Laboratorium wentylacji i pożarów	Rok: IV Grupa: 1/1
Wydział: Górnictwa i Geoinżynierii	Temat ćwiczenia: Wyznaczanie współczynnika szczelności lutni ciągu.	Data wykonywania: 18 grudnia 2011
Kierunek: Górnictwo i Geologia	Zespół w składzie: Łukasz Sowa Kamil Kowalczyk

1. Wstęp teoretyczny

Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika szczelności „k:” lutnociągu.
Przebieg ćwiczenia

Dla zadanej wydajności wentylatora wykonuje się pomiar ciśnienia dynamicznego (odczytywany na manometrze skośnym) oraz ciśnienia statycznego (odczytywanego na U-rurce) na odcinkach pomiarowych p₀ i p_1­. Następnie dołącza się dodatkowe odcinki pomiarowe i dokonuje się pomiaru ciśnień na odcinkach p₀, p₁,_­ p₂, p_3, p_4.

Lutniociąg - składowa część wentylacji kopalnianej w postaci przewodu, którym przepływa powietrze bądź odpływają gazy szkodliwe dla pracującej w ślepym wyrobisku załogi. Średnica lutniociągów zawiera się w granicach od 600 do 1200mm. Przy pomocy stosowania urządzenia rewersyjnego lub zmiany kierunku obrotu wirnika wentylatora można osiągnąć wentylacje ssącą, tłoczącą lub kombinowaną. Schematy poniżej.

Rys.1. Schemat wentylacji ssącej wyrobiska ślepego.

Rys.2. Schemat wentylacji tłoczącej wyrobiska ślepego.

Rys.3. Schemat wentylacji kombinowanej wyrobiska ślepego.

2. Wzory

1. 1mm H_2 O = 9, 81 [Pa]

2. Δp = ρ_alko * 9, 81 * Δh * n [Pa]

3. $V_{\text{sr}} = 0,817\sqrt{\frac{2\Delta p_{d}}{\rho}\ }\ $[m/s]

4. Q = 9, 621 * 10⁻⁴ * V_sr [m³/s]

5. p_c = Δp_d + Δp_st  [Pa]

6. $p = \frac{Q_{o}}{Q_{w}}\ $ [-]
   Q_w – wydatek powietrza na odcinku pomiarowym P_o
   Q_o – wydatek powietrza na odcinku pomiarowym kolejno: P₁, P₂ P₃ P₄

7. $k = \sqrt{\frac{2a^{3}}{L^{3}*r}}$ [m³/N^0,5s]
   L – odległość [m]
   r – jednostkowy opór lutniociągu [Ns²/m⁹]

3. Obliczenia

Temperatura sucha, t_s = 21,6°C
Temperatura wilgotna, t_w = 15,2°C
Ciśnienie powietrza, p = 962,96 hPa

n= 0,5 [-]
r = 50 [Ns²/m⁹]

Obliczenie gęstości powietrza na stanowisku pomiarowym

P_w = P_wn(P,tw) – A_w*P*(t_s-t_w) [Pa]
A_w = 0,000678(1+0,00115*t_w)= 6,9*10^-4 [Pa]
$P_{\text{wn}} = 6,112*\exp\left( \frac{17,62*t_{w}}{273,15 + t_{w}} \right) = 15,47$ [Pa]

$P_{\text{wts}} = 6,112*\exp\left( \frac{17,62*t_{s}}{273,15 + t_{s}} \right) = 22,23$ [Pa]

P_w = 15, 47 − 6, 9 * 10⁻⁴ * 991, 27(21,6−15,2) = 11, 1 [Pa]

$$\rho = \frac{0,003483*(99127 - 0,378*1110)}{273,15 + 21,6} = 1,17\ \frac{\text{kg}}{m^{3}}$$

Zestawienie wyników pomiarów i obliczonych wielkości

Lp.	Wielkości zmierzone	Wielkości obliczone / odczytane z wykresu
	Δppd	Δpst
	mm H2O/Hg	Pa
Wzór	(1/2)
p0	145	1422,45
p0-p1	125	551,81
p1-p2	65	286,94
p2 -p3	60	264,87
p3-p4	45	198,65

4. Wykresy

5. Wnioski

Przeprowadzone pomiary i obliczenia potwierdzają zależność współczynnika szczelności i ciśnienia od długości lutnociągu - wraz z wydłużeniem długości lutnociągu dochodzi do coraz większego spadku ciśnienia. Jest to spowodowane powstawaniem nieszczelności związanych z użytkowaniem.

Spadek ciśnienia może mieć istotny wpływ na dostarczenie niewystarczającej ilości powietrza do wyrobiska ślepego. Dlatego należy stosować wentylatory o wysokiej mocy, stacje pośrednie, a także konserwować lutnie.

Ponadto zauważa się, że wraz ze wzrostem długości lutnociągu, maleje jego współczynnik szczelności. Według założeń teoretycznych współczynnik ten powinien wzrastać, jednak występujące nieszczelności pomiarowe, oraz duże spadki ciśnienia mają istotny wpływ na zupełnie odwrotne zjawisko.