Przykładowe zadania z Wentylacji Kopalń

1. Jaki jest otwór równoznaczny kopalni przedstawionej na rys. l jeśli parametry punktu pracy wentylatora głównego wynoszą:

= 2000 N/m²;
= 10000 m³/min.

Rys.1

2. Z siecią wentylacyjną pokazaną na rys. 2 współpracuje wentylator główny, którego charakterystyka dana jest równaniem:

gdzie
= 2000 J/m³ R_w = 0,01 kg/m⁷

Znaleźć rozpływ powietrza w tej sieci

3. Opory bocznic sieci z rys. 3. wynoszą: R₁ = 0,2 kg/m⁷, R­₂ = 1,0 kg/m⁷, R­₃ = 0,25 kg/m⁷,

R₄ = 0,16 kg/m⁷, R₅ = 0,1 kg/m⁷. Jaki opór R_t musi mieć tama regulacyjna znajdująca się w bocznicy 3 - 4, aby strumień objętości w bocznicy 2 - 3 był równy zeru (
)?

4. Jakie musi być minimalne pole kanału wentylacyjnego jeśli w szybie o średnicy 6 m wykorzystane dla przepływu powietrza będzie 80 % jego przekroju.

UWAGA! Uwzględnić, że straty zewnętrzne powietrza są zgodne z przepisami. Przyjąć ponadto, że prędkość powietrza w kanale nie powinna przekraczać 15 m/s.

5. Wyznaczyć strumień objętości powietrza przepływający przez kopalnię (rys.5) i parametry wentylatora pracującego w tej sieci jeśli uszczelnimy zrąb szybu tak, że opór zamknięcia szybu R_sz wzrośnie dwukrotnie. Sieć wentylacyjną w czasie obliczeń traktować jak sieć pasywną.

DANE:

Charakterystyka wentylatora dana jest równaniem:

gdzie: l_vo = 2000 J/m³, R_w = 0,2 kg/m⁷,
= 20 m³/s. Straty zewnętrzne powietrza wynoszą 10% i są równe 15 m³/s. Opór kanału wentylacyjnego R_kn­ = 0,022 kg/m⁷

Rys. 5

6. Jakie są parametry wentylatora głównego o charakterystyce danej równaniem
   jeśli przepustowość szybu jest w pełni wykorzystana, a straty zewnętrzne powietrza wynoszą 10%. Szyb ma średnicę 7 m, przy czym wykorzystane dla przepływu powietrza jest 85 % powierzchni szybu.

Dane:

R_w = 0,05 kg/m⁷,
= 30 m³/s, l_vo = 3000 N/m²

7. Wyznaczyć jakie należy zastosować połączenie dwóch wentylatorów głównych jeśli charakterystyka każdego z nich dana jest równaniem
   . Opór sieci R_fs = 0,26 kg/m⁷.

8. Opory bocznic 1-3, 2-4, 3-4, i 1-2 wynoszą odpowiednio R_1-3 = R₁ = 3,0 kg/m⁷, R_2-4 = R₂ = 4,0 kg/m⁷, R_3-4 = R₃ =1,03 kg/m⁷i R_1-2 = R₄ = 0,02 kg/m⁷. Jaki jest opór R_k bocznicy 2-3 (łącznie z istniejącą w niej śluzą wentylacyjną) i jakie są ucieczki powietrza
   w tej bocznicy?

=11,0 m³/s Rys. 8

9. Jaki powinien być opór bocznicy 2-3 (łącznie z oporem śluzy) w zadaniu 8, żeby zlikwidować straty powietrza przez śluzę?

14. Dla wyznaczenia oporu wyrobiska przeprowadzono stosowne pomiary. Zmierzono jednocześnie ciśnienie na początku i końcu wyrobiska dwoma barometrami precyzyjnymi. Trzeci barometr był zainstalowany na powierzchni obok szybu wdechowego. Wyniki pomiarów wynoszą:

po = 741,8 Tr wo = 0,2 m/s zo = 120 m tso = 14,6 °C two = 13,4 °C

p1 = 802,8 Tr w1 = 2,8 m/s z1 = -810 m ts1 = 25,0 °C tw1= 23,2 °C A1= 8,4 m^2

p2 = 800,2 Tr w2 = 2,7 m/s z2 = -795 m ts2 = 26,2 °C tw2 = 25,2 °C A2 = 8,4 m^2

Długość wyrobiska wynosi 1200 m.

Wyznaczyć:

• opór właściwy w kg/m⁷_,

• opór normalny w kg/m⁷,

• współczynnik oporu,

• liczbę oporu,

• opór 100 m wyrobiska,

• dyssypację energii,

• depresję naturalną,

• spadek potencjału aerodynamicznego,

• potencjał aerodynamiczny w przekroju dopływu i wypływu bocznicy.

16. Wyznaczyć gęstość powietrza kopalnianego mając dane:

p = 1010 hPa, t_s= 24.6 °C,
= 0,78,
= 0,19,
= 0,02,
= 0,01.

19. Obliczyć rozpływ powietrza w pasywnej sieci wentylacyjnej (rys. 19) metodą Crossa mając dane:

Nr bocznicy	Opór Rf kg/m^7
1	0,01
2	0,08
3	0,10
4	0,12
5	0,06
6	0,04

Charakterystyka wentylatora jest linią poziomą.

Spiętrzenie wentylatora głównego wynosi
= 2000 N/m².

Obliczenia zakończyć po wyznaczeniu rozpływu powietrza w przybliżeniu 1.


Rys. 19

23. Z jakim przepływem mamy do czynienia w wyrobisku górniczym o przekroju A = 3.0×

4,0 = 12 m² jeśli zmierzona w nim prędkość powietrza wynosi w = 0,12 m/s.

24. Sprawdzić w jakim zakresie oporów sieci wentylacyjnej wentylator o charakterys­tyce danej równaniami:

-spiętrzenie
-sprawność






a = 0.00041816 x = -0.000073975

b = -0.261023 y = 0.01496464

c = 31.726305 z = 0.0772

d = 949.2322

będzie pracował stabilnie i ekonomicznie.

25. Czy wentylator z zadania 24 będzie stabilnie i ekonomicznie współpracował z siecią wentylacyjną o otworze równoznacznym A_e = 4,9 m² ?.

26. Wyznaczyć opór tamy regulacyjnej umieszczonej w wyrobisku o przekroju A = 9,2 m² w której wykonano okienko o wymiarach 0.3 x 0.5 m.

31. Wyznaczyć drzewo i antydrzewo sieci wentylacyjnej przedstawionej na rys. 31 oraz znaleźć bazę oczek niezależnych.


Rys. 31

33. Dla sieci przedstawionej na rysunku 33a,b:

1. Przeprowadzić regulację sieci tak, żeby w bocznicy 2-3 strumień objętości powietrza był równy
= 10,0 m³/s.

2. Dobrać parametry punktu pracy stacji wentylatorowej i pracujących w niej wentylatorów (2 wentylatory połączone równolegle o charakterystykach danych

równaniem:
) tak, żeby pracowały stabilnie, a straty zewnętrzne powietrza nie przekraczały dopuszczalnych.

3. Wyznaczyć opór zamknięcia zrębu szybu wydechowego w oparciu o przyjęte w punkcie 2 tego zadania wielkości.

Rys. 33a

Rys. 33b

Dane:

Bocznica	Opór właściwy kg/m^7
0-1	0,022
1-2	0,060
1-3	0,100
2-3	0,130
2-4	0,120
3-4	0,050
4-6	0,0125
6-7	0,008

34. Oddział A wydobywa 2000 t/d. Średnia głębokość eksploatacji w tym rejonie wynosi 500 m. Oddział B wydobywa 1000 t/d przy średniej głębokości eksploatacji 900 m. W związku z wyczerpywaniem się pokładu płytszego zmianie ulegną proporcje wydobycia. Oddział A będzie wydobywał 1000 t/d, a oddział B - 2000 t/d. Znaleźć sposób regulacji, który by pozwalał zastosować dotychczasową stację wentylatorów głównych.

Potencjały aerodynamiczne w węzłach przed modernizacją wynoszą:

Węzeł	Potencjał J/m^3
0	0
1	-500
2	-600
3	-1600
4	-1900
5	-2100
6	0

Wskaźniki ilości powietrza dobrać (dla uproszczenia) zgodnie z normą PN - 63/G - 05162.

W normie tej przyjmuje się następujące wskaźniki ilości powietrza na tonę dobowego wydobycia:

l m³t/d - do 400 m głębokości,

1,0 ÷ 1,5 m³t/d od 400 do 600 m,

1,5 ÷ 2,5 m³t/d od 600 do 800 m,

2,5 ÷ 4,0 m³t/d od 800 do 1000 m,


Rys. 34

Charakterystyka wentylatora dana jest równaniem:




gdzie: l_vo = 2320 N/m², R_w = 0,03 kg/m⁷,
= 30 m³/s.

41. Sprawdzić czy zapewniona jest w tej sieci bezpieczna współpraca stacji wentylatorowych zainstalowanych przy różnych szybach w sieci przedstawionej na rys. 41.

DANE:

• spiętrzenia wentylatorów:


= 1500 N/m²,
= 900 N/m²,
= 2000 N/m²,

• potencjały powietrza i strumienie objętości

Nr węzła	Potencjał aerodynamiczny J/m^3	Bocznica	Strumień objętości powietrza m^3/s
0	0	0-1	150
1	-300	1-2	80
2	-400	2-3	40
3	-500	2-4	40
4	-1000	3-4	10
5	-1200	3-5	30
6	-2000	4-5	50
7	0	5-6	80
8	-650	1-8	70
9	-680	8-9	5
10	-700	9-10	5
11	-900	8-10	15
12	0	10-11	20
13	-700	8-13	50
14	-800	13-14	30
15	-1500	13-14	20
16	0	14-15	50


Rys. 41

Ponadto z książki Strumińska B., Strumiński A.: Aerotermodynamika Górnicza zaleca się rozwiązać przykłady: 10.3, 10.5, 10.6, 10.7 i 10.8.

Egzamin będzie składał się z dwóch części. Pierwsza będzie obejmowała rozwiązanie zadań o podobnej skali trudności jak zadania przykładowe. Druga część będzie wymagała pisemnego omówienia wybranych zagadnień z Wentylacji Kopalń.

1

2

---