Wiadomości ogólne

1. Pomiar prędkości powietrza

1. Podać metody pomiaru prędkości średniej powietrza.

2. Podać podział anemometrów dynamicznych.

3. Jak wykorzystać rurkę Prandtla do pomiaru prędkości powietrza ?

4. Jak się mierzy strumienie objętości powietrza w rurociągach ?.

5. Do jakich zakresów prędkości stosuje się anemometry dynamiczne mechaniczne ?

6. Podać zasadę działania termoanemometru.

7. Podać zasadę działania katatermometru i sposób jego wykorzystania do pomiaru prędkości powietrza.

8. Jak przeprowadza się kontrolę rozpływu powietrza w kopalniach ?

9. Co to są stacje pomiarowe powietrza ?

18. Podać sposoby cechowania anemometrów.

2. Pomiar ciśnienia powietrza

1. Jakie wyróżnia się ciśnienia stojącego i przepływającego powietrza ?

2. Wymienić najczęściej stosowane w górnictwie czujniki ciśnienia.

3. Podać podział przyrządów do pomiaru ciśnień.

4. Jakie stosuje się ciecze manometryczne ?

5. Podać zasadę działania baroluksu.

6. Podać zasadę działania mikromanometru z rurką pochyłą MPR-4

7. Podać zasadę działania mikromanometru kompensacyjnego MK-1

3. Pomiar temperatury i wilgotności powietrza

1. Skale temperatur

2. Rodzaje wilgotności powietrza. Podać definicje.

3. Podać zależności między wilgotnością bezwzględną, względną i właściwą.

4. Jaką ma postać i do czego służy wzór empiryczny Sprunga ?

5. Jakie psychrometry stosuje się do pomiaru wilgotności w górnictwie i dlaczego.

6. Dlaczego do pomiaru wilgotności w wyrobiskach górniczych stosujemy psychrometry Assmanna a nie psychrometry Augusta ?

7. Podać zasadę działania higrometrów kondensacyjnych.

8. Zasada działania psychrometru Assmana

Ćwiczenie laboratoryjne nr 2

ZAKRES MATERIAŁU DO OPANOWANIA

1. metody pomiaru prędkości powietrza w wyrobiskach górniczych i lutniociągach (rurociągach)

• met. trawersu ciągłego,

• met. trawersu punktowego,

• met. punktowa,

• met. izotach,

• pomiar w za pomocą katatermometru,

2. przyrządy do pomiaru prędkości powietrza,

• podział anemometrów (głównie dynamicznych),

• zasada działania,

• cechowanie anemometrów,

• krzywa cechowania anemometru,

3. wyznaczanie strumienia objętości powietrza,

4. wyznaczanie strumienia masy,

5. prawo Murquea i wynikające z niego aspekty praktyczne dla pomiarów prędkości powietrza,

6. schemat ideowy stanowiska pomiarowego

Ćwiczenie laboratoryjne nr 3

1. ZAKRES MATERIAŁU DO OPANOWANIA

1. Rodzaje wentylatorów, podział ze względu na zasadę działania, przeznaczenie, sposób pracy,

2. Rozkład ciśnień w przewodach przed i za wentylatorem, spiętrzenie wentylatora,

3. Charakterystyka wentylatora, zależności do wyznaczenia charakterystyki, badania

wentylatorów

4. Współpraca wentylatora z siecią wentylacyjną (stabilna i ekonomiczna), dobór wentylatora,

5. Współpraca szeregowa i równoległa wentylatorów, opór graniczny, stacje wentylatorów,

6. Stabilna i ekonomiczna praca wentylatorów,

7. Zależności między parametrami wentylatora,

8. Współpraca wentylatorów pracujących w stacji wentylatorowej,

9. Współpraca wentylatorów pracujących w różnych podsieciach,

10. Schemat ideowy stanowiska pomiarowego

Ćwiczenie laboratoryjne nr 4

2. ZAKRES MATERIAŁU DO OPANOWANIA

1. Kopalniana sieć wentylacyjna i jej właściwości,

2. Rodzaje przepływów powietrza, krytyczne liczby Reynoldsa,

3. Dyssypacja energii w bocznicy, opór bocznicy i liczba oporu,

4. Równanie ciągłości strumieni powietrza,

5. Depresja naturalna, metody wyznaczania depresji naturalnej (od A do D - jak w instrukcji),

6. Schemat ideowy stanowiska pomiarowego

Przykładowe zadania

1. Wyznaczanie gęstości powietrza

1. Jaka będzie gęstość powietrza o składzie objętościowym równym:

O₂ = 20 % ; N₂ = 78% ; CO₂ = 1.5 % ; CH₄ = 0.5 %, jeśli jego temperatura mierzona termometrem suchym wynosi t_s = 27.2°C, a ciśnienie p = 1020 mbar.

2. Jaka będzie gęstość powietrza kopalnianego o składzie standardowym jeśli zmierzono:

p = 805.4 Tr ; t_s = 27.6°C ; t_w = 24.2°C.

3. Wyznaczyć gęstość powietrza jeśli jego ciężar właściwy jest równy
= 1.23 kG/m³. Zmierzono ponadto p = 788.4 Tr ; t_s = 22.6°C

2. Pomiar prędkości powietrza

1. Metodą "w przekroju" zmierzono prędkość powietrza anemometrem skrzydełkowym sumującym równą w_m = 372 m/min. Ile wynosi prędkość rzeczywista powietrza w tym wyrobisku, jeśli A = 10.8 m², a krzywa cechowania anemometru ma postać:

Y = 0.98 X - 0.10

gdzie: Y - prędkość średnia powietrza (rzeczywista), m/s,

X - prędkość średnia powietrza (zmierzona), m/s.

2. Metodą „przed sobą” zmierzono anemometrem skrzydełkowym sumującym prędkość powietrza równą w_pm = 240 m/min. Jaka będzie prędkość średnia powietrza jeśli w miejscu jej pomiaru pole przekroju poprzecznego wyrobiska wynosi 14.8 m². Krzywa cechowania anemometru ma postać:

Y = 0.95 X - 0.12

gdzie: Y - prędkość średnia powietrza (rzeczywista), m/s,

X - prędkość średnia powietrza (zmierzona), m/s.

3. Metodą "w przekroju" zmierzono anemometrem różnicowym sumującym prędkość powietrza równą

w_pm = 18 m/min.

a) jaka będzie prędkość średnia powietrza jeśli w miejscu jej pomiaru pole przekroju poprzecznego wyrobiska wynosi 4.5 m². Krzywa cechowania anemometru ma postać:

Y = 0.97 X - 0.02

gdzie: Y - prędkość średnia powietrza (rzeczywista) m/s,

X - prędkość średnia powietrza (zmierzona), m/s,

b) jaki będzie w tym wyrobisku strumień objętości powietrza,

c) jaki będzie w tym wyrobisku strumień objętości powietrza sprowadzony do warunków normalnych jeśli ρ = 1.31 kg/m³.

d) ile wynosi strumień masy powietrza

4. Metodą „przed sobą” zmierzono anemometrem skrzydełkowym sumującym prędkość powietrza równą w_pm = 150 m/min. Jaka jest prędkość średnia powietrza jeśli w miejscu jej pomiaru pole przekroju poprzecznego wyrobiska wynosi 5.4 m². Krzywa cechowania anemometru ma postać:

Y = 0.97 X + 0.16

gdzie: Y - prędkość średnia powietrza (rzeczywista), m/s,

X - prędkość średnia powietrza (zmierzona), m/s.

5. Na anemometrze różnicowym odczytano w = 12 m/min. Jaki jest strumień objętości powietrza w wyrobisku jeśli pole przekroju poprzecznego wyrobiska A = 22 m_­­^2­­_­­. Krzywa cechowania anemometru ma postać:

Y = 0.98 X + 0.02

gdzie: Y - prędkość średnia powietrza (rzeczywista), m/s,

X - prędkość średnia powietrza (zmierzona), m/s.

6. Dla wyznaczenia prędkości średniej powietrza zastosowano metodę podziału wyrobiska na elementarne pola. Dokonano podziału wyrobiska na równe pola. Ile będzie wynosić prędkość średnia powietrza jeśli zmierzono:

w₁=2.40m/s ; w₂=2.24m/s ; w₃=2.14m/s w₄=2.36m/s ; w₅=1.76m/s ; w₆=1.56m/s ; w₇=1.66m/s ; w₈=1.58m/s ;

w₉=1.92m/s. Krzywa cechowania anemometru ma postać:

Y = 0.97 X - 0.18

gdzie: Y - prędkość średnia powietrza (rzeczywista) m/s,

X - prędkość średnia powietrza (zmierzona), m/s,

a) jaki będzie w tym wyrobisku strumień objętości powietrza jeśli pole przekroju poprzecznego A = 12.6m²,

b) jaki będzie w tym wyrobisku strumień objętości powietrza sprowadzony do warunków normalnych jeśli ρ = 1.275 kg/m³.

7. Dla wyznaczenia prędkości średniej powietrza zastosowano metodę podziału wyrobiska na elementarne pola. a) ile będzie wynosić prędkość średnia powietrza jeśli zmierzono:

A_­1=1.25m², w₁=2.38m/s ; A_­2=1.25m², w₂=2.24m/s ; A_­3=1.25m², w₃=2.14m/s ;

A_­4=1.25m², w₄=2.36m/s ; A_­5=1.25m², w₅=1.76m/s ; A_­6=1.20m², w₆=1.56m/s ;

A_­7=1.25m², w₇=1.66m/s ; A_­8=1.20m², w₈=1.58m/s ; A_­9=1.25m², w₉=1.92m/s ;

b) jaki będzie w tym wyrobisku strumień objętości powietrza,

c) jaki będzie w tym wyrobisku strumień objętości powietrza sprowadzony do warunków normalnych jeśli ρ = 1.295 kg/m³.

d) ile wynosi strumień masy powietrza w tym wyrobisku?

Krzywa cechowania anemometru ma postać:

Y = 0.97 X - 0.18

gdzie: Y - prędkość średnia powietrza (rzeczywista) m/s,

X - prędkość średnia powietrza (zmierzona), m/s,

8. Jaka będzie prędkość powietrza jeśli zmierzono katatermometrem z posrebrzanym zbiorniczkiem o stałej katatermometru F=420 mcal/cm², że czas opadania słupka alkoholu jest równy τ = 6′40′′. Temperatura powietrza zmierzona termometrem suchym wynosi 30.0 °C.

gdy w < 1 m/s,

gdy w > 1 m/s,

gdzie

- natężenie chłodzenia mierzone katatermometrem posrebrzonym mcal/(cm²s),

- temperatura powietrza mierzona termometrem suchym °C.

9. Do pomiaru prędkości powietrza w kanale wentylacyjnym zamontowano rurkę Prandtla w punkcie przekroju, w którym prędkość powietrza jest największa. Zmierzone podciśnienie całkowite wynosi 280.0 mmH₂O, natomiast podciśnienie statyczne jest równe 300.5 mmH₂O. Ile będzie wynosić prędkość średnia powietrza w kanale wentylacyjnym jeśli wiadomo, że stosunek prędkości średniej do maksymalnej wynosi 0.84. Do obliczeń przyjąć gęstość powietrza ρ = 1.1124 kg/m³. Kopalnia jest przewietrzana za pomocą wentylacji ssącej.

11. Do pomiaru prędkości powietrza w kanale wentylacyjnym, którego pole przekroju poprzecznego A = 22 m², zamontowano rurkę Prandtla w punkcie przekroju, w którym prędkość powietrza jest największa. Zmierzone nadciśnienie całkowite wynosi 301.6 mmH₂O, natomiast nadciśnienie statyczne jest równe 280.4 mmH₂O.

a) ile będzie wynosić prędkość średnia powietrza w kanale wentylacyjnym jeśli wiadomo, że stosunek prędkości średniej do maksymalnej wynosi 0.82.

b) jaka będzie wydajność wentylatora głównego.

c) jaka będzie wydajność wentylatora głównego sprowadzona do warunków normalnych.

Do obliczeń przyjąć gęstość powietrza ρ =1.27 kg/m³. Kopalnia jest przewietrzana za pomocą wentylacji tłoczącej.

3. Wyznaczanie ciśnień

1. 1.14 Atm (atmosfery fizycznej) ile to mbar ?

2. 1025 hPa ile to at (atmosfer technicznych) ?

3. 1040 mbar ile to Atm (atmosfer fizycznych)?

4. 1.1 Atm (atmosfery fizycznej) ile to mmH₂O ?

5. W manometrze z rurką pochyłą wypełnionym wodą destylowaną ustawiono pochylenie 1/5. Jakie zmierzono nim ciśnienie (w Pa) jeśli odczytano l = 87 mm ?

4. Pomiar temperatury

1. Jaka będzie prędkość powietrza jeśli zmierzono katatermometrem z posrebrzanym zbiorniczkiem o stałej katatermometru F=450 mcal/cm², że czas opadania słupka alkoholu jest równy τ = 2′ 20′′. Temperatura powietrza zmierzona termometrem suchym wynosi t_s = 27,2°C.

gdy w < 1 m/s,

gdy w > 1 m/s,

gdzie

- natężenie chłodzenia mierzone katatermometrem posrebrzonym mcal/(cm²s),

- temperatura powietrza mierzona termometrem suchym °C.

5. Pomiar wilgotności powietrza

1. Jaka będzie wilgotność względna powietrza kopalnianego jeśli jego stopień zawilżenia X wynosi 21.4 g/kg ? Wiadomo ponadto, że zmierzono: p = 800 Tr ; t_s = 27.8°C.

2. Stopień zawilżenia X powietrza kopalnianego wynosi 22.4 g/kg. Jaka będzie wilgotność względna tego powietrza jeśli dodatkowo zmierzono: p = 820 Tr ; t_s = 30°C.

3. Na psychrometrze Assmana odczytano, że temperatury powietrza na termometrach suchym i wilgotnym wynoszą: t_s = 24,2°C ; t_w = 19.6°C. Ile wynosi wilgotność względna i stopień zawilżenia tego powietrza jeśli jego ciśnienie jest równe 820Tr?. Do obliczeń wykorzystać wzór Sprunga w postaci:

gdzie:
- ciśnienie cząstkowe pary, Pa,

- ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia w temperaturze termometru wilgotnego, Pa,

- stała psychrometru, przy czym dla psychrometru Assmana
= 6.6176×10^-4,

p - ciśnienie powietrza, Pa,

t_s, t_w - odpowiednio temperatury na termometrze suchym i wilgotnym, °C.

VI. Współpraca wentylatorów

1. 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.

---