Wydział Górniczy
III Projekt z Wentylacji Kopalń - Pożary podziemne
Wyznaczenie rozpływu wymuszonego
w pasywnych sieciahc wnetylacyjnych
metodą sałustowicza
Rok IV, EOiP Prowadzący:
Rok akademicki 1999/2000 dr Barbara Madeja Strumińska
Wykonał:
Marcin Szlązak
Wyznaczenie strumieni objętości powietrza niezbędnego do przewietrzenia rejonu wentylacyjnego lub komory funkcyjnej.
ze względu na wydobycie:
[m3/s]
gdzie: W - wydobycie dobowe pochodzące z danego rejonu, Mg/dobę
kw - współczynnik określający najmniejszy strumień powietrza, przypadający na tonę średniego wydobycia; (tabela XXXIII.3. „Wentylacji Kopalń” Nędza, Rosiek)
Rejon |
W |
H |
kw |
Vw |
1 |
800 |
870 |
0,014 |
11,20 |
2 |
950 |
720 |
0,012 |
11,40 |
3 |
1600 |
720 |
0,009 |
14,40 |
4 |
1740 |
720 |
0,008 |
13,92 |
5 |
450 |
720 |
0,017 |
7,65 |
6 |
500 |
720 |
0,020 |
10,00 |
ze względu na zagrożenie gazowe
[m3/s]
gdzie: Fp - ilość spalanego paliwa kg/h
ρ - gęstość powietrza Mg/m3
q - niezbędna ilość powietrza potrzebna do spalenia 1 kg paliwa kg/kg
λn - współczynnik nadmiaru powietrza
[m3/s]
Rejon |
Fp |
Vsp |
1 |
15,2 |
18,24 |
2 |
15,2 |
18,24 |
3 |
19,8 |
23,76 |
4 |
19,8 |
23,76 |
5 |
6,4 |
7,68 |
6 |
6,4 |
7,68 |
ze względu na MW
[m3/s]
gdzie: MMW - masa odpalanego MW kg
MMW = kMW ⋅ W; kMW = 0,15
k - współczynnik ucieczek powietrza
m - procentowy rozchód MW w okresie najintensywniejszego strzelania
b - ilość gazów toksycznych wytwarzanych przez MW
τ - czas przewietrzania przodka po robotach strzelniczych
Rejon |
W |
kMW |
VMW |
1 |
800 |
120,0 |
0,33 |
2 |
950 |
142,5 |
0,40 |
3 |
1600 |
240,0 |
0,67 |
4 |
1740 |
261,0 |
0,73 |
5 |
450 |
67,5 |
0,19 |
6 |
500 |
75,0 |
0,21 |
Rejon |
Vw |
Vsp |
VMW |
Vmax |
1 |
11,20 |
18,24 |
0,33 |
18,24 |
2 |
11,40 |
18,24 |
0,40 |
18,24 |
3 |
14,40 |
23,76 |
0,67 |
23,76 |
4 |
13,92 |
23,76 |
0,73 |
23,76 |
5 |
7,65 |
7,68 |
0,19 |
7,68 |
6 |
10,00 |
7,68 |
0,21 |
10,00 |
|
|
|
|
101,68 |
Sumaryczny strumień powietrza niezbędny do przewietrzania wszystkich rejonów kopalni wynosi:
m3/s
strumienie objętości powietrza w komorach
Wstępne określenie strumienia objętości powietrza:
gdzie: A - pole powierzchni przekroju poprzecznego komory [m2]
Strumień objętości powietrza ze względu na pięciokrotną wymianę powietrza w ciągu godziny:
gdzie: V - objętość komory m3,
Komora |
A |
Długość |
V |
V1 |
V2 |
Vmax |
KP |
30 |
50 |
1500 |
2,46 |
2,08 |
2,46 |
KMC |
30 |
100 |
3000 |
2,46 |
4,17 |
4,17 |
KMW |
10 |
40 |
400 |
1,42 |
0,56 |
1,42 |
Zajezdnia |
25 |
80 |
2000 |
2,25 |
2,78 |
2,78 |
Warsztaty |
30 |
70 |
2100 |
2,46 |
2,92 |
2,92 |
|
|
|
|
|
|
13,75 |
Ilość powietrza dopływająca do kopalni wynosi:
kri - liczba ujmująca straty powietrza w i-tym rejonie wentylacyjnym
kri = 1,2 dla eksploatacji systemem ścianowym z zawałem stropu lub podsadzką hydrauliczną
kg - liczba ujmująca straty powietrza w grupowych drogach powietrza świeżego
kg = kp + ko + ks + 1
ko - liczba ujmująca straty powietrza w zależności od liczby projektowanych poziomów wydobywczych (ko = 0,2) liczba rejonów >5<10
kp - liczba ujmująca straty powietrza w zależności od liczby projektowanych poziomów wydobywczych (kp = 0,1) dwa poziomy wydobywcze
ks - liczba ujmująca straty powietrza w zależności od rozmieszczenia szybów wdechowych i wydechowych (ks = 0,15 przy mieszanym rozmieszczeniu szybów)
kg = 0,1 + 0,2 + 0,15 + 1 = 1,45
Vcs = (101,68 ⋅ 1,2 + 13,75) ⋅ 1,45
Vcs = 196,86 [m3/s]
straty wewnętrzne
Straty wewnętrzne obliczono korzystając z następującego wzoru:
Straty grupowe i rejonowe są znajdują się na załączonym rysunku.
straty zewnętrzne
straty zewnętrzne - 15 [%]
102,2 [m3/s];
129,4 [m3/s]
Wyznaczenie objętości powietrza i oporów we wszystkich bocznicach sieci.
Opór 100 - metrowego odcinka szybów o przekroju kołowym w obudowie murowej lub betonowej z pełnym wyposażeniem obliczono ze wzoru:
Opór 100 - metrowego odcinka wyrobisk otorkretowanych w obudowie kotwiowej obliczono ze wzoru:
Opór 100 - metrowego odcinka wyrobisk nieotorkretowanych w obudowie kotwiowej obliczono ze wzoru:
Opór w poszczególnych bocznicach wyznaczono na podstawie wzoru:
Wyniki obliczeń znajdują się w załączonej tabeli nr1.
wyznaczenie niezależnych zewnętrznych oczek sieci. dyssypacja energii w bocznicach oraz dyssypacji w poszczególnych oczkach.
Obliczenia dyssypacji energii znajdują się w załączonej tabeli nr 2.
OCZKO I |
1-2-6-20-21-22-23-25 |
OCZKO II |
1-2-6-7-9-19-20-21-22-23-25 |
OCZKO III |
1-2-6-7-9-19-21-22-23-25 |
OCZKO IV |
1-2-6-7-9-10-22-23-25 |
OCZKO V |
1-2-6-7-8-12-13-14-15-16-18 |
OCZKO VI |
1-2-6-7-9-10-11-14-15-16-18 |
OCZKO VII |
1-2-6-7-9-10-11-13-14-15-16-18 |
OCZKO VIII |
1-2-6-8-12-13-14-15-16-18 |
OCZKO IX |
1-2-3-12-13-14-15-16-18 |
OCZKO X |
1-2-3-4-A-5-15-16-18 |
OCZKO XI |
1-2-3-4-B-5-15-16-18 |
[J/m3] |
W - 1 |
W - 2 |
lf max |
2839,2 |
3669,3 |
lf min |
2567,3 |
3208,3 |
lf śr |
2703,27 |
3438,77 |
lf poś |
2790,0 |
3516,8 |
regulacja metodą sałustowicza.
Regulacja dodatnia
;
gdzie: lm - dyssypacja energii w tamie
ltg - spiętrzenie wentylatora głównego
lf - dyssypacja energii w oczku
Rm - opór tamy
- strumień powietrza w bocznicy
Rf - opór powietrza w bocznicy
Nr oczka |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
Nr wentylatora |
W-1 |
W-2 |
|||||||||
ltg [Pa] spiętrz wentylatora głównego |
2839,23 |
3669,29 |
|||||||||
lm [J/m3] dyssypacji energii w tamie |
271,9 |
48,1 |
49,3 |
0,0 |
152,5 |
19,1 |
0,0 |
290,0 |
400,1 |
461,0 |
456,4 |
Rm [Ns2/m8] opór tamy |
35,2 |
0,5 |
0,8 |
0,0 |
17,9 |
0,0 |
0,0 |
143,8 |
23,0 |
76,2 |
1,4 |
V [m3/s] |
2,78 |
10 |
7,68 |
23,76 |
2,92 |
23,76 |
18,24 |
1,42 |
4,17 |
2,46 |
18,24 |
Regulacja ujemna
gdzie: ltp - spiętrzenie wentylatora pomocniczego
Nr oczka |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
Nr wentylatora |
W-1 |
W-2 |
|||||||||
ltg [Pa] spiętrz wentylatora głównego |
2567,30 |
3208,25 |
|||||||||
ltp [Pa] spiętrz wentylatora pomocniczego |
0,0 |
223,9 |
222,7 |
271,9 |
949,5 |
1082,9 |
1102,0 |
812,0 |
701,9 |
640,9 |
645,6 |
Wydajność wentylatora pomocniczego V |
2,78 |
10,00 |
7,68 |
23,76 |
2,92 |
23,76 |
18,24 |
1,42 |
4,17 |
2,46 |
18,24 |
Regulacja mieszana
Nr oczka |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
Nr wentylatora |
W-1 |
W-2 |
|||||||||
ltg [Pa] spiętrz went. gł. |
2789,96 |
3516,79 |
|||||||||
ltp [Pa] spiętrz went. pomocniczego |
--- |
1,2 |
0,0 |
49,3 |
0,0 |
133,4 |
152,5 |
--- |
--- |
--- |
--- |
Wydajność wentylatora pomocniczego V |
2,78 |
10,00 |
7,68 |
23,76 |
2,92 |
23,76 |
18,24 |
1,42 |
4,17 |
2,46 |
18,24 |
Rm [Ns2/m8] opór tamy |
28,8 |
--- |
0,0 |
--- |
0,0 |
--- |
--- |
68,2 |
14,2 |
51,0 |
0,9 |
lm [J/m3] dysyp. energii w tamie |
222,7 |
--- |
0,0 |
--- |
0,0 |
--- |
--- |
137,5 |
247,6 |
308,5 |
303,9 |
V [m3/s] |
2,78 |
10,00 |
7,68 |
23,76 |
2,92 |
23,76 |
18,24 |
1,42 |
4,17 |
2,46 |
18,24 |
Wyznaczenie potecjału oraz schematu potencjalnego wraz z jego analizą dla regulacji dodatniej.
Dla tamy :
Dla wentylatora :
Potencjał :
gdzie:
lf - dyssypacja w bocznicy
lm - dyssypacja na tamie
ltp - spiętrzenie wentylatora pomocniczego
- spadek potencjału w bocznicy
- potencjał na dopływie do bocznicy
- potencjał na wypływie z bocznicy
Dla regulacji dodatniej:
Bocznica |
lf [J/m3] |
lm [J/m3] |
dF [J/m3] |
Węzeł |
F [J/m3] |
|
|
|
|
1 |
0 |
1-2 |
821,73 |
|
821,73 |
2 |
-821,73 |
2-3 |
15,44 |
|
15,437 |
3 |
-837,16 |
3-12 |
0,48 |
400,11 |
400,587 |
12 |
-1237,75 |
3-4 |
11,25 |
|
11,253 |
4 |
-848,42 |
4-A-5 |
0,26 |
461,04 |
461,30 |
5 |
-1309,72 |
4-B-5 |
4,94 |
456,36 |
461,301 |
5 |
-1309,72 |
5-15 |
33,65 |
|
33,655 |
15 |
-1343,37 |
2-6 |
125,54 |
|
125,543 |
6 |
-947,27 |
6-7 |
137,65 |
|
137,652 |
7 |
-1084,92 |
6-8 |
0,34 |
289,97 |
290,31 |
8 |
-1237,58 |
6-20 |
0,41 |
271,93 |
272,340 |
20 |
-1219,61 |
7-8 |
0,16 |
152,50 |
152,66 |
8 |
-1237,58 |
7-9 |
81,89 |
|
81,887 |
9 |
-1166,81 |
9-10 |
49,20 |
|
49,197 |
10 |
-1216,01 |
9-19 |
4,23 |
|
4,231 |
19 |
-1171,04 |
19-20 |
0,52 |
48,05 |
48,570 |
20 |
-1219,61 |
19-21 |
0,69 |
49,27 |
49,957 |
21 |
-1221,00 |
20-21 |
1,39 |
|
1,386 |
21 |
-1221,00 |
21-22 |
4,23 |
|
4,235 |
22 |
-1225,23 |
10-22 |
9,23 |
0,00 |
9,226 |
22 |
-1225,23 |
22-23 |
1409,35 |
|
1409,354 |
23 |
-2634,59 |
23-25 |
204,65 |
|
204,648 |
25 |
-2839,23 |
10-11 |
20,23 |
|
20,230 |
11 |
-1236,24 |
11-13 |
2,38 |
0,00 |
2,384 |
13 |
-1238,62 |
11-14 |
7,45 |
19,07 |
26,517 |
14 |
-1262,75 |
8-12 |
0,17 |
|
0,169 |
12 |
-1237,75 |
12-13 |
0,87 |
|
0,867 |
13 |
-1238,62 |
13-14 |
24,13 |
|
24,134 |
14 |
-1262,75 |
14-15 |
80,62 |
|
80,620 |
15 |
-1343,37 |
15-16 |
2259,37 |
|
2259,368 |
16 |
-3602,74 |
16-18 |
66,547 |
|
66,547 |
18 |
-3669,29 |
Dobór stacji wentylatorów głównych dla najtrudniejszego oczka krytycznego.
1. Dobór wentylatora głównego W-1 w szybie wentylacyjnym
WARIANT DYSSYPACYJNY
Δpc = 2893,23 [Pa]
W-1 = 102,2 [m3/s]
Konieczna moc użyteczna
290,17 [kW]
Opór kopalni
0,27 [Ns2/m8]
Otwór równoznaczny
Ae = 2,28 [m2]
Wstępnie dobieram wentylator typu WPG-200/1,4.
Warunki stabilności:
warunek kumulacyjny
2893,23 [N/m2]
= 4050 [N/m2]
warunek dyssypacyjny
0,43 [Ns2/m8]
K = 1,2
0,27
0,36
warunek ekonomiczności:
80 [%]
70,4 [%]
Wszystkie warunki są spełnione.
2. Dobór wentylatora głównego W-2 w szybie wentylacyjnym
WARIANT DYSSYPACYJNY
Δpc = 3669,29 [Pa]
W-1 = 129,4 [m3/s]
Konieczna moc użyteczna
474,81 [kW]
Opór kopalni
0,22 [Ns2/m8]
Otwór równoznaczny
Ae = 2,54 [m2]
Wstępnie dobieram wentylator typu WPG-240/1,4.
Warunki stabilności:
warunek kumulacyjny
3669,29 [N/m2]
= 4050 [N/m2]
warunek dyssypacyjny
0,27 [Ns2/m8]
K = 1,2
0,22
0,22
warunek ekonomiczności:
87 [%]
70,4 [%]
Wszystkie warunki są spełnione.
Analiza bezpieczeństwa sieci wentylacyjnej.
Stabilność kierunków przepływu.
gdzie: lfλβ - dyssypacja energii w bocznicy β oczka zewnętrznego λ sieci aktywnej, J/m3
lfλ - suma dyssypacji energii we wszystkich bocznicach β oczka zewnętrznego λ sieci aktywnej, J/m3
- stabilność zadowalająca
Wyniki znajdują się w załączonej tabeli.
Racjonalność systemów przewietrzania.
gdzie: lfλβ - dyssypacja energii w bocznicy β oczka zewnętrznego λ sieci aktywnej, J/m3
lfλ - suma dyssypacji energii we wszystkich bocznicach β oczka zewnętrznego λ sieci aktywnej, J/m3
- system racjonalny
Wyniki znajdują się w załączonej tabeli.
Bezpieczeństwo współpracy kilku wentylatorów.
gdzie: l'fλβ - wielkość spadku naporu na drodze od szybu wdechowego do najdalej wysuniętego węzła na schemacie potencjalnym, w którym rozgałęzia się prąd grupowy powietrza świeżego, J/m3
Δpc'min- wielkość spiętrzenia wentylatora o mniejszej depresji dla danej pary wentylatorów, J/m3
- bezpieczeństwo zapewnione
Ostatnim węzłem w którym rozdziela się prąd świeżego powietrza jest węzeł 10.
= 0,43 < 0,67
Warunek spełniony.