ZESTAW 3

1. Wyznaczyć parametry powietrza na wylocie MK jeśli znane są parametry powietrza na wlocie (t_sd = 32 st C, t_wd = 24 st.C) i zdolność chłodnicza MK Q = 60 kW. Strumień objętości powietrza w wyrobisku przed maszyną klimatyzacyjną wynosi V = 600 m³/min, z czego ¾ przepływa przez MK. Ciśnienie powietrza p = 820 Tr.

2. Obiegi chłodnicze maszyn klimatyzacyjnych sprężarkowych - podstawowe pojęcia (na podstawie obiegu z dochładzaniem ciekłego czynnika, zdefiniować pojęcia: wydajność chłodnicza, praca sprężania, obciążenie cieplne skraplacza, obciążenie cieplne dochładzacza, współczynnik wydajności chłodniczej)

3. Omówić stosowane rozwiązania klimatyzacji lokalnej (schematy ideowe instalacji wykorzystujących maszyny o działaniu bezpośrednim i pośrednim do klimatyzowania robót przygotowawczych i eksploatacyjnych, przykładowy rozkład temperatur powietrza na ścianie w zależności od sposobu rozmieszczenia urządzeń chłodniczych (na wlocie lub wzdłuż ściany)

4. Omówić sposoby redukcji ciśnień w kopalnianych instalacjach klimatyzacyjnych (wysokociśnieniowy wymiennik ciepła, turbina Peltona, trójkomorowy podajnik rurowy); (zasadę działania omówić na przykładowych rozwiązaniach instalacji klimatyzacyjnych)

ZESTAW 1

1. Znaleźć parametry jednego z dwóch strumieni które zostały zmieszane jeśli mamy dane:

Strumień 1: V₁ = ?, t_s1 = ? st.C, t_w1 = ? st.C

Strumień 2: V₂ = 450 m³/min, t_s2= 21 st.C, t_w2= 16,6 st.C, x₂= 0,009459 kg/kg

Strumień po zmieszaniu: V_m= 20,4 kg/s, t_sm= 24,6 st.C, t_wm= 20,6 st.C, x_m= 0,012891 kg/kg,

Ciśnienie powietrza p = 1060 hPa

2. Ocena zagrożenia klimatycznego. Poziomy krytyczne. Stopień klimatyczny. Wskaźnik dyskomfortu

3. Wyjaśnić dlaczego w głębokich kopalniach zamiast stosować do chłodzenia powietrza zimną wodę wykorzystuje się lód (przedstawić efekty zastosowania lodu zamiast wody, jak wytwarza się zawiesiny lodowe i lód, przedstawić schematy układów klimatyzacji wykorzystującej lód w różnych postaciach).

4. Klimatyzacja centralna (na czym polega klimatyzacja centralna, kiedy stosujemy klimatyzację centralną, najczęściej stosowane rozwiązania klimatyzacji centralnej (rysunki pokazujące rozmieszczenie urządzeń)). Narysować dodatkowo schemat klimatyzacji centralnej z maszynami klimatyzacyjnymi umieszczonymi na powierzchni i jednoczesnym chłodzeniem powietrza w szybie wdechowym z wykorzystaniem trójkomorowego podajnika rurowego.

1. Czynniki kształtujące warunki klimatyczne w wyrobiskach górniczych: wpływ między innymi zmian ciśnienia powietrza, pracy maszyn, ilości i wilgotności powietrza, własności termicznych skał itp.Przepisy i normy klimatyczne stosowane w górnictwie:

• normaamerykańska,francuska,polska,

• norma dla środowiska gorącego,

• polskie przepisy górnicze.

2. Wpływ trudnych warunków klimatycznych na organizm ludzki. Możliwości odprowadzenia ciepła z organizmu ze szczególnym uwzględnieniem trudnych warunków klimatycznych. Wpływ rodzaju pracy na intensywność przemiany materii. Wydajność pracy w trudnych warunkach klimatycznych.

3. Przemiany termodynamiczne powietrza wilgotnego. Entalpia powietrza suchego, wilgotnego i zamglonego. Wykresy psychrometryczne (wykres Moliera).

4. Ocena zagrożenia klimatycznego. Poziomy krytyczne. Stopień klimatyczny. Wskaźnik dyskomfortu.Możliwości poprawy warunków klimatycznych w kopalniach istniejących i projektowanych (bez stosowania klimatyzacji).

5. Własności fizykotermiczne skał (temperatura pierwotna, stopień i gradient geotermiczny, pojemność cieplna, wsp. przewodzenia ciepła, wsp. wyrównywania temperatury, gęstość skał).

6. Prognozowanie temperatury powietrza w szybach i chodnikach. Metoda Voss'a i współczynnikiwykorzystywane w tej metodzie.Warunek brzegowy wymiany ciepła między górotworem a powietrzem (rysunek z zaznaczonymi temperaturami).

7. Omówić zasadę działania maszyn klimatyzacyjnych:

• sprężarkowych

• o działaniu bezpośrednim (schemat ideowy, wykres p-h + tekst przedstawiający w oparciu o schemat i wykres zasadę działania),

• o działaniu pośrednim (schemat ideowy + tekst przedstawiający (w oparciu o schemat) zasadę działania).

• absorpcyjnych (schemat ideowy + tekst przedstawiający (w oparciu o schemat zasadę działania).

8. Obiegi chłodnicze maszyn klimatyzacyjnych sprężarkowych - podstawowe pojęcia (na podstawie obiegu z dochładzaniem ciekłego czynnika zdefiniować pojęcia: wydajność chłodnicza, praca sprężania, obciążenie cieplne skraplacza, obciążenie cieplne dochładzacza, współczynnik wydajności chłodniczej).

9. Możliwości odprowadzenia ciepła z dołowych maszyn klimatyzacyjnych (jak się wyznacza ilość ciepła, którą należy odprowadzić (dla każdego przypadku odprowadzenia ciepła wymaganyjest schemat rozmieszczenia urządzeń i rurociągów)).

10. Omówić sposoby redukcji ciśnień w kopalnianych instalacjach klimatyzacyjnych (wysokociśnieniowy wymiennik ciepła, turbina Peltona, trójkomorowy podajnik rurowy); (zasadę działania omówić na przykładowych rozwiązaniach instalacji klimatyzacyjnych)

11. Zasada działania chłodni wieżowych, chłodni wyparnych, komór zraszania i chłodnic powietrza(schematy ideowe chłodni, komór i chłodnic wykorzystywanych do chłodzenia powietrza lub wody, zalecane parametry i ograniczenia, pokazać przykłady zastosowania).

12. Wyjaśnić dlaczego w głębokich kopalniach, zamiast stosować do chłodzenia powietrza zimną wodę, wykorzystuje się lód (jak się wylicza efekty zastosowania lodu zamiast wody, jak wytwarza się zawiesiny lodowe i lód, przedstawić schematy układów klimatyzacji wykorzystującej lód w różnych postaciach).

13. Omówić stosowane rozwiązania klimatyzacji lokalnej (schematy ideowe instalacji wykorzystujących maszyny o działaniu bezpośrednim i pośrednim do klimatyzowania robót przygotowawczych i eksploatacyjnych, przykładowy rozkład temperatur powietrza na ścianie w zależności od sposobu rozmieszczenia urządzeń chłodniczych (na wlocie lub wzdłuż ściany).

14. Rodzaje centralnych układów klimatyzacyjnych (omówić w oparciu o schematy ideowe rozmieszczenia urządzeń (w tym układy z maszynami klimatyzacyjnymi umieszczonymi na powierzchni, pod ziemią, pod ziemią i na powierzchni)). Uwaga: schematy ideowe powinny pokazywać sposoby redukcji ciśnienia oraz jak i gdzie odprowadzane jest ciepło (przy ich rysowaniu wzorować się na schematach zamieszczonych w artykułach J. Wacławika np. „Kopalniane układy klimatyzacji”, „Kierunki rozwoju klimatyzacji kopalń” lub innych, przy czym powinien być co najmniej taki stopień szczegółowości).

15. Jak wyznaczyć parametry powietrza po zmieszaniu się dwóch strumieni:

1. 
   = 450 m³/min.,
   = 1,3131 kg/m³,
   = 12,0 °C,
   = 11.8 °C,
   = 0.008 kg/kg,
   = 32,219 kJ/kg,

2. 
   = 20 m³/s,
   = 1,2264 kg/m³,
   = 30,0 °C,
   = 27.0 °C,
   = 19,9 g/kg,
   = 81,161 kJ/kg.

16. Możliwości transportu ciepła (zimna) rurociągami (obliczanie oporów przepływu, obliczanie parametrów izolacji).

17. Wyznaczyć parametry powietrza na wylocie z MK jeśli znane są parametry powietrza na wlocie (t_sd = 31°C, t_wd = 23,6°C) i zdolność chłodnicza MKQ = 70 kW.Strumień objętości powietrza w wyrobisku przed maszyną klimatyzacyjną wynosi V = 600 m³/min, z czego ¾ przepływa przez MK. Ciśnienie powietrza p = 1075 mbar.

ZESTAW 3

1. Wyznaczyć parametry powietrza na wylocie MK jeśli znane są parametry powietrza na wlocie (t_sd = 32 st C, t_wd = 24 st.C) i zdolność chłodnicza MK Q = 60 kW. Strumień objętości powietrza w wyrobisku przed maszyną klimatyzacyjną wynosi V = 600 m³/min, z czego ¾ przepływa przez MK. Ciśnienie powietrza p = 820 Tr.

1 Tor = 133,3224 Pa p= 820 Tr = 109324,4 Pa

Ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia na wylocie z Maszyny Klimatyzacyjnej

EXP = 2,71828^(x) Liczba Eulera

= 610,5*EXP((17,27* t_sd = 32 st C)/(237,3+ t_sd = 32 st C)) = 610,5*EXP(2,05) = 610,5*2,71828^(2,05) = 4742,3[Pa]

Stopień zwilżenia powietrza wylotowego z Maszyny Klimatyzacyjnej

=0,622*4742,3[Pa]/( 109324,4 Pa -4742,3[Pa])= 0,0282 kg/kg

xd > xnw KONDENSACJA

Jeżeli Stopień zwilżenia powietrza wlotowego do Maszyny Klimatyzacyjnej > Stopień zwilżenia powietrza wylotowego z Maszyny Klimatyzacyjnej - Nastąpi kondensacja pary wodnej w przeciwnym wypadku Nie nastąpi kondensacja pary wodnej

Strumień objętości powietrza przepływający przez MK = ¾ 600 m³/min = 450 m³/min

Ciśnienie cząstkowe pary wodnej na wlocie do MK

=610,5*EXP((17,27* t_wd = 24 st.C)/(237,3+ t_wd = 24 st.C))-0,000644*109324,4 Pa *( t_sd = 32 st C - t_wd = 24 st.C)= 2419,2 Pa

Stopień zwilżenia powietrza wlotowego do Maszyny Klimatyzacyjnej

=0,622*2419,2 Pa /(109324,4 Pa -2419,2 Pa)= 0,014075 kg/kg

0,0282 kg/kg > 0,014075 kg/kg - nie nastąpi kondensacja

Stopień zwilżenia powietrza wylotowego z Maszyny Klimatyzacyjnej = 0,014075 kg/kg

Obliczenia gdy nie występuje kondensacja

Entalpia 1+x kg powietrza wilgotnego na dopływie do Maszyny Klimatyzacyjnej

= (1,005* t_sd = 32 st C)+(2500+(1,86* t_sd = 32 st C))* 0,014075 kg/kg = 68,18 kJ/kg

Zdolność chłodniczą MK obliczono z zależności:
[kW]

- strumień masy powietrza suchego, [kg/s]

- różnica entalpii powietrza między wlotem i wylotem z MK, [kJ/kg]

60 kW = 450 m³/min * (68,18 kJ/kg - x) x = 68,046 kJ/kg

2. Obiegi chłodnicze maszyn klimatyzacyjnych sprężarkowych - podstawowe pojęcia (na podstawie obiegu z dochładzaniem ciekłego czynnika, zdefiniować pojęcia: wydajność chłodnicza, praca sprężania, obciążenie cieplne skraplacza, obciążenie cieplne dochładzacza, współczynnik wydajności chłodniczej)

3. Omówić stosowane rozwiązania klimatyzacji lokalnej (schematy ideowe instalacji wykorzystujących maszyny o działaniu bezpośrednim i pośrednim do klimatyzowania robót przygotowawczych i eksploatacyjnych, przykładowy rozkład temperatur powietrza na ścianie w zależności od sposobu rozmieszczenia urządzeń chłodniczych (na wlocie lub wzdłuż ściany)

4. Omówić sposoby redukcji ciśnień w kopalnianych instalacjach klimatyzacyjnych (wysokociśnieniowy wymiennik ciepła, turbina Peltona, trójkomorowy podajnik rurowy); (zasadę działania omówić na przykładowych rozwiązaniach instalacji klimatyzacyjnych)

ZESTAW 1

1. Znaleźć parametry jednego z dwóch strumieni które zostały zmieszane jeśli mamy dane:

Strumień m1: V₁ = ?, t_s1 = ? st.C, t_w1 = ? st.C

Strumień m2: V₂ = 450 m³/min, t_s2= 21 st.C, t_w2= 16,6 st.C, x₂= 0,009459 kg/kg

Strumień po zmieszaniu: V_m= 20,4 kg/s, t_sm= 24,6 st.C, t_wm= 20,6 st.C, x_m= 0,012891 kg/kg,

Ciśnienie powietrza p = 1060 hPa = 106000 Pa

Strumień objętości powietrza V = X m³/min * Gęstość powietrza ρd = A kg/m³ = Strumień masy powietrza V_m= Y kg/s

Gęstość powietrza = 1,2 kg/m³

Oblicz dla drugiego strumienia
= kg/m³,
= kJ/kg I zamień V₂ = 450 m³/min na V₂ = XX kg/s

Gęstość powietrza wilgotnego ρd = (106000 Pa *(1+0,009459 kg/kg))/(461,5*(273,15+21 st.C)*(0,622+0,009459 kg/kg))

ρd =1,248 kg/m³

Entalpia 1+x kg powietrza wilgotnego na dopływie do Maszyny Klimatyzacyjnej =
=(1,005*21 st.C)+(2500+(1,86*21 st.C))* 0,009459 kg/kg = 45,122 kJ/kg

Strumień masy powietrza po wymieszaniu V_m= 20,4 kg/s = m1+m2

Temperatura sucha po wymieszaniu t_sm= 24,6 st.C =(h_m-(2500* x_m))/(1,005+(1,86* x_m))

Temperatura wilgotna po wymieszaniu t_wm= 20,6 st.C

Stopień zwilżenia po wymieszaniu x_m= 0,012891 kg/kg

Entalpia 1+x kg powietrza po zmieszaniu h_m= ((G228*G194)+(G229*h_w))/(G228+G229)

V_m= 20,4 kg/s = V₁ + V₂ = 450 m³/min

2. Ocena zagrożenia klimatycznego. Poziomy krytyczne. Stopień klimatyczny. Wskaźnik dyskomfortu

3. Wyjaśnić dlaczego w głębokich kopalniach zamiast stosować do chłodzenia powietrza zimną wodę wykorzystuje się lód (przedstawić efekty zastosowania lodu zamiast wody, jak wytwarza się zawiesiny lodowe i lód, przedstawić schematy układów klimatyzacji wykorzystującej lód w różnych postaciach).

4. Klimatyzacja centralna (na czym polega klimatyzacja centralna, kiedy stosujemy klimatyzację centralną, najczęściej stosowane rozwiązania klimatyzacji centralnej (rysunki pokazujące rozmieszczenie urządzeń)). Narysować dodatkowo schemat klimatyzacji centralnej z maszynami klimatyzacyjnymi umieszczonymi na powierzchni i jednoczesnym chłodzeniem powietrza w szybie wdechowym z wykorzystaniem trójkomorowego podajnika rurowego.

---