Akademia Górniczo-Hutnicza
im. Stanisława Staszica
w Krakowie

Sprawozdanie nr 5

Wyznaczanie szczelności lutniociągu

Wykonali:

CICHY PAWEŁ

DYLĄG BARTŁOMIEJ
FILUŚ JACEK
TOMALA KRYSTIAN

Wydział Górnictwa i Geoinżynierii,

GiG, Rok IV, Grupa 1

1. Wprowadzenie

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z problemami przewietrzania wyrobisk ślepych w kopalniach. W trakcie drążenia wyrobiska ślepe przewietrzane są za pomocą lutniociągu i wentylatora wymuszającego w nim przepływ powietrza. Zadaniem instalacji lutniociągowej jest doprowadzenie do miejsca pracy. odpowiedniej ilości powietrza. Ilość ta powinna zapewnić rozrzedzenie i wymieszanie gazów wydzielających się ze skał oraz gazów do koncentracji nie stwarzającej zagrożenia, jak również zapewnić utrzymanie w wyrobisku właściwych warunków klimatycznych.

Przy dodatniej różnicy ciśnień w lutniociągu p i wyrobisku p_o (p – p_o>0) powietrze wypływa przez nieszczelności do wyrobiska, a przy różnicy ujemnej (p – p_o<0) powietrze dopływa z wyrobiska do lutni. W obu przypadkach ilość przepływającego powietrza przez wentylator Q_w musi być sumą wymaganej ilości powietrza w przypadku Q_o i ilości Q_s przepływającej przez nieszczelności na całej długości lutniociągu.

Przewietrzanie lutniociągami kombinowane

Gdy chodzi o warunki pracy w przodku i usunięcie z niego szkodliwych gazów w możliwie najkrótszym czasie, wówczas należy zastosować przewietrzanie tłoczące. Jeżeli zaś chodzi o stworzenie możliwie najkorzystniejszych warunków w całym wyrobisku ślepym, to lepsze jest przewietrzanie ssące. W celu wykorzystania korzystnych stron obu sposobów przewietrzania stosuje się sposoby kombinowane.

Wentylację kombinowaną, tj. początkowo po odstrzeleniu w przodku ssącą, a następnie tłoczącą uzyskać można przez:

• zmianę kierunku obrotów wirnika wentylatorów osiowych,

• zastosowanie urządzenia rewersyjnego,

• zastosowanie dwóch wentylatorów oraz manewrowanie odpowiednimi zasuwami.

Rys.1. Schemat wentylacji ssącej wyrobiska ślepego

Rys.2. Schemat wentylacji tłoczącej wyrobiska ślepego

Rys.3. Schemat wentylacji kombinowanej wyrobiska ślepego

1. Przebieg ćwiczenia

W celu wyznaczenia współczynnika szczelności zwiększamy długość przewodu nieszczelnego. Przewód nieszczelny składa się z 4 elementów o jednakowej długości i średnicy oraz oporze jednostkowym.

Do wyznaczenia współczynnika szczelności przewodu nieszczelnego wyznaczyliśmy ciśnienie dynamiczne i statyczne na odcinkach pomiarowych P₀ i P₁ przy połączeniu dla pierwszego odcinka. Następnie dołączyliśmy odcinek 2 i dokonaliśmy pomiaru ciśnień na odcinkach P_0, P_1, P_2. Pomiary powtórzyliśmy analogicznie dla 3 i 4 odcinka.

Parametry powietrza na stanowisku:

=1,15

1. Opracowanie wyników pomiaru

Opracowanie wyników pomiaru polega na wyznaczeniu następujących wielkości:

1. gęstość powietrza na stanowisku pomiarowym.

2. średniej prędkości przepływu powietrza:

3. wydatku objętościowego przepływu powietrza:

4. ciśnienia całkowitego w punkcie pomiarowym:

5. współczynnika strat powietrza w przewodzie nieszczelnym:

gdzie:

Q_w – wydatek powietrza na odcinku pomiarowym P_o

Q_o – wydatek powietrza na odcinku pomiarowym kolejno: P₁, P₂ P₃ P₄

1. współczynnika a

2. współczynnika szczelności k

Obliczenia:

lp	Wielkość, Wymiar	Odcinek pomiaru	Odcinek przewodu
			p1 - p0
1	Ciśnienie dynamiczne Δpd [^N/m^2]	p0	1618,65
		p1	344,33
		p2
		p3
		p4
2	Ciśnienie statyczne pst [^N/m^2]	p0	2550,60
		p1	882,9
		p2
		p3
		p4
3	Prędkość średnia vśr [^m/s]	p0	43,35
		p1	19,99
		p2
		p3
		p4
4	Wydatek przepływu powietrza Q [m^3/s]	p0	0,0417
		p1	0,0192
		p2
		p3
		p4
5	Ciśnienie całkowite w przekroju pc [^N/m^2]	p0	4169,25
		p1	1227,23
		p2
		p3
		p4

4	Współczynnik strat powietrza p	p	0,4604	0,3753	0,3168	0,1608
5	Współczynnik a	a	1,20	1,30	1,35	1,50
6	Współczynnik szczelności k [m^3/N^1/2*s]	k	2,6290	1,0481	0,6037	0,04593

Wykresy:

Na wykresach zostały przedstawione:

• zmiana ciśnienia całkowitego wzdłuż przewodu nieszczelnego

• zmiana współczynnika nieszczelności wzdłuż przewodu nieszczelnego

Wnioski:

Jak wynika z obliczeń i załączonych wykresów w wyniku nieszczelności lutniociągu zmieniają się parametry powietrza transportowanego tym lutniociągiem. Wraz z rosnącą długością lutniociągu spada nam ciśnienie, wzrasta współczynnik nieszczelności oraz spada wydatek. Spadek wydatku może być niebezpieczny w szczególności w kopalniach podziemnych gdzie używane są instalacje lutniociągowe do przewietrzania np. przodków drążonych chodników. Duży spadek na wylocie lutniociągu wydatku może spowodować brak powietrza potrzebnego do oddychania przez pracowników oraz niedostateczne rozrzedzenie gazów niebezpiecznych. Wyniki naszych pomiarów odzwierciedlają problem związany z nieszczelnością lutniociągu, jednak wyniki te są doświadczalne, potrzebne do uświadomienia nas o ważności tego zjawiska.