AEROLOGIA GÓRNICZA
Ćwiczenie nr 4 Wyznaczenie zmian wilgotności powietrza
Kierunek TPEZ		Grupa I	Marcin Filipczuk Michał Jawiarczyk	Ocena

WPROWADZENIE

Celem ćwiczenia jest określenie efektu nawilżania, osuszania powietrza oraz zmian entalpii powietrza przepływającego przez wkładkę z soli kamiennej.

Podczas przepływu powietrza wyrobiskami wykonanymi w górotworze zachodzi wiele procesów, zmieniających jego parametry. Istotny wpływ ma wymiana ciepła i wilgoci między ociosami wyrobiska a płynącym powietrzem.

Podczas przepływu powietrza przez wyrobiska wykonane w złożu soli następuje zmiana jego parametrów termodynamicznych. Duże znaczenie ma w tym przypadku:

• skład chemiczny danego złoża soli

• temperatura ociosów wyrobiska

• temperatura samego powietrza

• zawartość wilgoci w powietrzu

• ciśnienie

Wymienione czynniki wpływają na zmiany temperatury i zawartości wilgoci w powietrzu kopalnianym.

PRZEBIEG ĆWICZENIA

Przed i za wkładką solną (S) umieszczone zostały termometry suchy i wilgotny - T₁ i T₂ oraz rurka Prandtla (R) połączona z U-rurką (U₁).

Ćwiczenie składa się z dwóch części. Pierwsza polega na osuszaniu, a druga na nawilżaniu powietrza przepływającego przez wkładkę soli kamiennej. W czasie trwania ćwiczenia dokonuje się pomiarów:

1. jednorazowo

• temperatury suchej i wilgotnej na stanowisku pomiarowym,

• ciśnienia atmosferycznego,

2. sześciokrotnie w odstępach 5-minutowych,

• temperatury suchej i wilgotnej przed i za wkładką,

• ciśnienia dynamicznego na U-rurce.

ZESTAWIENIE WYNIKÓW POMIARÓW I OBLICZONYCH WIELKOŚCI.

Zestawienie wyników pomiarów parametrów termodynamicznych powietrza.

Lp.

Temperatura powietrza na stanowisku pomiarowym ^oC

Ciśnienie powietrza P [N/m^2]

Temperatura powietrza, ^oC

Ciśnienie dynamiczne [N/m^2] Δpd

Uwagi

przed wkładką

za wkładką

sucha

wilgotna

sucha

wilgotna

sucha

wilgotna

Efekt osuszania powietrza

1. 23 16,2 1005 21,5 18 23,3 17,8 215,82 2. 21,5 18 22,6 17,9 215,82 3. 21,5 18 22,8 17,9 206,21 4. 21,5 18 22,6 18 215,82

Efekt nawilżania powietrza

1. 23 17,5 23,4 16,8 215,82 2. 23 17 23,6 16,8 215,82 3. 24,1 17 23,8 17 215,82 4. 24,1 17,2 23,9 17 215,82

Z przeprowadzonych pomiarów należy określić:

1. ubytek i przyrost wilgotności powietrza przepływającego przez wkładkę z soli kamiennej,

2. wzrost i obniżenie entalpii powietrza wilgotnego przepływającego przez wkładkę.

Wykorzystane wzory:

Do obliczenia gęstości powietrza

[kg/m³]

Gdzie: T - temperatura bezwzględna gazu = 273 [K]

p - ciśnienie gazu [Pa]

p_w- ciśnienie pary wodnej [Pa]

Do obliczenia prędkości maksymalnej powietrza

[m/s]

Do obliczenia prędkości maksymalnej w przekroju rury pomiarowej

[m/s]

Do obliczenia prężności pary wodnej nasyconej p_wn(t_m) i p_wn(t_s)

[N/m²]

gdzie: T= t+273

Do obliczenia stałej psychometrycznej

Do obliczenia wilgotności powietrza przed i za wkładką solną

-względną

-właściwą

Do obliczenia przyrostu wilgotności powietrza przy przejściu przez wkładkę

Δϕ = ϕ_z- ϕ_p

Δx = x_z - x_p

Do obliczenia entalpii przed i za wkładką solną

i = 1,005*t_s + (1,926*t_s + 2500)*x

oraz przyrost entalpii

Δi = i_z - i_p

Do obliczenia przepływu powietrza

Q = 4,01 * 10 ^-4 * v_max

Parametry na stanowisku pomiarowym: Temperatura sucha ts = 23^o C Temperatura wilgotna t­w = 16,2 ^o C Ciśnienie barometryczne p=720 mmHg Gęstość powietrza p =1,28 kg/m^3 Prędkość maksymalna powietrza v= 50.3 m/s Prędkość maksymalna w przekroju vmax2= 2.60 m/s Stała psychometryczna Ap= 67,596

Lp.	Parametry powietrza przed wkładką								Parametry powietrza za wkładką								Zmiany wilgot.			Zmiany entalpii Δi kJ/kg
		Prężność powiet. N/m^2			wilgotność			Entalpia ip kJ/kg		Prężność powiet. N/m^2			wilgotność		Entalpia iz kJ/kg			Δϕ %	Δx kg/kg
		Etm		Ets	ϕp %	xp kg/kg						Etm	Ets										ϕz %	xz kg/kg
Osuszanie powietrza
1 2 3 4 5 6		1932,4 1923,4 1923,4 1947,9 2023,3 2075,0	2791,0 2964,7 3018,6 3147,7 3204,5 3301,2	0,789 0,754 0,743 0,729 0,749 0,752		0,183 0,173 0,171 0,169 0,183 0,189	489,9 466,8 460,0 457,5 492,5 509,6	1923,4 1960,3 1960,3 2049,0 2075,0 2181,8		2674,8 2825,0 3000,5 3185,5 3147,7 3185,5		0,813 0,796 0,762 0,762 0,778 0,807	0,190 0,189 0,180 0,189 0,197 0,219	506,3 506,2 482,9 509,2 528,6 584,9		0,024 0,42 0,018 0,033 0,029 0,055			0,006 0,015 0,009 0,020 0,014 0,029			16,36 39,33 22,87 51,58 36,09 75,25
Nawilżanie powietrza
1 2 3 4 5 6		2181,8 2101,2 2101,2 2101,2 2154,6 2209,2	2626,2 2181,8 2114,5 2101,2 2154,6 2209,2	0,907 0,980 0,998 1 1 1		0,253 0,266 0,272 0,273 0,282 0,291	666,2 695,3 708,6 711,3 734,5 758,6		2322,0 2181,8 2127,8 2101,2 2181,8 2209,2		2658,5 2351,0 2237,0 2209,2 2265,0 2322,0	0,935 0,962 0,974 0,974 0,981 0,975	0,285 0,273 0,268 0,264 0,279 0,282	747,8 713,8 701,3 690,0, 730,1 736,6	0,028 -0,017 -0,022 -0,025 -0,018 -0,024			0,031 0,006 -0,003 -0,008 -0,002 -0,009			81,59 18,54 -7,30 -21,33 -4,46 -21,96

WNIOSKI

OSUSZANIE WKŁADKI SOLNEJ

W przypadku osuszania wkładki solnej wraz z upływem czasu przed wkładką zarejestrowano mało znaczący zmianę wilgotności właściwej, mały wzrost wilgotności względnej oraz wzrost entalpii.

Takie samą relację obserwujemy za osuszaną wkładką solną.

NAWILŻANIE WKŁADKI SOLNEJ

W przypadku nawilżania wkładki solnej wraz z upływem czasu przed wkładką zarejestrowano mały wzrost wilgotności względnej i właściwej oraz wzrost entalpii.

Natomiast za wkładką solną obserwuje się spadek wilgotności właściwej i względnej oraz spadek entalpii.

---