5

658

 

510

28,2

730

565

29,9

810

627

26,6

663

 

513

28,3

734

568

30

815

630

 

Для

интервалов Aj :=

25ч-35 °С и Л3 =

35ч-40 РС

 

30

630

 

486

31,7

697

537

33,4

772

595

30,1

633

 

488

31,8

702

540

33,5

778

598

30,2

637

 

492

31,9

705

543

33,6

780

602

30,3

642

 

495

32

708

547

33,7

785

605

30,4

645

 

497

32,1

714

550

33,8

791

610

30,5

648

 

500

32,2

718

554

33,9

795

613

30,6

652

 

503

32,3

723

557

34

798

616

30,7

657

 

506

32,4

727

562

34,1

804

620

30,8

662

 

510

32,5

732

565

34,2

808

623

30,9

666

 

515

32,6

737

568

34,3

813

627

31

670

 

516

32,7

742

572

34,4

818

630

31,1

674

 

519

32,8

745

574

34,5

823

634

31,2

677

 

522

32,9

748

577

34,6

827

638

31,3

680

 

525

33

752

581

34,7

833

642

31,4

685

 

527

33,1

758

585

34,8

838

647

31,5

688

 

531

33,2

762

687

34,9

844

650

31,6

693

 

534

33,3

767

592

35

848

654

Значения — от 36 до 40 °С

и °с

®1, 2

и °с

А*

и °с

dl, 2

®1. 2

 

/

 

/

 

1

35

654

36,7

722

38,4

796

35,1

658

36,8

727

38,5

800

35,2

662

36,9

730

38,6

805

35,3

665

37

734

38,7

810

35,4

670

37,1

738

38,8

814

35,5

673

37,2

743

38,9

818

35,6

677

37,3

747

39

823

35,7

682

37,4

752

39,1

828

35,8

685

37,5

757

39,2

833

35,9

688

37,6

760

39,3

838

36

693

37,7

764

39,4

843

36,1

698

37,8

768

39,5

848

36,2

702

37,9

773

39,6

853

36,3

705

38

777

39,7

858

36,4

708

38,1

787

39,8

863

36,5

712

38,2

787

39,9

868

36,6

717

38,3

792

40

873

При выполнении обратных тепловых расчетов относительная влажность воздуха фх принимается равной 0,95.

В случае, если принятое в расчете значение относительной влажности не совпадает точно с тем ее значением, для которого

имеются табличные коэффициенты т, п, I, D I>2, /Ci. 2, К\, 2, по­ следние определяют путем интерполяции, используя два ближай­

ших значения

относительной

влажности.

Знак «+»

перед слагаемыми с 9,81 • 10~3/ср и 0,5L sin ф в фор­

мулах (15.9),

(15.15), (15.19),

(15.24), (15.38) и (15.39) относится

к случаю нисходящего движения воздуха, знак «—» в тех же фор­ мулах— к восходящему. В формулах (15.10), (15.16), (15.20), (15.40) и (15.41) применение этих знаков соответственно противо­ положное.

Указания по выбору геотермического градиента, теплофизи­ ческих свойств горных пород, расчету температуры пород ней­ трального слоя, коэффициентов нестационарного теплообмена и теплопередачи, поверхности теплообмена, тепловыделений мест­ ных источников приведены ниже.

Формулы (15.9)—(15.58) в сочетании с табл. 15.2—15.6 позво­ ляют рассчитывать температуру воздуха как в общем, так и в лю­ бом случае (когда, например, один из коэффициентов Л2_ 4 равен нулю, выработка горизонтальна и т. д.).

15.3. Определение величин, входящих в расчетные зависимости

Средние значения геотермического градиента (°С/м) для не­ которых угледобывающих районов Донбасса [10):

Централышй

0,0232

Донецко-Макеевский

-0,0275

Красноармейский

0,0287

Температура пород нейтрального слоя определяется по при­

ближенной формуле

 

*Е.е = <ор+ 1,5,

(15.59)

где tcp — среднегодовая температура наружного

воздуха, °С;

(определяется по табл. 15.1).

Коэффициент нестационарного теплообмена при времени про­

ветривания выработки

менее

года

определяется

по формуле

** = « [ 1

- ^

( г ) ] ,

(15.60)

где Bi — число подобия

Био;

 

 

 

 

Bi = atfo/A,.

(15.61)

Коэффициент Bi' определяется по формулам

 

 

Bi' =

Bi +

0,375

(15.62)

при расчете kx выработок или их участков со сквозным проветри­ ванием и

Bi'

= Bi + 1

(15.63)

при расчете kx призабойной зоны тупиковых выработок.

 

Аргумент функции

 

 

z =

B i'/F Ô ,

(15.64)

где Fo — число подобия Фурье;

Fo = ax/Ro.

(15.65)

В формулах (15.61) и (15.65) а — коэффициент теплоотдачи,

кВт/(м2 -К); R0 — 0,564i/S — эквивалентный радиус, м; (S — площадь сечения выработки, м2); А, — коэффициент теплопровод­ ности, кВт/(м2- К); а — коэффициент температуропроводности, м2/с; т — расчетное время проветривания выработки, с.

Значения функции f (s) приведены в табл. 15.7. При времени проветривания выработки более года

*■ " т т * т г > [1,№)+

<1566)