POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

WYDZIAŁ GEOINŻYNIERII

GÓRNICTWA I GEOLOGII

Wentylacja i Pożary II

Sprawozdanie nr 2

Wyznaczanie strumienia objętości i strumienia masy powietrza w wyrobisku korytarzowym i w rurociągu

Prowadzący: Wykonał:

Wrocław,

1. Wstęp teoretyczny

Powietrzem kopalnianym nazywamy roztwór gazów i par wypełniających podziemne wyrobiska górnicze. W wyrobiskach tych powietrze atmosferyczne podlega licznym zmianom, które zachodzą w wyniku oddziaływania czynników naturalnych( takich jak wydzielanie się gazów ze skał) oraz technologicznych (praca maszyn silnikami spalinowymi, roboty strzałowe itp.).

Podstawowymi parametrami charakteryzującymi przepływ powietrza w wyro­biskach kopalnianych są: prędkość przepływu w, gęstość ρ, ciśnienie p, tem­peratura T, , stężenia gazów zmieszanych z powietrzem C_i.

Strumień objętości powietrza przepływający przez wentylatory główne poszczególnych kopalń jest bardzo duży. W polskich kopalniach węgla na l t urobku przypada bowiem około 3000 m³ powietrza, a w kopalniach miedzi około 9000 m³. Zatem przez kopalnię węgla o wydobyciu dobowym 10 tys. t przepływa około 350 m³/s (30 mln m³ na dobę) powietrza.

Podane liczby i zakresy występowania niektórych wielkości w pewnym stopniu charakteryzują wymagania stawiane pomiaroznaw­stwu wentylacyj­nemu

Strumień objętości i strumień masy powietrza kopalnianego

Strumień objętości powietrza
przepływający przez powierzchnię A (rys. 2.3.1) wyznacza się z zależności:

gdzie wn = |w| cos α jest rzutem wektora prędkości na normalną n do powierz­chni A, przy czym wm oznacza prędkość średnią.

W przypadku wyrobiska powierzchnia A jest zwykle jego przekrojem poprzecznym o polu A.

Strumień masy powietrza (wydatek masowy)
wynosi

Z punktu widzenia pomiarowego istotne jest wyznaczenie kierunku wek­tora prędkości w względem powierzchni przekroju A. W celu wyznaczenia strumienia objętości lub masy powietrza należy określić moduł wektora |w| oraz kąt α zawarty między wektorem normalnym n do powierzchni A a wektorem prędkości w. Strumień objętości powietrza sprowadzony do warunków normalnych
można wyznaczyć w oparciu o zależność.

2. Dane techniczne stanowiska pomiarowego i jego schemat ideowy

Część I

Metoda trawersu punktowego

1	2	3
4	5	6
7	8	9
10	11	12
13	14	15

Metoda trawersu ciągłego

Część druga II

Stanowisko do wyznaczania strumieni powietrza w rurociągu

Część III

Stanowisko do cechowania anemometrów

3. Wyniki pomiarów

Część I

Wyznaczenie strumienia objętości i strumienia masy powietrza w wyrobisku korytarzowym

Metoda trawersu punktowego Metoda trawersu ciągłego

Tab. 1. Prędkość średnia Tab. 2. Prędkość średnia

Nr pkt pomiarowego n	wi	wm		wpm	wi (Cechowanie anemometru)	wm
[-]	[m/s]	[m/s]			[m/min]	[m/s]	[m/s]
1	0,4	0,50			22	0,63	0,76
2	0,3					42		0,85
3	0,3					36		0,78
4	0,2
5	0,3
6	0,6
7	0,4
8	0,4
9	0,8
10	0,5
11	0,6
12	0,7
13	0,6
14	0,6
15	0,8

Tab. 3.

ts	tw	p	T	pp	x	TV	ρn
[˚C]	[˚C]	[Pa]	[K]	[Pa]	[-]	[K]	[kg/m^3]
17,0	12,2	99671,08	290,15	1134,6064	0,0072	291,3968	1,20

Tab. 4. Tabela wyników pomiarów wyznaczania strumienia objętości i masy powietrza

Metoda:	A	Wm	V	Vn	ρ	m
[-]	[m^2]	[m/s]	[m^3/s]	[m^3/s]	[kg/m^3]	[kg/s]
Trawersu punktowego	1,93	0,50	0,9652	0,9585	1,1916	1,1502
Trawersu ciągłego			0,76	1,4582		1,4480		1,7376

Tok obliczeń

Prędkość średnia:

Metoda trawersu punktowego

Metoda trawersu ciągłego

Strumień objętości i strumień masy powietrza

Pole poprzeczne wyrobiska:

Metoda trawersu punktowego

Metoda trawersu punktowego

Część II

Wyznaczenie strumienia objętości i strumienia masy powietrza w rurociągu

Metoda trawersu punktowego

Tab. 5. Wyznaczanie prędkości w_max z metody trawersu punktowego

i	ri	l	nachylenie	∆pdmax	wmaxi	wmax
[-]	[mm]	[mm]	[-]	[Pa]	[m/s]	[m/s]
1	86,4	29	1/50	23,33	6,3366	7,8464
2	42,8	43			34,59		7,7160
3	12,8	65			52,29		9,4866

Metoda punktowa

Tab. 6. Wyznaczanie predkości w_max z metody punktowej

l	Nachylenie	∆pdmax	wmax
[mm]	[-]	[Pa]	[m/s]
57	1/10	45,85	8,8837

ts	tw	p	T	pp	x	TV	ρ
[˚C]	[˚C]	[Pa]	[K]	[Pa]	[-]	[K]	[kg/m^3]
24,2	14,0	99671,08	297,35	1312,3071	0,008299	298,8306	1,1620

Tab. 4. Tabela wyników pomiarów wyznaczania strumienia objętości i masy powietrza w rurociągu

Metoda	De	A	wmax	Re	lgRe	wm/wmax	wm	V	Vn	m
[-]	[mm]	[m^2]	[m/s]	[-]	[-]	[-]	[m/s]	[m^3/s]	[m^3/s]	[kg/s]
Tra. Pkt.	0,292	0,2293	7,8464	152743,25	5,18	0,845	6,6302	1,5203	1,4722	1,7666
Pkt.	0,160	0,1257	8,8837	94759,47	4,98	0,840	7,4623	0,9380	0,9083	1,0899

Tok obliczeń

Wyznaczanie w_max

Metoda trawersu punktowego

Metoda punktowa

Wyznaczenie strumienia objętości i strumienia masy powietrza w rurociągu

Metoda trawersu punktowego

- wyznaczyliśmy z nomogramu

Metoda punktowa

- wyznaczyliśmy z nomogramu

Część III

Cechowanie anemometru

Częstotliwość	Wint	wmp
[Hz]	[m/s]	[m/min]
4	1	56
50	10	885

5. Wnioski

Poprzez wykonanie ćwiczenia zapoznaliśmy się praktycznie z metodami pomiaru strumienia objętości i strumienia masy powietrza w wyrobisku korytarzowym i rurociągu. Wyniki obliczeń, metodą trawersu punktowego i ciągłego w wyrobisku korytarzowym, powinny być przybliżone do siebie jednak pomiar był wykonany w krótkim odstępie czasowym, przez co zmiany warunków klimatycznych mogły spowodować zmiany. Temperatura i ciśnienie maja istotny wpływ na prędkość przepływu i masę powietrza.

---