книги / Рудничная аэрология

случае меньший вентилятор играет роль дополнительного сопро­ тивления для большего вентилятора.

На практике гораздо чаще приходится иметь дело с совместной работой одинаковых по мощности вентиляторов. Последователь­ ная работа одинаковых вентиляторов всегда рациональна, по­ скольку критическая точка А в этом случае располагается на оси абсцисс (см. рис. 86, б, где цифрами 1, 2 обозначены характери-

а

«тики двух одинаковых вентиляторов, цифрой 3 — их суммарная характеристика, цифрой 4 — характеристика сети).

На рис. 86, а точки а, б и а', б' определяют режим работы первого и второго вентиляторов при индивидуальной работе на сеть. Точки в и в' определяют режим совместной работы венти­ ляторов (режим вентиляции шахты). Индивидуальные депрессии каждого вентилятора, развиваемые при последовательном соеди­ нении (парциальные депрессии), определяются точками г, б, и г', г7', лежащими на линии Q = const, где Q — дебит вентиля­ торов при их совместной работе (определяется абсциссами то­ чек в и в').

При рациональной последовательной работе вентиляторов увеличивается не только общая депрессия, но и расход воздуха в сети. Последнее следует из уравнения характеристики сети h = RQ2, согласно которому увеличение h при R = const должно

увеличивать Q пропорционально |/Л.

Параллельная работа. Возможны два основных вида парал­ лельной работы вентиляторов: при их расположении в одной

точке вентиляционной сети, когда индивидуальные участки вен­ тиляторов отсутствуют (см. рис. 84, в), и при их расположении в разных точках сети, когда каждый вентилятор имеет свой инди­ видуальный участок (см. рис. 84, г).

П р и ц а р а л л е л ь н о й р а б о т е в е н т и л я т о р о в , р а с п о л о ж е н н ы х в о д н о й т о ч к е с е т и , например в одном стволе (см. рис. 84, <?), можно считать, что всасы вентиля­ торов соединены в одной точке (например, в устье вентиляционного ствола) и также в одной точке (в атмосфере) соединены и их диф­ фузоры. Тогда из закона однозначности давления в точке непо­ средственно следует, что депрессия всех вентиляторов, т. е. раз­ ность давлений между их диффузорами и всасами, одинакова. Поскольку в этом случае каждый вентилятор представляет собой параллельную ветвь между устьем ствола и атмосферой, их сум­ марный дебит равен общему расходу воздуха через всю вентиля­ ционную сеть. При установке вентиляторов в одной точке не на поверхности, а под землей наблюдаются аналогичные законо­ мерности.

Таким образом, при параллельной работе N вентиляторов в одной точке вентиляционной сети

h± —h%— • • . —hiу;

(Х.З)

& = £ < ? /. i=l

где hi, Qi — депрессия и дебит î-ro вентилятора; Q0 — общий расход воздуха в сети.

Следовательно, при любой депрессии вентиляторов их расходы суммируются. На этом основан метод построения суммарной характеристики параллельно включенных в одной точке вентиля­ торов: взяв ряд произвольных значений депрессии вентиляторов h', h ", h " ', суммируют соответствующие им индивидуальные де-

(N — число вентиляторов). Точки с координатами (h Q ô = 2 $ )*

На рис. 87, а показано построение суммарной характеристики 3 двух разных по мощности параллельно включенных в одной точке вентиляторов с индивидуальными характеристиками 1 и 2. При этом следует учитывать все положительные и все отрицательные дебиты вентиляторов, соответствующие данному h. Из рисунка видно, что для построения суммарной характеристики (1), (2)...

(11) необходимо, чтобы были заданы индивидуальные характе­ ристики вентиляторов во II квадранте.

Суммарная характеристика пересекает характеристику боль­ шого вентилятора в точке А. При достаточно высоком сопроти­ влении шахты, когда ее характеристика (кривая 5 на рис. 87) проходит левее точки А , параллельная работа вентиляторов не­ рациональна; в этом случае более мощный вентилятор, работая один, будет подавать в шахту больше воздуха, чем при параллель­ ной работе с меньшим вентилятором (Qo «< Q2нид)- Это объясняется

тем, что при большом сопротивлении сети мощный вентилятор часть воздуха будет засасывать через менее мощный вентилятор, который в этом случае становится дополнительным сопротивле­ нием. Параллельная работа вентиляторов рациональна при отно­ сительно небольшом сопротивлении шахты, когда ее характери­ стика (кривая 4) проходит правее точки А .

При параллельной работе одинаковых по мощности вентиля­ торов, как видно из рис. 87, б, область их рациональной совме­ стной работы расширяется вследствие приближения точки А

коси координат. Параллельная работа одинаковых вентиляторов

смонотонными («безгорбыми») характеристиками всегда раци­ ональна (рис. 87, в).

На графиках рис. 87 точки а, б и а', & определяют режимы работы вентиляторов при их индивидуальной работе на сеть. Точки в, в' определяют режим совместной работы вентиляторов на сеть (режим вентиляции шахты). Парциальные дебиты венти­ ляторов при их совместной работе определяются точками г, д

иг' , д', лежащими на линии h = const, где h — депрессия венти­ ляторов при их совместной работе (определяется ординатами точек ви в ').

Как видно из рис. 87, при рациональной параллельной работе вентиляторов не только увеличивается количество поступающего в шахту воздуха, но и возрастает ее депрессия в соответствии

с соотношением h = RQ2.

Эту же задачу можно решить способом построения активизи­ рованной характеристики сети. На рис. 88, а изображена схема соединения двух параллельно работающих в одной точке вентиля-

Рис. 88. Схемы соединения двух параллельно работающих вентиляторов (способ активизированной характеристики)

торов. Будем рассматривать сеть АВ и вентилятор I как внешнюю сеть по отношению к вентилятору II. Тогда схему соединения можно представить в виде, изображенном на рис. 88, б, где вен­ тилятор / заменен участком J5 — / с характеристикой, тожде­ ственной характеристике вентилятора I. Очевидно, чтобы опре­ делить режим работы вентилятора II, надо построить суммарную характеристику участков сети А — В и В — I; точка пересечения ее с характеристикой вентилятора I I и определит режим работы последнего. Поскольку участки А — В и В — I составляют парал­ лельное соединение с противоположным (относительно вентиля­ тора II) направлением движения воздуха,, их депрессии равны, а суммарная характеристика участков должна строиться путем вычитания их характеристик по абсциссам (по количеству воз­ духа). При этом положительными считаются дебиты с направле­ нием движения к вентилятору II, т. е. дебиты участка А — В. Поэтому при построении суммарной характеристики задаются рядом произвольных значений депрессий параллельных участков

В — I жВ — II. Чтобы вентиляторы I жI I перенести в начало их индивидуальных участков (точка В) и при этом не изменить режим вентиляции общего участка А — В , надо из депрессии вентиляторов вычесть депрессии их индивидуальных участков В — I жВ — II. При этом произойдет аэродинамическая транс­ формация схемы на рис. 89 в схему, показанную на рис. 88, а. Дальнейшее решение производится обычным способом, например способом суммарной характеристики: находится суммарная при­ веденная характеристика вентиляторов; точка пересечения ее с характеристикой общего участка А — В определит режим про­ ветривания этого участка.

На рис. 90 приведен графический анализ параллельной работы

веденными характеристиками вентиляторов определяют их де­ биты Q±и Q2, поскольку при расположении вентиляторов в точке В их депрессии будут одинаковы и равны hQ— депрессии общего

определяются по их индивидуальным характеристикам 1 ж 2 при Qi и Q2.

Коэффициент вентиляторного регулирования. Рассмотрим па­ раллельную работу двух установленных на поверхности вентиля­ торов по схеме рис. 91. Депрессии их индивидуальных участков

2—3 и 2—4 будут hx — RiQl, h2= R 2Qh в общем случае они раз­ личны. Можно ввести понятие общей депрессии двух параллель­ ных участков 2—3 и 2—4, определив ее как средневзвешенную:

Из изложенного в главе VII (§ 47) следует, что общее эквива­ лентное отверстие выработок 2—3 и 2—4 равно

о

(Х.5)

Если вентиляторы I и I I заменить одним вентилятором общего дебита Q0 и если этот вентилятор расположить в точке 7, то в вет­ вях 2—3 и 2—4 распределение воздуха будет естественным, и при этом их депрессии будут равны. Обозначим общую депрессию этих ветвей при естественном распределении воздуха через /г0. е. В этом случае

в параллельном соединении. Действительно, согласно выраже­

зовет перераспределение воздуха в сети по сравнению с естествен­ ным. Величина перераспределения характеризуется к о э ф ф и ­

§ 62. УСТОЙЧИВОСТЬ ра б о т ы в е н т и л я т о ро в

Работа вентилятора (или нескольких вентиляторов) на сеть называется устойчивой, если при постоянных параметрах венти­ лятора (скорость вращения рабочего колеса, угол установки лопаток и др.) и сети его дебит и депрессия не изменяются во вре­ мени. Если же в процессе работы происходит самопроизвольное изменение дебита и депрессии вентилятора, его работа называется неустойчивой. При этом нарушается надежность вентиляции

и сети имеют только одну точку пересечения и точка пересечения? располагается правее точки максимума на характеристике вен­

работу около одного среднего режима и многозначность режимов работы вентилятора.

Пульсирующая работа наблюдается, как правило, при рас­ положении точки пересечения характеристик вентилятора и сети

г

Рис. 92. Графики к оценке ус­ тойчивости работы вентилятора::

1 — характеристика сети; 2 — харак­ теристика вентилятора

левее точки максимума (см. рис. 92, г). Это объясняется отрывом пограничного слоя от поверхности лопаток рабочего колеса вен­ тилятора.

Многозначность режимов работы вентилятора на данную сеть обычно отмечается при седлообразных характеристиках вентиля­ торов и характеристиках с разрывом (рис. 92, б, в). Вероятность появления многозначных режимов возрастает при значительной отрицательной естественной тяге, при которой суммарная харак­ теристика ее и сети проходит выше начала координат (см. рис. 92, б), и особенно при параллельной работе вентиляторов.

На рис. 93 дан графический анализ параллельной работы двух вентиляторов с седлообразными характеристиками. Как видим, форма суммарной характеристики значительно усложняется, в связи с чем увеличивается вероятность появления многозначных режимов работы.

Последовательная работа вентиляторов в ряде случаев может повысить устойчивость их работы. Так, из рис. 94 видим, что одиночная работа вентилятора на сеть находится в области не­ устойчивых режимов (точка а). При последовательной работе яа эту же сеть двух таких вентиляторов режим работы каждого

Рис. 94. График последовательной работы двух одинаковых по мощности вентиля­ торов:

будет находиться в устойчивой области (точка б). Для обеспечения устойчивой работы вентилятора необходимо его выбирать так, чтобы характеристики вентилятора и сети имели одну точку пере­ сечения, расположенную правее максимума характеристики вен­ тилятора. Для надежности принимают депрессию вентилятора при работе на данную сеть на 10—15% меньше депрессии, соответ­ ствующей точке максимума характеристики вентилятора. То же относится и к совместной работе вентиляторов.

§63. СОВМЕСТНАЯ РАБОТА ВЕНТИЛЯТОРА

ИЕСТЕСТВЕННОЙ ТЯГИ

Естественная тяга, как и вентилятор, является источником энергии для воздушного потока. Решение задачи о рациональной совместной работе вентилятора и естественной тяги в принципе аналогично решению задачи о совместной работе двух вентиля­ торов. Поскольку естественная тяга действует последовательно с вентилятором, для получения их суммарной характеристики

и естественной тяги можно таким же образом построить суммар­ ную характеристику естественной тяги и сети. В этом случае* режим совместной работы вентилятора и естественной тяги опре­ делится точкой пересечения суммарной характеристики естест­

втом же направлении, что и вентилятор) поступление воздуха

всистему увеличивается, при отрицательной естественной тяге — уменьшается (см. § 59).

Г л а в а XI

ПОДЗЕМНЫЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ

§ 64. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Подземные вспомогательные вентиляторы (ПВВ) предназна­ чены в основном для:

1)увеличения количества подаваемого в шахту воздуха;

2)регулирования распределения воздуха в ветвях вентиля­ ционной сети:

3)снижения утечек воздуха.

в случае, когда основным их назначением является увеличение количества подаваемого воздуха в шахту, вспомогательные вен­ тиляторы необходимо располагать на участках, где происходит основная потеря энергии вентиляционного потока, т. е. на уча­ стках с максимальной депрессией. Как правило, это выработки, по которым проходит основное количество воздуха, поступающее в шахту (квершлаги, штреки и т. п.). Ниже будет показано, что установка мощных ПВВ в удаленных от основных вентиляцион­ ных магистралей выработках может привести к рециркуляции