Projekt z klimatyzacji kopalń
W ramach projektu należy wykonać:
1. Prognozę temperatury powietrza w szybie wdechowym metodą J. Wacławika.
2. Prognozę temperatury suchej i wilgotnej dla każdego z wyrobisk korytarzowych oraz prognozę temperatury
powietrza w wyrobisku ścianowym metodą J. Voss a.
3. Sprawdzić czy spełnione są następujące normy klimatyczne:
a) polska
b) francuska
c) propozycja Cuprum
d) belgijska
e) australijska
f) bułgarska
g) amerykańska
h) niemiecka
4. Stosując metodę J. Voss a wyznaczyć w sposób iteracyjny jaka powinna być temperatura powietrza na
wlocie do wyrobiska ścianowego, tak żeby na wylocie z niego temperatura powietrza nie przekraczała 28C.
5. Wyznaczyć zdolność chłodniczą maszyny klimatyzacyjnej.
6. Zaproponować efektywny sposób odprowadzania ciepła z MK.
7. Dokonać doboru MK oraz narysować szkic rozmieszczenia urządzeń w wyrobiskach.
Uwagi dodatkowe
- obliczenia wykonać za pomocą arkusza kalkulacyjnego MS EXCEL ,
- w przypadku, gdy temperatura powietrza w wyrobiskach chodnikowych przekroczy 28C lub na wylocie ze
ściany będzie niższa od 28C proszę zwrócić się do prowadzącego o korektę danych wejściowych,
- potrzebne współczynniki dobrać z literatury:
[1] Wacławik J., Cygankiewicz J., Knechtel J.: Warunki klimatyczne w kopalniach głębokich,
Poradnik, PAN, Kraków 1995
[2] Czapliński A., Zwolan : Górnictwo, Materiały pomocnicze do ćwiczeń, Lublin 1984.
WSTP TEORETYCZNY DO OBLICZANIA TEMPERATURY POWIETRZA
Temperatura sucha powietrza na podszybiu
ZASTOSOWANO DO OBLICZEC METOD J. WACAAWIKA.
Zgodnie z tą metodą temperatura sucha powietrza na podszybiu szybu wdechowego jest
równa:
.
ć
g
V r cp + qd
-s
ł
ć
Ł ł
ę1- l q* s ś cp
Ts (s) = Tos + s s + exp-
ś
.
ę
l q*
V r cp ś
ę
Ł ł
gdzie:
Tos - średnioroczna temperatura powietrza atmosferycznego, C,
s - gradient geotermiczny, C/m., przy czym:
1
s =
G
ż G - stopień geotermiczny, m/C,
ż s - współrzędna bieżąca, m,
ż l - współczynnik przewodzenia ciepła, W/(m K),
ż q* - bezwymiarowy strumień cieplny, wyznaczany z wzoru:
q* = 2p Ki
ż cp - ciepło właściwe powietrza przy stałym ciśnieniu, cp = cpa = 1005 J/(kg K),
ż g - przyspieszenie ziemskie, g = 9,80665 m/s2,
ż Ki - liczba Kirpiczewa charakteryzująca ochłodzenie się górotworu wyznaczana z nomo-
gramów lub wzorów empirycznych jako funkcja liczb Fouriera i Biota, Ki = f (Fo, Bi),
jeżeli: F0 ł1
0,245 (Fo +2)2 -9
)
1
KiBiĄ = Fo (- Fo,02
1,2 KiBiĄ Bi
Ki =
1,2 Bi + KiBiĄ
jeżeli: 0,001Ł F0 <1
Ki(F0, Bi) = S(1- 0,05 log10 F0 )
gdzie:
ó
A Bi KĄ
S =
ó
A Bi + KĄ
ó
A =1+ 0,02 log10 F0
ż Fo liczba Fouriera dana wzorem:
a t
Fo =
ro2
ż t - czas przewietrzania wyrobiska, s,
1
ż a - współczynnik wyrównywania temperatury, m2/s, równy:
l
a =
cs rs
ż cs - pojemność cieplna skał, J/(kg K),
ż rs - gęstość pozorna skał otaczających wyrobisko, kg/m3,
ż Bi - liczba Biota dana wzorem:
ak ro
Bi =
l
ż ak - współczynnik przejmowania ciepła z górotworu, W/(m2K),
0
ć
wm,8
ak = 3,336
0,2
De
Ł ł
ż V - strumień objętości powietrza, m3/s,
ż r - gęstość powietrza, kg/m3, liczona ze wzoru:
p
r =
Ra TV
ż p - ciśnienie statyczne bezwzględne powietrza w miejscu pomiaru prędkości, Pa, które
można wyznaczyć z przybliżonego wzoru:
H
ć
p =133,3214 po + 8
100
Ł ł
ż po - ciśnienie powietrza na zrębie szybu wdechowego, Tr,
ż H- głębokość szybu liczona od powierzchni ziemi, m,
ż Ra- indywidualna stała gazowa powietrza suchego, Ra = 287,04 J/(kg K),
ż TV - temperatura wirtualna powietrza, K,
TV = (1+ 0,6 x) Ts
Ts = 273,15 + Ts(s)
ż Ts - temperatura sucha powietrza w miejscu pomiaru prędkości, K,
ż Ts(s) - temperatura powietrza w przekroju wylotu szybu wdechowego,C,
ż x - stopień zawilżenia powietrza, kg/kg,
j p
pn
x = 0,622
p - (j p )
pn
ż ppn - ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia, Pa,
ć 17,27 ts. pod
ppn = 610,5 exp
237,3 + ts. pod
Ł ł
Temperatura wilgotna na podszybiu
Wyznacza się z zależności na ciśnienie cząstkowe pary wodnej w postaci:
ć 17,27 tww
pp = 610,5exp - 0,000644 p tsw - tww
( )
Ł 237,3 + tww ł
przy czym:
2
pp = j ppn
ć 17,27 ts
ppn = 610,5 exp
Ł 237,3 + ts ł
gdzie:
ż pp - ciśnienie cząstkowe pary wodnej, Pa,
ż p - ciśnienie cząstkowe pary wodnej w stanie nasycenia w temperaturze ts, Pa ,
pn
ż j - wilgotność względna powietrza, %,
ż ts,tw - odpowiednio temperatury powietrza mierzone termometrem suchym i wilgot-
nym, oC.
PROGNOZOWANIE TEMPERATURY SUCHEJ POWIETRZA W WYROBISKACH GÓRNICZYCH
OBLICZENIA WYKONANO METOD J. VOSSA
Jako dane wyjściowe na dopływie przyjmujemy parametry powietrza na wypływie
wyrobiska poprzedniego. Wyznacza się kolejno:
v Liczbę Fouriera ze wzoru:
ae t
Fo =
ro2
gdzie:
t - czas przewietrzania wyrobiska, s,
ae - ekwiwalentny współczynnik wyrównywania temperatury, m2/s, równy:
le
ae =
cs rs
cs - pojemność cieplna skał, J/(kg K),
rs - gęstość pozorna skał otaczających wyrobisko, kg/m3,
Bi - liczba Biota dana wzorem:
ak ro
Bi =
e le
s
ak - współczynnik przejmowania ciepła z górotworu, W/(m2K),
v Temperaturę suchą powietrza wyznacza się ze wzoru:
ć
e le BKi
s
tsw = tx - (tx - tsd )exp- L
.
m cpar0
a
Ł ł
przy czym :
.
.
ć
r0 . a ( )
q - m g zw - zd
tx = tpm +
za
e le B Ki L
s
Ł ł
gdzie:
t - średnia temperatura pierwotna skał otaczających wyrobisko, C, przy czym:
pm
3
1
t = t + t
( )
pm pd pw
2
t , t - odpowiednio temperatura pierwotna skał w przekroju dopływu i wypływu,
pd pw
C, liczona ze wzoru:
H - Dz
0.
t = t0 + a = 4.65wm8
p k
G
gdzie:
t0 - temperatura skał na głębokości Dz ,C,
G - stopień geotermiczny, m/C,
ro - promień równoważny wyrobiska, m, przy czym:
A
ro = 2
B
es - współczynnik ciepła konwekcyjnego ogrzewającego powietrze suche, równy ilo-
razowi ciepła konwekcyjnego do ciepła całkowitego,
le -ekwiwalentny współczynnik przewodzenia ciepła w wilgotnym masywie
skalnym, W/(m K),
A - pole przekroju, m2,
B - obwód wyrobiska, m.,
L - długość wyrobiska, m.,
cpa- właściwa pojemność cieplna powietrza suchego, cpa = 1005 J/(kgK),
&
ma - strumień masy powietrza suchego, kg/s,
&
&
ma = rd Ad wmd = rd Vd
wm- prędkość średnia powietrza w przekroju, dla którego wyznacza się strumień masy
powietrza, m/s,
zd , zw - odpowiednio wysokości niwelacyjne przekroju dopływu i wypływu wyrobiska,
dla którego wykonuje się prognozę temperatury powietrza, m,
&
qza - zagęszczenie strumienia od dodatkowych zródeł ciepła, W/m, przy czym:
1
&
qza = 0,6 ( 1000 N czs )
z
L
Nz - moc dodatkowych zródeł ciepła, kW,
czs- współczynnik określający jaka część energii z dodatkowych zródeł wpływa na
podwyższenie temperatury mierzonej termometrem suchym,
Prognozowanie temperatury wilgotnej powietrza w wyrobiskach górniczych
Prognozowanie temperatury powietrza mierzonej termometrem wilgotnym w wyro-
bisku górniczym prowadzić możemy dopiero po prognostycznym wyznaczeniu temperatu-
ry mierzonej termometrem suchym.
v Temperaturę wilgotną w wyrobisku górniczym wyznaczamy ze wzoru:
ć
rb + cpwtsd cpa tsw - tsd 1
( ) ć
xw = xd + - 1
rb + cpwtsw rb + cpwtsw e
Ł ł
Ł ł
s
gdzie:
xd - stopień zawilżenia powietrza na dopływie wyrobiska, kg/kg,
xw - stopień zawilżenia powietrza na wypływie z wyrobiska, kg/kg,
4
rb - ciepło parowania wody w termometrze 0C; rb = 2500000 J/kg,
cpw - pojemność cieplna pary wodnej przy stałym ciśnieniu, cpw = 1927 J/(kg K).
v Ciśnienie statyczne bezwzględne powietrza pw na końcu wyrobiska wyznacza się z
przybliżonego wzoru:
rnl
BL
f
2
pw = pd + grn(zw - zd )- wm
8 A3
gdzie:
l - liczba oporu wyrobiska
f
rn - gęstość powietrza dla warunków normalnych, rn = 1,20kg / m3,
DOBÓR MASZYNY KLIMATYZACYJNEJ
Wyznaczenie temperatury powietrza na wlocie do wyrobisk po zastosowaniu jego
chłodzenia
Temperaturę na wlocie do wyrobiska określamy przy założeniu, że temperatura sucha
powietrza w całym wyrobisku nie powinna przekraczać 28C. Zależność na temperaturę su-
chą powietrza na dopływie przedstawia wzór:
(28 - tx )
tsd = + tx
ć
es le B Ki
exp- L
&
ma cpa r0
Ł ł
Wyznaczona z tego wzoru temperatura powietrza tsd będzie temperaturą jaką otrzyma-
my po wymieszaniu strumieni powietrza przepływających przez maszynę klimatyzacyjną i
wyrobiskiem (obok maszyny klimatyzacyjnej).
Wyznaczenie parametrów powietrza na wypływie z maszyny klimatyzacyjnej
Zakłada się, że powietrze wypływające z maszyny klimatyzacyjnej będzie miało wil-
gotność względną j = 100 %. Wobec tego tsMK = twMK. Chcąc wyznaczyć żądane parametry
powietrza na wylocie z maszyny klimatyzacyjnej przyjmuje się wstępnie temperaturę powie-
trza na wypływie z maszyny równą tsMK. Obliczenia prowadzi się iteracyjnie. Oblicza się ko-
lejno:
ż ciśnienie cząstkowe pary wodnej ppd, Pa,
ć 17,27 twd
ppd = 610,5 exp - 0,000644 p (tsd - twd )
237,3 + twd
Ł ł
ż ciśnienie cząstkowe pary wodnej w stanie nasycenia ppnd, Pa,
ć 17,27 tsd
ppnd = 610,5 exp
237,3 + tsd
Ł ł
ż stopień zawilżenia powietrza xd, kg/kg,
ppd
xd = 0,622
p - ppd
ż entalpię 1+x kg powietrza wilgotnego hd, kJ/kg,
5
hd =1,005 tsd + (2500 +1,926 tsd ) xd
ż gęstość powietrza wilgotnego rd , kg/m3,
p (1+ xd )
rd =
461,5(273,15 + tsd )(0,622 + xd )
&
ż strumień masy powietrza wilgotnego md , kg/s,
&
&
md = V rd
&
ż strumień masy powietrza suchego msd , kg/s,
&
md
&
msd =
1+ xd
ż ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia w temperaturze tsw dla powietrza wylotowe-
go z maszyny klimatyzacyjnej ppnw, Pa,
ć 17,27 tsw
ppnw = 610,5 exp
237,3 + tsw
Ł ł
ż stopień zawilżenia powietrza xnw na wylocie z maszyny klimatyzacyjnej dla stanu nasyce-
nia powietrza w temperaturze tsw, kg/kg,
ppnw
xnw = 0,622
p - ppnw
ż entalpia 1+x kg powietrza zamglonego na wylocie z maszyny klimatyzacyjnej hw, kJ/kg,
hw = 1,005tsw + (2500 +1,926tsw) xw + 4,19(xd - xw)tsw
Następnie wyznacza się temperaturę powietrza po zmieszaniu strumieni powietrza pły-
nących przez maszynę klimatyzacyjną i wyrobisko (obok MK).
ż strumień masy powietrza płynącego wyrobiskiem (obok MK) m1, kg/s,
& &)
&
m1 = (Vc -V rd
ż strumień masy powietrza płynącego przez maszynę klimatyzacyjną mMK, kg/s,
&
&
mMK = V rd
ż stopień zawilżenia powietrza xm , kg/kg,
m1 x1 + mMK xMK
xm =
m1 + mMK
ż entalpię powietrza po zmieszaniu strumieni powietrza hm , kJ/kg,
m1 h1 + mMK hMK
hm =
m1 + mMK
Entalpię poszczególnych strumieni liczymy ze wzoru:
h = ha + hw = cpa ts + (rb + cpw ts ) x
gdzie:
ż h - entalpia powietrza wilgotnego, J/(1+x)kg,
ż ha- entalpia powietrza suchego, J/kg,
ż hw- entalpia pary wodnej, J/kg,
ż rb- ciepło parowania wody w temperaturze 0C, rb = 2500000 J/kg,
ż cpw - pojemność cieplna pary wodnej przy stałym ciśnieniu, cpw = 1927 J/(kg K),
ż x - stopień zwilżenia, kg/kg.
6
Temperatura sucha wymieszanego strumienia powietrza:
hm - 2500 xm
tsm =
1,005 + 1,926 xm
Dla wyznaczenia temperatury wilgotnej powietrza twm po zmieszaniu strumieni oblicza
się kolejno:
ż ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu wylotowym ppw, Pa,
p xm
ppw =
0,622 + xm
ż temperaturę wilgotną powietrza tww dla zmieszanych strumieni wyznacza się przy znanych
wartościach p, ppw i tsw z równania:
ć 17,27 tww
ppw = 610,5 exp - 0,000644 p (tsw - tww)
237,3 + tww
Ł ł
W dalszej kolejności porównuje się czy wyznaczona temperatura tsm jest równa tempe-
raturze tsd. Jeżeli temperatury te są różne, to przyjmujemy nową wartość temperatury tsMK na
wylocie z maszyny klimatyzacyjnej i powtarzamy tok obliczeń. Obliczenia kończym, gdy
tsm=tsd. Wyznaczona w ten sposób temperatura tsMK=twMK jest temperaturą szukaną, która po-
zwala wyznaczyć zdolność chłodniczą maszyny klimatyzacyjnej.
Obliczenie zdolności chłodniczej maszyny klimatyzacyjnej
Zdolnością chłodniczą maszyny klimatyzacyjnej jest ilość ciepła, jaką maszyna odbiera
od powietrza w parowniku w jednostce czasu. Dla wyznaczenia zdolności chłodniczej MK
wyznacza się różnicę entalpii powietrza przepływającego przez maszynę dh , kJ/kg,
dh = hd - hw
Zdolność chłodniczą maszyny klimatyzacyjnej wyznacza się ze wzoru:
Q = m dh
sd
gdzie:
ż Q - zdolność chłodnicza maszyny klimatyzacyjnej, kW.
ANALIZA WARUNKÓW KLIMATYCZNYCH
Dla chodnika odstawczego i ściany sprawdzono warunki klimatyczne przed i po zasto-
sowaniu klimatyzowania powietrza. Dla określenia czy w tych wyrobiskach panują odpo-
wiednie warunki klimatyczne zbadano zgodność wyznaczonych dla tych wyrobisk parame-
trów z obowiązującymi w Polsce i na świecie normami. Określono warunki klimatyczne wg
norm:
polskiej,
francuskiej,
Cuprum ,
belgijskiej,
australijskiej,
bułgarskiej,
amerykańskiej,
niemieckiej.
7
OBLICZENIA PROGNOSTYCZNE TEMPERATURY POWIETRZA I ZDOLNOŚCI CHAODNICZEJ MASZYNY
KLIMATYZACYJNEJ
Obliczenia przeprowadzono dla schematu wyrobisk kopalni Kinga przedstawionych na
rys. 1.
chodnik odstawczy
podszybie przekop przewozowy
Rys. 1. Schemat wyrobisk kopalni Kinga dla których prowadzono prognozę tempe-
ratury powietrza
Współczynniki wykorzystane w projekcie zostały dobrane na podstawie literatury [1,3] i
przedstawiono je w poniższych tabelach:
Dla kopalń węglowych:
Nazwa wyrobiska
l e
e s
Chodniki kamienne 5,8 0,35
Chodniki przyścianowe węglo-
we
Ściany prowadzone na zawał 7 0,25
gdy są zainstalowanych MK
Ściany prowadzone na zawał 7 0,15
gdy niema zainstalowanych MK
8
na
a
i
c
ś
y
ow
ol
p
p
ko
e
z
pr
Dla LGOM -u
Rodzaj wyrobiska
l e
e s
Prądy grupowe świeżego po- 4 0,29
wietrz
Roboty eksploatacyjne 2,36 0,29
Współczynnik przewodzenia ciepła l.
Rodzaj skał Górny śląsk Bogdanka LGOM
Zlepieńce i żwirowce 3,4
Piaskowiec gruboziarnisty 3,5 4,0 2,3
Piaskowiec drobnoziarnisty 3,1 2,5
Aupki piaszczyste 2,2
Aupki ilaste 2,1 1,5
Węgiel kamienny 0,6 0,4
Dolomit 2,5
margle miedzionośne 2,5
Ciepło właściwe skał i ich gęstość cs i rs
Rodzaj skał
cs J/(kg K), rs kg/m3,
Zlepieńce i żwirowce 961 2200
Piaskowiec gruboziarnisty 696 2400
Piaskowiec drobnoziarnisty 705 2500
Aupki piaszczyste 850 2550
Aupki ilaste 1000 2600
Węgiel kamienny 439 1300
Dolomit 1001 2600
margle miedzionośne 1962 2800
5.1. Szyb wdechowy podszybie
Do obliczeń prognostycznych temperatury powietrza przyjęto następujące parametry:
Tos = 7,7 C
l = 2,5
cs = 705 J/(kg K)
rs = 2500 kg/m3
l = 0,39012969
f
Zestawienie wyników
Szyb wdechowy podszybie
Gradient geotermiczny, s ,C 0,030303
Współrzędna bieżąca, s, m. 1030
Pole przekroju, A, m2 44,179
Prędkość powietrza, wm., m/s 7
2,87
Bezwymiarowy strumień cieplny, q*
Liczba Fouriera, Fo 20,67608
Liczba Biota, Bi 15,86293
Współczynnik wyrównywania temperatury, a, m2/s 1,42E-06
Promień równoważny wyrobiska, ro, m. 3,75
6,5
Czas przewietrzania, t, lata
9
Liczba Kirpiczewa, Ki 0,46
10,57528
Współczynnik przejmowania ciepła z górotworu, a , W/(m2K)
k
Temperatura wirtualna, TV, K 292,6
Gęstość powietrza, r , kg/m3 1,321
Ciśnienie statyczne powietrza, p, Pa 110976,73
Stopień zawilżenia na wypływie, xw , kg/kg 0,0085
Ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia, ppnd, Pa 2055,21
Ciśnienie cząstkowe pary wodnej, ppd, Pa 1500,30
Temperatura sucha na podszybiu, Ts(s),C 17,94
Temperatura wilgotna na wypływie z szybu, tww,C 14,19
5.2. Przekop przewozowy
Przyjęto następujące parametry:
cs = 705J/(kg K)
r = 2500 kg/m3
s
le = 5,8 W/(mK)
e = 0,35
s
l = 0,04983974
f
Zestawienie wyników
Przekop przewozowy
Temperatura sucha na dopływie, tsd,C 17,94
Temperatura wilgotna na dopływie, twd,C 14,19
tx 40,59
Średnia temperatura pierwotna, tpm,C 38,3
Liczba Fouriera, Fo 112,246
Liczba Biota, Bi 14,411716
Ekwiwalentny współ. wyrównywania temp., ae, m2/s 3,29E-06
Liczba Kirpiczewa, Ki 0,34
15,213
Współczynnik przejmowania ciepła z górotworu, a , W/(m2K)
k
Promień równoważny wyrobiska, ro, m. 1,92
Stopień zawilżenia, x 0,0085
Temperatura wirtualna, TV, K 292,6
Ciśnienie statyczne powietrza na dopływie, p, Pa 110976,733
Ciśnienie statyczne powietrza na wypływie, p, Pa 110976,74
Gęstość powietrza, r , kg/m3 1,321
93,029
&
Strumień masy powietrza suchego, ma
Moc dodatkowych zródeł ciepła, Nz, kW 270
Współczynnik wpływający na podwyższenie temperatury, czs 0,19
13,50
&
Zagęszczenie strumienia ciepła od dodatkowych zródeł ciepła, qza , W/m.
Temperatura sucha na wypływie, tsw, oC 20,98
Temperatura wilgotna na wypływie, tww, oC 16,41
10
5.3. Przekop polowy
Przyjęto następujące parametry:
cs = 850 J/(kg K)
r = 2550 kg/m3
s
le = 5,8 W/(mK)
e = 0,35
s
l = 0,03141409
f
Zestawienie wyników
Przekop polowy
Temperatura sucha na dopływie, tsd,C 20,98
Temperatura wilgotna na dopływie, twd,C 16,41
tx 40,01
Średnia temperatura pierwotna, tpm,C 38,0
Liczba Fouriera, Fo 91,272968
Liczba Biota, Bi 7,479494
Ekwiwalentny współ. wyrównywania temp., ae, m2/s 2,68E-06
Liczba Kirpiczewa, Ki 0,34
9,9869
Współczynnik przejmowania ciepła z górotworu, a , W/(m2K)
k
Promień równoważny wyrobiska, ro, m. 1,52
Stopień zawilżenia, x 0,0107
Temperatura wirtualna, TV, K 296,0
Ciśnienie statyczne powietrza na dopływie, p, Pa 110976,74
Ciśnienie statyczne powietrza na wypływie, p, Pa 111212,08
Gęstość powietrza, r , kg/m3 1,309
34,03
&
Strumień masy powietrza suchego, ma
Moc dodatkowych zródeł ciepła, Nz, kW 200
Współczynnik wpływający na podwyższenie temperatury, czs 0,21
16,47
&
Zagęszczenie strumienia ciepła od dodatkowych zródeł ciepła, qza , W/m.
Temperatura sucha na wypływie, tsw, oC 25,47
Temperatura wilgotna na wypływie, tww, oC 24,17
5.4. Chodnik odstawczy
Przyjęto następujące parametry:
cs = 705J/(kg K)
r = 2500 kg/m3
s
le = 8,1 W/(mK)
e = 0,35
s
l = 0,049839744
f
Zestawienie wyników
Chodnik odstawczy
Temperatura sucha na dopływie, tsd,C 25,47
Temperatura wilgotna na dopływie, twd,C 24,17
11
tx 44,98
Średnia temperatura pierwotna, tpm,C 37,5
Liczba Fouriera, Fo 78,37890
Liczba Biota, Bi 3,08499
Ekwiwalentny współ. wyrównywania temp., ae, m2/s 4,60E-06
Liczba Kirpiczewa, Ki 0,33
6,431702
Współczynnik przejmowania ciepła z górotworu, a , W/(m2K)
k
Promień równoważny wyrobiska, ro, m. 1,36
Stopień zawilżenia, x 0,0140
Temperatura wirtualna, TV, K 301,1
Ciśnienie statyczne powietrza na dopływie, p, Pa 111212,08
Ciśnienie statyczne powietrza na wypływie, p, Pa 111329,70
Gęstość powietrza, r , kg/m3 1,288
15,456
&
Strumień masy powietrza suchego, ma
Moc dodatkowych zródeł ciepła, Nz, kW 340
Współczynnik wpływający na podwyższenie temperatury, czs 0,24
62,77
&
Zagęszczenie strumienia ciepła od dodatkowych zródeł ciepła, qza , W/m.
Temperatura sucha na wypływie, tsw, oC 32,04
Temperatura wilgotna na wypływie, tww, oC 28,68
5.5. Ściana
Eksploatacja prowadzona jest do granic z zawałem stropu.
Przyjęto następujące parametry:
cs = 439 J/(kg K)
r = 1300 kg/m3
s
le = 7 W/(mK)
e = 0,25
s
l = 0,6538
f
Zestawienie wyników
Ściana
Temperatura sucha na dopływie, tsd,C 32,04
Temperatura wilgotna na dopływie, twd,C 28,68
tx 74,20
Średnia temperatura pierwotna, tpm,C 37,2
Liczba Fouriera, Fo 19,016946
Liczba Biota, Bi 4,85681
Ekwiwalentny współ. wyrównywania temp., ae, m2/s 1,23E-05
Liczba Kirpiczewa, Ki 0,48
5,959527
Współczynnik przejmowania ciepła z górotworu, a , W/(m2K)
k
Promień równoważny wyrobiska, ro, m. 1,426
Stopień zawilżenia, x 0,0187
Temperatura wirtualna, TV, K 308,6
Ciśnienie statyczne powietrza na dopływie, p, Pa 111329,70
Ciśnienie statyczne powietrza na wypływie, p, Pa 111447,15
Gęstość powietrza, r , kg/m3 1,258
15,097
&
Strumień masy powietrza suchego, ma
12
Moc dodatkowych zródeł ciepła, Nz, kW 360
Współczynnik wpływający na podwyższenie temperatury, czs 0,28
252
&
Zagęszczenie strumienia ciepła od dodatkowych zródeł ciepła, qza , W/m.
Temperatura sucha na wypływie, tsw, oC 36,25
Temperatura wilgotna na wypływie, tww, oC 32,15
Ponieważ temperatura powietrza w chodniku odstawczym i ścianie przekracza 28C nale-
ży zastosować chłodzenie powietrza za pomocą maszyny klimatyzacyjnej. Zaproponowano
maszynę klimatyzacyjną o działaniu pośrednim, która będzie równocześnie chłodziła powie-
trze w obu wyrobiskach.
5.6. Prognoza temperatury suchej w chodniku odstawczym
Zagadnienie to polega na określeniu temperatury suchej na wylocie z chodnika od-
stawczego, w którym zainstalowana jest maszyna klimatyzacyjna. Aby otrzymać na wylocie z
chodnika odstawczego temperaturę suchą tsw równą 28C, temperatura sucha powietrza po
wymieszaniu strumieni tsp powinna wynosić 19,37C.
5.7. Maszyna klimatyzacyjna w chodniku odstawczym
Ciśnienie cząstkowe pary wodnej ppd, Pa 2920,27
Ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia ppnd, Pa 3256,01
Stopień zawilżenia powietrza xd, kg/kg 0,0168
Entalpia 1+x kg powietrza wilgotnego hd, kJ/kg 68,31
Gęstość powietrza wilgotnego r , kg/m3 1,288
8,586
&
Strumień masy powietrza wilgotnego md , kg/s
8,44
&
Strumień masy powietrza suchego msd , kg/s
Ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia, ppnw, Pa 1595,75
Stopień zawilżenia powietrza na wylocie z maszyny klimatyzacyjnej, xnw, kg/kg 0,0090
Entalpia 1+x kg powietrza zamglonego na wylocie z MK, hw, kJ/kg 37,36
6,869
&
Strumień masy powietrza płynącego wyrobiskiem obok MK, m1, kg/s
8,586
&
Strumień masy powietrza płynącego przez maszynę klimatyzacyjną, mMK , kg/s
Stopień zawilżenia powietrza xm , kg/kg 0,0125
Entalpia powietrza po zmieszaniu strumieni hm , kJ/kg 51,11
Ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu wylotowym ppw, Pa 2188,40
Różnica entalpii powietrza pomiędzy wlotem i wylotem z MK, dh , kJ/kg 30,95
Zdolność chłodnicza maszyny klimatyzacyjnej Q, kW 261,369
Temperatura sucha = wilgotnej na wylocie z MK, tswMK=twwMK,C 13,98
Temperatura sucha wymieszanego strumienia powietrza, tsm,C 19,37
Temperatura wilgotna powietrza dla zmieszanych strumieni, twm, oC 18,05
Temperatura sucha na wypływie, tsw,C 28,0
Temperatura wilgotna na wypływie, tww,C 21,01
5.8. Prognoza temperatury suchej na ścianie
Polega to na określeniu temperatury suchej na wylocie ze ściany, do której dopływa po-
wietrze chłodzone wcześniej. Temperatura sucha na dolocie do maszyny klimatyzacyjnej wy-
13
nosi 28C, wilgotna 13,98C. Aby otrzymać na wylocie ze ściany temperaturę suchą równą
28C, temperatura sucha wymieszanych strumieni powinna wynosić 19,37C.
5.9. Maszyna klimatyzacyjna na ścianie
Ciśnienie cząstkowe pary wodnej ppd, Pa 1986,19
Ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia ppnd, Pa 4764,04
Stopień zawilżenia powietrza xd, kg/kg 0,0113
Entalpia 1+x kg powietrza wilgotnego hd, kJ/kg 56,96
Gęstość powietrza wilgotnego r , kg/m3 1,275
8,50
&
Strumień masy powietrza wilgotnego md , kg/s
8,41
&
Strumień masy powietrza suchego msd , kg/s
Ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia, ppnw, Pa 2177,20
Stopień zawilżenia powietrza na wylocie z maszyny klimatyzacyjnej, xnw, kg/kg 0,0124
Entalpia 1+x kg powietrza zamglonego na wylocie z MK, hw, kJ/kg 50,30
6,800
&
Strumień masy powietrza płynącego wyrobiskiem obok MK, m1, kg/s
8,500
&
Strumień masy powietrza płynącego przez maszynę klimatyzacyjną, mMK , kg/s
Stopień zawilżenia powietrza xm , kg/kg 0,0119
Entalpia powietrza po zmieszaniu strumieni hm , kJ/kg 53,26
Ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu wylotowym ppw, Pa 2092,39
Różnica entalpii powietrza pomiędzy wlotem i wylotem z MK, dh , kJ/kg 6,66
Zdolność chłodnicza maszyny klimatyzacyjnej Q, kW 56,015
Temperatura sucha = wilgotnej na wylocie z MK, tswMK = twwMK,C 18,86
Temperatura sucha wymieszanego strumienia powietrza, tsm,C 22,87
Temperatura wilgotna powietrza dla zmieszanych strumieni, twm, oC 19,66
Temperatura sucha na wypływie, tsw,C 28,0
Temperatura wilgotna na wypływie, tww,C 21,37
6. Sprawdzenie norm klimatycznych
Przed zastosowaniem klimatyzacji tylko w chodniku odstawczym i na ścianie nie są
spełnione normy klimatyczne. Praca w tych wyrobiskach jest zabroniona. Norma polska do-
puszcza wykonywanie pracy w tych wyrobiskach jedynie w czasie akcji ratowniczych.
Chodnik odstawczy Ściana
Normy
Przed klimatyza- Po zastosowaniu Przed klimatyza- Po zastosowaniu
cją klimatyzacji cją klimatyzacji
polska praca zabroniona praca 8 h praca zabroniona praca 8 h
francuska praca niemożliwa praca 8 h praca niemożliwa praca 8 h
cuprum praca zabroniona praca 8 h praca zabroniona praca 8 h
belgijska praca zabroniona praca 8 h praca zabroniona praca 8 h
australijska praca zabroniona praca 7,5 h praca zabroniona praca 7,5 h
bułgarska praca zabroniona praca 8 h praca zabroniona praca 8 h
amerykańska praca zabroniona praca 8 h praca zabroniona praca 8 h
niemiecka praca zabroniona praca 8 h praca zabroniona praca 8 h
14
7. Szkic rozmieszczenia urządzeń klimatyzacyjnych w wyrobiskach
1. chłodnica wody chłodzącej skraplacz
2. tama z przejściem dla ludzi i oknem regulacyjnym
3. maszyna klimatyzacyjna
4. chłodnica powietrza (chłodziarka) 214,5 kW
5. chłodnica powietrza (chłodziarka) 3,28 kW
LITERATURA:
1. Wacławik J., Cygankiewicz J., Knechtel J. : Poradnik Warunki klimatyczne w kopal-
niach głębokich , PAN, Kraków 1995.
2. Holek S. Opracowanie potencjału ruchu wilgoci i opartych na nich metod prognozowa-
nia mikroklimatu wyrobisk górniczych
3. Z. Nędza, F. Rosiek Wentylacja kopalń , Wrocław 1981
4. A. Czapliński, Zwolan Górnictwo, Materiały pomocnicze do ćwiczeń , Lublin 1984r.
15
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
E Solik Heliasz Projekt pozyskania energii z wód zlikwidowanej kopalni węgla kamiennegoprojekt koncepcyjny kopalniSystemy klimatyzacyjne projekt BILANSSystemy klimatyzacyjne projekt DOBÓR URZĄDZEŃKlimatyzatorklimatPaliwa kopalneKlimatyzator Panasonic CS 80T51HE (2)43 06 US Wentylacja i klimatyzacjapowietrzno wodne systemy klimatyzacyjnebudowa zasady uzywania i serwisowanie klimatyzacji samochodowejtoyota land cruiser halas z klimatyzacjiwięcej podobnych podstron