Zestaw zadań na egzamin z przedmiotu

Wentylacja i pożary I

1. Na wlocie i wylocie z przekopu zmierzono psychrometrem Assmana temperatury suchą i wilgotną powietrza. Wynoszą one odpowiednio t_sd = 15°C, t_wd = 13 °C, t_sw = 27°C, t_ww = 25 °C. Zmierzone barometrem precyzyjnym ciśnienie powietrza wynosi p = 800 Tr. Obliczyć przyrost wilgotności względnej i zawartości wilgoci w powietrzu.

2. Przez kopalnię przepływa
= 12000 m³/min powietrza. Temperatury suche i wilgotne pomierzone na wlocie do kopalni węzeł 1) i na wylocie z wentylatora (węzeł 2) wynoszą odpowiednio: t_s1 = 12°C, t_w1 = 8 °C, t_s2 = 22°C, t_w2 = 21,6°C.

Obliczyć, ile wody w postaci pary jest wynoszone z kopalni przez powietrze w ciągu 1 godziny. Ciśnienie barometryczne wynosi 755 mm Hg.

3. Zmierzono parametry powietrza wpływającego do szybu wdechowego. Wynoszą one: t_s0 = 12°C, t_w0 = 8 °C, p₀ = 1000 hPa, z₀ = 170 m. Ile będzie wynosić wilgotność względna, właściwa i gęstość powietrza na podszybiu tego szybu jeśli zmierzono: t_s1 = 19°C, p₁ = 1090 hPa, z₁ = -850 m.

Przyjąć, że przyrost stopnia zawilżenia przypadający na 100 m szybu wynosi Δx = 0,00045 kg/kg.

4. Zmierzone w chodniku nadścianowym parametry powietrza wynoszą: t_s = 33°C, t_w = 29 °C, p = 1120 hPa. Obliczyć: prężność pary wodnej, wilgotność względną i właściwą, ciężar właściwy, gęstość powietrza oraz jego entalpię.

5. Z chodnika o przekroju poprzecznym A₁ = 3 m² prąd powietrza o strumieniu
= 24 m³/s wpływa do komory o przekroju poprzecznym A₂ = 12 m². Obliczyć straty energii na skutek nagłego rozszerzenia przekroju poprzecznego wyrobiska. Przyjąć, że dla tego przypadku liczbę oporu miejscowego można wyznaczyć z zależności
. Gęstość powietrza wynosi 1,28 kg/m³.

6. Jaki jest otwór równoznaczny kopalni przedstawionej na rys. l jeśli parametry punktu pracy wentylatora głównego wynoszą:

= 2000 N/m²;
= 10000 m³/min.

Rys.1

7. Z siecią wentylacyjną pokazaną na rys. 2 współpracuje wentylator główny, którego charakterystyka dana jest równaniem:

gdzie
= 2000 J/m³ R_w = 0,01 kg/m⁷

Znaleźć rozpływ powietrza w tej sieci

8. Opory bocznic sieci z rys. 3. wynoszą: R₁ = 0,2 kg/m⁷, R­₂ = 1,0 kg/m⁷, R­₃ = 0,25 kg/m⁷,

R₄ = 0,16 kg/m⁷, R₅ = 0,1 kg/m⁷. Jaki opór R_t musi mieć tama regulacyjna znajdująca się w bocznicy 3 - 4, aby strumień objętości w bocznicy 2 - 3 był równy zeru (
)?

9. Jakie musi być minimalne pole kanału wentylacyjnego jeśli w szybie o średnicy 6 m wykorzystane dla przepływu powietrza będzie 80 % jego przekroju.

UWAGA! Uwzględnić, że straty zewnętrzne powietrza są zgodne z przepisami. Przyjąć ponadto, że prędkość powietrza w kanale nie powinna przekraczać 15 m/s, a w szybie 12 m/s.

10. Wyznaczyć strumień objętości powietrza przepływający przez kopalnię (rys.5) i parametry wentylatora pracującego w tej sieci jeśli uszczelnimy zrąb szybu tak, że opór zamknięcia szybu R_sz wzrośnie dwukrotnie. Sieć wentylacyjną w czasie obliczeń traktować jak sieć pasywną.

DANE:

Charakterystyka wentylatora dana jest równaniem:

gdzie: l_vo = 2000 J/m³, R_w = 0,2 kg/m⁷,
= 20 m³/s. Straty zewnętrzne powietrza wynoszą 10% i są równe 15 m³/s. Opór kanału wentylacyjnego R_kn­ = 0,022 kg/m⁷

Rys. 5

11. Jakie są parametry wentylatora głównego o charakterystyce danej równaniem
    jeśli przepustowość szybu jest w pełni wykorzystana (w_m = 12 m/s), a straty zewnętrzne powietrza wynoszą 10%. Szyb ma średnicę 7 m, przy czym wykorzystane dla przepływu powietrza jest 85 % powierzchni szybu.

Dane:

R_w = 0,05 kg/m⁷,
= 30 m³/s, l_vo = 3000 N/m²

12. Wyznaczyć jakie należy zastosować połączenie dwóch wentylatorów głównych jeśli charakterystyka każdego z nich dana jest równaniem
    . Opór sieci R_fs = 0,26 kg/m⁷.

13. Opory bocznic 1-3, 2-4, 3-4, i 1-2 wynoszą odpowiednio R_1-3 = R₁ = 3,0 kg/m⁷, R_2-4 = R₂ = 4,0 kg/m⁷, R_3-4 = R₃ =1,03 kg/m⁷i R_1-2 = R₄ = 0,02 kg/m⁷. Jaki jest opór R_k bocznicy 2-3 (łącznie z istniejącą w niej śluzą wentylacyjną) i jakie są ucieczki powietrza
    w tej bocznicy?

=11,0 m³/s Rys. 8

14. Jaki powinien być opór bocznicy 2-3 (łącznie z oporem śluzy) w zadaniu 8, żeby zlikwidować straty powietrza przez śluzę?

15. Dla wyznaczenia oporu wyrobiska przeprowadzono stosowne pomiary. Zmierzono jednocześnie ciśnienie na początku i końcu wyrobiska dwoma barometrami precyzyjnymi. Trzeci barometr był zainstalowany na powierzchni obok szybu wdechowego. Wyniki pomiarów wynoszą:

po = 741,8 Tr wo = 0,2 m/s zo = 120 m tso = 14,6 °C two = 13,4 °C

p1 = 802,8 Tr w1 = 2,8 m/s z1 = -810 m ts1 = 25,0 °C tw1= 23,2 °C A1= 8,4 m^2

p2 = 800,2 Tr w2 = 2,7 m/s z2 = -795 m ts2 = 26,2 °C tw2 = 25,2 °C A2 = 8,4 m^2

Długość wyrobiska wynosi 1200 m.

Wyznaczyć:

• opór właściwy w kg/m⁷_,

• opór normalny w kg/m⁷,

• współczynnik oporu,

• liczbę oporu,

• opór 100 m wyrobiska,

• dyssypację energii,

• depresję naturalną,

• spadek potencjału aerodynamicznego,

• potencjał aerodynamiczny w przekroju dopływu i wypływu bocznicy.

16. Wyznaczyć gęstość powietrza kopalnianego mając dane:

p = 1010 hPa, t_s= 24.6 °C,
= 0,78,
= 0,19,
= 0,02,
= 0,01.

17. Wyznaczyć opór tamy regulacyjnej umieszczonej w wyrobisku o przekroju A = 9,2 m² w której wykonano okienko o wymiarach 0.3 x 0.5 m.

18. Wyznaczyć drzewo i antydrzewo sieci wentylacyjnej przedstawionej na rys. 31 oraz znaleźć bazę oczek niezależnych.


Rys. 31

19. Dla sieci wentylacyjnej przedstawionej na rys 1 wyznaczyć:

1. opór bocznicy 1-2,

2. spiętrzenie wentylatora nr 1 jeśli przyjmie się, że opór bocznicy 0-1 jest równy
   = 0.08 kg/m⁷.

c) wykazać w którym kierunku będą zachodzić straty powietrza między węzłami 5 i 7.




Na rys 1. opór bocznicy 3-4 (którą płynie strumień równy 15 m³/s ) wynosi R_3-4 = 1,3889 kg/m⁷. Ponadto opór bocznicy 2-6 wynosi
= 0,1 kg/m⁷, a bocznicy 1-6
= 0,7 kg/m⁷.

20. Dla sieci przedstawionej na rys F znaleźć:

1. warunek zatrzymania prądu powietrza w bocznicy 2-3 jeżeli
   . Warunek powinien mieć postać:
   ,

2. o ile musi być większe spiętrzenie wentylatora
   , żeby w bocznicy 2-4 płynęło dwa razy więcej powietrza niż w bocznicy 2-3, jeśli opory bocznic wynoszą:


= 0,15 kg/m⁷,
= 0,1 kg/m⁷,
= 0,1 kg/m⁷.




21. Obliczyć ile powietrza będzie dopływać do przodka wyrobiska ślepego przewietrzanego wentylacją lutniową ssącą oraz jaka powinna być minimalna wydajność prądu opływowego z którego przewietrzany jest ten przodek, jeśli:

• charakterystyka wentylatora lutniowego w interesującym nas zakresie jest dana równaniem;
  = 820 -10
  ,

• dane wyrobiska; L=500m, A=8,4 m²,

dane lutniociągu; lutniociąg szczelny, średnica D=600mm, r_fl =0,186 kg/m^8.

22. Dla sieci przedstawionej na rysunku A mamy dane:

• strumień objętości powietrza przepływający przez sieć
  = 100 m³/s,

• otwory równoznaczne bocznic 3 i 4 wynoszą:
  = 5 m²,
  = 4 m²,

• otwór równoznaczny bocznicy nr 1 (rys. A)
  = 3 m²,

• dla bocznicy 2 mamy dane:

• współczynnik oporu wyrobiska
  = 0,015 Ns²/m⁴,

• długość wyrobiska L = 500 m,

• wyrobisko ma przekrój prostokątny 3 × 4 m.


Rys. A

1. w którą z bocznic należy wstawić tamę regulacyjną żeby odwrócić proporcje rozpływu powietrza (tzn. żeby
   było równe dotychczasowemu
   , a
   dotychczasowemu
   ),

2. jaka powinna być średnica okienka w tej tamie,

3. jaki wpływ będzie miało odwrócenie proporcji przepływu na dyssypację energii w tej sieci.

23. Dla sieci przedstawionej na rys E mamy dane: A_e2 = 3m², A_e1 = 4m², A_e3 = 2m², A_e5 = 5m²,
    = 100 m³/s.

1. Jaki będzie rozpływ powietrza w sieci jeśli dla bocznicy 4 mamy dane:
   = 0,015 Ns²/m⁴, L=500m, A=3x4m=12m².

2. Jakiej regulacji należy dokonać żeby żądane strumienie w bocznicach 2 i 4 uległy zamianie, tzn. dotychczasowe
   było równe
   , a dotychczasowe
   było równe
   . Przeprowadzona regulacja nie powinna zmienić ilości powietrza płynącego przez sieć oraz spiętrzenia wentylatora pracującego w tej sieci.

3. Podać parametry regulatorów.

Uwaga - charakterystyka wentylatora jest linią poziomą.




Rys. E

24. Wyznaczyć opór wypadkowy połączenia równoległego dwóch bocznic
    jeśli mamy dane:

• otwór równoznaczny bocznicy nr 1 (rys. R)
  = 1 m²,

• dla bocznicy 2 mamy dane:

• współczynnik oporu wyrobiska
  = 0,015 Ns²/m⁴,

• długość wyrobiska L = 500 m,

• wyrobisko ma przekrój prostokątny 3 × 4 m.


Rys. R

---