Projekt zestaw E, wykłady, wentylacja, Minikowski


Politechnika Wrocławska Wrocław 27.02.05

Wydział Geoinżynierii Górnictwa i Geologii

Projekt z klimatyzacji kopalń

Wykonał:

Łukasz Smacha

Prowadzący:

Dr inż. F. Rosiek

Dane projektowe

Temat nr 5E

PARAMETRY

Szyb

wdechowy

Przekop przewozow

Przekop polowy

Chodnik

odstawczy

Ściana

Numer wyrobiska

1

2

3

4

5

Długość, L, m

1040

2220

1910

820

230

Pole przekroju, A, m2

14

10

8

8

Średnica, D, m

7,5

Prędkość powietrz, wm, m./Prędkość

10

4,4

2,5

1,2

Czas przewietrzania, τ, lata

6

4

2,5

1,5

0,1

Wysokość niwelacyjna,

Zd, m

150

-850

-850

-810

-800

Wysokość niwelacyjna,

Zw, m

-850

-850

-810

-800

-780

Rodzaj skał otaczających

Piaskowiec drobnoziarnisty

Piaskowiec gruboziarnisty

Piaskowiec drobnoziarnisty

Łupek ilasty

Węgiel

Moc maszyn kW

180

230

260

350

Współczynnik Czs

0,25

0,20

0,28

0,28

- Stopień geotermiczny Γ = 31C;

- Rejon: kopalnia Bogdanka;

- Wilgotność względna na podszybiu szybu wdechowego wynosi 78%

- Przez MK przepływa V = 400 m3/min;

- Różnica temperatur w wyrobiskach klimatyzowanych wynosi ΔtS ≤ 3,5°C.

  1. Prognoza temperatury suchej i wilgotnej

    1. Prognoza temperatury suchej i wilgotnej metodą J. Wacławika

1.1.1. Prognoza temperatury suchej na podszybiu.

Zgodnie z tą metodą temperatura sucha powietrza na podszybiu szybu wdechowego jest równa:

0x01 graphic

gdzie:

Tos - średnioroczna temperatura powietrza atmosferycznego, °C,

0x01 graphic
- gradient geotermiczny, °C/m., przy czym:

0x01 graphic

0x01 graphic
- stopień geotermiczny, m/°C,

s - współrzędna bieżąca, m,

0x01 graphic
- współczynnik przewodzenia ciepła, W/(m K),

0x01 graphic
- bezwymiarowy strumień cieplny, wyznaczany z wzoru:

0x01 graphic

cp - ciepło właściwe powietrza przy stałym ciśnieniu, cp = 1005 J/(kg K),

g - przyspieszenie ziemskie, g = 9,80665 m/s2,

Ki - liczba Kirpiczewa

jeżeli: 0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Fo - liczba Fouriera dana wzorem:

0x01 graphic

0x01 graphic
- czas przewietrzania wyrobiska, s,

ae- ekwiwalentny współczynnik wyrównywania temperatury, m2/s, równy:

0x01 graphic

cs - pojemność cieplna skał, J/(kg K),

0x01 graphic
- gęstość pozorna skał otaczających wyrobisko, kg/m3,

Bi - liczba Biota dana wzorem:

0x01 graphic

0x01 graphic
- współczynnik przejmowania ciepła z górotworu, W/(m2K),

0x01 graphic

wm - prędkość średnia powietrza w wyrobisku, m/s

0x01 graphic

0x01 graphic
- ciśnienie statyczne bezwzględne powietrza w miejscu pomiaru prędkości, Pa, które wyznaczono ze wzoru:

0x01 graphic

po - ciśnienie powietrza na zrębie szybu wdechowego, po = 750 Tr,

H- głębokość szybu liczona od powierzchni ziemi, m,

Ra- indywidualna stała gazowa powietrza suchego, Ra = 287,04 J/(kg K),

TV - temperatura wirtualna powietrza, K,

0x01 graphic

Ts - temperatura sucha powietrza w miejscu pomiaru prędkości, K,

x - stopień zawilżenia powietrza, kg/kg,

0x01 graphic

ppn - ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia, Pa,

0x01 graphic

1.1.2. Prognoza temperatury wilgotnej na podszybiu.

Wyznacza się z zależności na ciśnienie cząstkowe pary wodnej w postaci:

0x01 graphic

przy czym:

0x01 graphic

0x01 graphic

gdzie:

0x01 graphic
- ciśnienie cząstkowe pary wodnej, Pa,

0x01 graphic
- ciśnienie cząstkowe pary wodnej w stanie nasycenia w temp. ts, Pa ,

0x01 graphic
- wilgotność względna powietrza, %,

0x01 graphic
- odpowiednio temperatury powietrza mierzone termometrem suchym i wilgotnym, oC.

1.1.3. Prognoza temperatury suchej dla przekopu polowego

Zmianie ulega wzór na Ts(S) resztę oblicza się tak jak powyżej. Wzór na Ts(S) ma postać:

0x01 graphic

gdzie:

voo - temperatura pierwotna skał, °C

Tos - temperatura powietrza na wlocie do przekopu (przyjmujemy temperaturę na wylocie obliczoną dla przekopu przewozowego) °C

s - długość wyrobiska, m,

q d- zagęszczenie strumienia od dodatkowych źródeł ciepła, W/m

0x01 graphic

L - długość wyrobiska, m

Nz - moc zainstalowanych maszyn, kW

Czs - współczynnik od dodatkowych źródeł,

    1. Prognoza temperatury suchej i wilgotnej metodą J. Vossa

1.2.1. Prognoza temperatury suchej w przekopie przewozowym

Jako dane wyjściowe na dopływie przyjmujemy parametry powietrza na wypływie wyrobiska poprzedniego. Wyznacza się kolejno:

0x01 graphic

gdzie:

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

przy czym :

0x01 graphic

gdzie:

0x01 graphic

0x01 graphic

gdzie:

ro = 0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

1.2.2.Prognozowanie temperatury wilgotnej powietrza w przekopie przewozowym.

Prognozowanie temperatury powietrza mierzonej termometrem wilgotnym w wyrobisku górniczym prowadzić możemy dopiero po prognostycznym wyznaczeniu temperatury mierzonej termometrem suchym.

0x01 graphic

gdzie:

0x01 graphic

gdzie:

1.2.3. Prognozę temperatury suchej i wilgotnej dla pozostałych wyrobisk czyli :chodnika odstawczego oraz ściany wykonano przy pomocy metody J. Vossa.

Dane i wyniki obliczeń prognozowanej temperatury suchej i wilgotnej dla szybu metodą J. Wacławika

Przyspieszenie ziemskie

g

m/s2

9,80665

Długość

L

m

1040

Średnica

D

m

7,5

Powierzchnia przekroju

A

m2

37,551

Prędkość powietrza

wm

m/s

10

Czas przewietrzania

s

189216000

Wysokość niwelacyjna

zd

m

150

Wysokość niwelacyjna

zw

m

-850

Stopień geotermiczny

Γ

m/°C

31

Gradient geotermiczny

σ

°C/m

0,034

Współrzędna bieżąca

s

m

700

Współczynnik ciepła konwekcyjnego

s

-

0,6

Gęstość piaskowca drobnoziarnistego

ρs

kg/m3

2500

Ciepło właściwe skał

cs

J/(kg*K)

705

Współczynnik przewodnictwa cieplnego

W/(mK)

3,1

Właściwa pojemność cieplna powietrza suchego

cp

J/(kgK)

1005

Strumień objętości powietrza

V

m3/s

375,518

Stała uniwersalna

Ra

J/(kg*K)

287,04

Przyjęta temperatura sucha

ts

°C

18,19

Temperatura sucha

Ts

K

291,34

Ciśnienie powietrza na zrębie szybu wdechowego

po

Pa

101300

Głębokość szybu liczona od powierzchni ziemi

H

m

1040

Ciśnienie cząstkowe pary wodnej

pp

Pa

2087,750122

Stopień zawilzenia

X

kg/kg

0,009137381

Wilgotność względna

%

78

Temperatura wirtualna

Tv

K

292,9372507

Gęstość powietrza

ρ

kg/m3

1,337698639

Promień równoważny

ro

m

3,1875

Ekwiwalentny współczynnik wyrównywania temperatury

ae

m2/s

1,7588710-6

Liczba Fouriera

Fo

-

32,75593786

Współczynnik przejmowania ciepła z górotworu

k

W/(m2K)

14,53215442

Liczba Biota

Bi

-

14,9423362

Liczba Kirpiczewa

Ki

-

0,420439796

Bezwymiarowy strumień cieplny

q*

-

2,64170115

Prognozowana temperatura sucha

Ts(s)

°C

18,16386119

Ciśnienie cząstkowe pary wodnej

pp

Pa

1628,445095

Prognozowana temperatura wilgotna

tww

°C

15,82866679

Dane i wyniki obliczeń prognozowanej temperatury suchej i wilgotnej dla przekopu przewozowego metodą J. Wacławika

Przyspieszenie ziemskie

g

m/s2

9,80665

Długość

L

m

2220

Powierzchnia przekroju

A

m2

14

Prędkość powietrza

wm

m/s

4,4

Czas przewietrzania

s

126144000

Wysokość niwelacyjna

zd

m

-850

Wysokość niwelacyjna

zw

m

-850

Stopień geotermiczny

Γ

m/°C

31

Gradient geotermiczny

σ

°C/m

0,034

Współczynnik ciepła konwekcyjnego

s

-

0,35

Gęstość piaskowca gruboziarnistego

ρs

kg/m3

2400

Ciepło właściwe skał

cs

J/(kg*K)

696

Współczynnik przewodnictwa cieplnego

W/(mK)

3,5

Właściwa pojemność cieplna powietrza suchego

cp

J/(kgK)

1005

Strumień objętości powietrza

V

m3/s

61,6

Stała uniwersalna

Ra

J/(kg*K)

287,04

Przyjęta temperatura sucha

ts

°C

18,16386119

Temperatura sucha

Ts

K

291,3138612

Ciśnienie powietrza na zrębie szybu wdechowego

po

Pa

101300

Cisnienie stat. powietrza na wlocie do wyrobiska

p

Pa

112480

Ciśnienie cząstkowe pary wodnej

pp

Pa

2084,326431

Stopień zawilzenia

X

kg/kg

0,009122177

Temperatura wirtualna

Tv

K

292,9083111

Gęstość powietrza

ρ

kg/m3

1,337830804

Promień równoważny

ro

m

1,798873744

Ekwiwalentny współczynnik wyrównywania temperatury

ae

m2/s

2,0953110-6

Liczba Fouriera

Fo

-

81,67944828

Współczynnik przejmowania ciepła z górotworu

k

W/(m2K)

8,448547448

Liczba Biota

Bi

-

3,963924486

Liczba Kirpiczewa

Ki

-

0,340010704

Bezwymiarowy strumień cieplny

q*

-

2,136350259

Prognozowana temperatura sucha

Ts(s)

°C

21,72858849

Ciśnienie cząstkowe pary wodnej

pp

Pa

1625,775275

Prognozowana temperatura wilgotna

tww

°C

22,22677532

Dane i wyniki obliczeń prognozowanej temperatury suchej i wilgotnej dla przekopu polowego metodą J. Wacławika

Przyspieszenie ziemskie

g

m/s2

9,80665

Długość

L

m

1910

Powierzchnia przekroju

A

m2

10

Prędkość powietrza

wm

m/s

2,5

Czas przewietrzania

s

78840000

Wysokość niwelacyjna

zd

m

-850

Wysokość niwelacyjna

zw

m

-810

Stopień geotermiczny

Γ

m/°C

31

Gradient geotermiczny

σ

°C/m

0,034482759

Współczynnik ciepła konwekcyjnego

s

-

0,35

Gęstość piaskowca drobnoziarnistego

ρs

kg/m3

2500

Ciepło właściwe skał

cs

J/(kg*K)

705

Współczynnik przewodnictwa cieplnego

W/(mK)

3,1

Właściwa pojemność cieplna powietrza suchego

cp

J/(kgK)

1005

Strumień objętości powietrza

V

m3/s

25

Stała uniwersalna

Ra

J/(kg*K)

287,04

Przyjęta temperatura sucha

ts

°C

21,72858849

Temperatura sucha

Ts

K

294,8785885

Ciśnienie powietrza na zrębie szybu wdechowego

po

Pa

101300

Cisnienie stat. powietrza na wlocie do wyrobiska

p

Pa

112480

Ciśnienie cząstkowe pary wodnej

pp

Pa

2599,230191

Stopień zawilzenia

X

kg/kg

0,011417047

Temperatura wirtualna

Tv

K

296,8985741

Gęstość powietrza

ρ

kg/m3

1,319850601

Promień równoważny

ro

m

1,520325798

Ekwiwalentny współczynnik wyrównywania temperatury

ae

m2/s

1,7588710-6

Liczba Fouriera

Fo

-

59,99372854

Współczynnik przejmowania ciepła z górotworu

k

W/(m2K)

5,558846948

Liczba Biota

Bi

-

2,726212395

Liczba Kirpiczewa

Ki

-

0,344645857

Bezwymiarowy strumień cieplny

q*

-

2,165473786

Prognozowana temperatura sucha

Ts(s)

°C

27,16235701

Ciśnienie cząstkowe pary wodnej

pp

Pa

2027,399549

Prognozowana temperatura wilgotna

tww

°C

20,95499872

Dane i wyniki obliczeń prognozowanej temperatury suchej i wilgotnej dla chodnika odstawczego metodą J. Vossa

Przyspieszenie ziemskie

g

m/s2

9,80665

Długość

L

m

820

Powierzchnia przekroju

A

m2

8

Obwód wyrobiska

B

m

11,76625684

Prędkość powietrza

wm

m/s

1,2

Czas przewietrzania

s

47304000

Wysokość niwelacyjna

zd

m

-810

Wysokość niwelacyjna

zw

m

-780

Stopień geotermiczny

Γ

m/°C

31

współczynnik określający jaka część energii ze źródeł dodatkowych wpływa na podwyższenie temperatury

Czs

0,28

Współczynnik ciepła konwekcyjnego

s

-

0,35

Gęstość łupka ilastego

ρs

kg/m3

2600

Ciepło właściwe skał

cs

J/(kg*K)

1000

Współczynnik przewodnictwa cieplnego

W/(mK)

2,1

Liczba oporu wyrobiska

f

-

0,082095

Właściwa pojemność cieplna powietrza suchego

cp

J/(kgK)

1005

Strumień objętości powietrza

V

m3/s

12,52790728

Stała uniwersalna

Ra

J/(kg*K)

287,04

Moc maszyn

N

kW

260

Temperatura sucha

Ts

K

299,5305187

Przyrost na głębokości

z

m

10

Gęstość powietrza

ρ

kg/m3

1,304990342

Promień równoważny

ro

m

1,359820733

Ekwiwalentny współczynnik wyrównywania temperatury

ae

m2/s

8,07692E10-7

Liczba Fouriera

Fo

-

20,6623872

Współczynnik przejmowania ciepła z górotworu

k

W/(m2K)

5,380194172

Liczba Biota

Bi

-

9,953876984

Współczynnik

k∞

-

0,468046047

Liczba Kirpiczewa

Ki

-

0,450397419

Strumień masy powietrza suchego

ma

kg/s

12,52790728

Zagęszczenie strumienia ciepła od dodatkowych źródeł ciepła

qza

W/m

53,26829268

Temperatura pierwotna na dopływie

tpd

°C

38

Temperatura pierwotna na wypływie

tpw

°C

37,67741935

Średnia temperatura pierwotna

tpm

°C

37,83870968

tx

°C

59,202812

Prognozowana temperatura sucha

tsw

°C

31,17246988

Ciepło parowania wody w temp 0 °C

rb

J/kg

2500000

Pojemność cieplna pary wodnej

cpw

J/kgK

1927

Stopień zawilżenia na końcu wyrobiska

xw

kg/kg

0,014595116

Ciśnienie statyczne bezwzględne na końcu wyrobiska

pw

Pa

112949,5245

Prognozowana temperatura wilgotna

tww

°C

25,02783522

Dane i wyniki obliczeń prognozowanej temperatury suchej i wilgotnej dla ściany J. Vossa

Przyspieszenie ziemskie

g

m/s2

9,80665

Długość

L

m

230

Powierzchnia przekroju

A

m2

8

Obwód wyrobiska

B

m

11,766

Prędkość powietrza

wm

m/s

1,2

Czas przewietrzania

s

3153600

Wysokość niwelacyjna

zd

m

-800

Wysokość niwelacyjna

zw

m

-780

Stopień geotermiczny

Γ

m/°C

31

współczynnik określający jaka część energii ze źródeł dodatkowych wpływa na podwyższenie temperatury

Czs

0,28

Ekwiwalentny wsp. przewodzenia ciepła w wilgotnym masywie skalnym

e

W/(mK)

7

Współczynnik ciepła konwekcyjnego

s

-

0,25

Gęstość węgla

ρs

kg/m3

1300

Ciepło właściwe skał

cs

J/(kg*K)

439

Współczynnik przewodnictwa cieplnego

W/(mK)

0,4

Liczba oporu wyrobiska

f

-

0,616015

Właściwa pojemność cieplna powietrza suchego

cp

J/(kgK)

1005

Strumień objętości powietrza

V

m3/s

12,30523475

Stała uniwersalna

Ra

J/(kg*K)

287,04

Moc maszyn

N

kW

350

Temperatura sucha

Ts

K

304,3224699

Przyrost na głębokości

z

m

20

Gęstość powietrza

ρ

kg/m3

1,281795286

Promień równoważny

ro

m

1,359820733

Ekwiwalentny współczynnik wyrównywania temperatury

ae

m2/s

1,0513410-7

Liczba Fouriera

Fo

-

1,793026333

Współczynnik przejmowania ciepła z górotworu

k

W/(m2K)

5,380194172

Liczba Biota

Bi

-

48,77399722

Współczynnik

k

-

0,832742133

Liczba Kirpiczewa

Ki

-

0,821060168

Strumień masy powietrza suchego

ma

kg/s

12,30523475

Zagęszczenie strumienia ciepła od dodatkowych źródeł ciepła

qza

W/m

255,6521739

Temperatura pierwotna na dopływie

tpd

°C

37,67741935

Temperatura pierwotna na wypływie

tpw

°C

37,03225806

Średnia temperatura pierwotna

tpm

°C

37,35483871

tx

°C

92,85249677

Prognozowana temperatura sucha

tsw

°C

36,03734075

Ciepło parowania wody w temp 0 °C

rb

J/kg

2500000

Pojemność cieplna pary wodnej

cpw

J/kgK

1927

Stopień zawilżenia na końcu wyrobiska

xw

kg/kg

0,020250332

Ciśnienie statyczne bezwzględne na końcu wyrobiska

pw

Pa

112948,8212

Prognozowana temperatura wilgotna

tww

°C

29,74281267

Współczynniki wykorzystane w projekcie zostały dobrane na podstawie literatury [1,3] i przedstawiono je w poniższych tabelach:

Dla kopalń węglowych:

Nazwa wyrobiska

Chodniki kamienne

5,8

0,35

Chodniki przyścianowe węglowe

Ściany prowadzone na zawał gdy są zainstalowanych MK

7

0,25

Ściany prowadzone na zawał gdy niema zainstalowanych MK

7

0,15

Dla LGOM -u

Rodzaj wyrobiska

Prądy grupowe świeżego powietrz

4

0,29

Roboty eksploatacyjne

2,36

0,29

Współczynnik przewodzenia ciepła λ.

Rodzaj skał

Górny śląsk

Bogdanka

LGOM

Zlepieńce i żwirowce

3,4

Piaskowiec gruboziarnisty

3,5

4,0

2,3

Piaskowiec drobnoziarnisty

3,1

2,5

Łupki piaszczyste

2,2

Łupki ilaste

2,1

1,5

Węgiel kamienny

0,6

0,4

Dolomit

2,5

margle miedzionośne

2,5

Ciepło właściwe skał i ich gęstość i

Rodzaj skał

J/(kg K),

kg/m3,

Zlepieńce i żwirowce

961

2200

Piaskowiec gruboziarnisty

696

2400

Piaskowiec drobnoziarnisty

705

2500

Łupki piaszczyste

850

2550

Łupki ilaste

1000

2600

Węgiel kamienny

439

1300

Dolomit

1001

2600

margle miedzionośne

1962

2800

2. Ocena warunków klimatycznych w oparciu o wskaźnik klimatyczny

Wskaźnik klimatyczny dla oceny stopnia zagrożenia temperaturowego na poszczególnych poziomach eksploatacyjnych określony jest wzorem:

0x01 graphic

gdzie:

tpg - temperatura pierwotna górotworu na danym poziomie,

td - dopuszczalna temperatura powietrza w miejscu pracy załogi bez stosowania

skróconego czasu pracy, td = 28°C

tp - temperatura powietrza na podszybiu danego poziomu wydobywczego.

Kryteria stopnia zagrożenia temperaturowego oparte na wskaźniku klimatycznym K zdefiniowane są następująco:

K < 0 - nie ma zagrożenia temperaturowego,

0 < K 0.8 - istnieje niewielkie zagrożenie temperaturowe, któremu można zapobiec przestrzegając głównych zasad racjonalnej wentylacji,

0.8 < K 1.5 - istnieje zagrożenie temperaturowe, któremu można zapobiec

przez takie zaprojektowanie udostępnienia i rozcięcia pokładów oraz

ich eksploatację, aby powietrze świeże dopływające do wyrobisk eksploatacyjnych ulegało możliwie najmniejszemu nagrzewaniu,

K > 1.5 - istnieje znaczne zagrożenie temperaturowe, któremu można zapobiec przez stosowanie innych środków techniczno-organizacyjnych mających na celu zmniejszenie zagrożenia /np. stosowanie skróconego czasu pracy lub urządzeń chłodniczych /.

Dla wyznaczenia wskaźnika K konieczna jest znajomość temperatury powietrza na podszybiu danego poziomu. W kopalniach istniejących wartość tej temperatury otrzymuje się z bezpośrednich pomiarów. Natomiast dla kopalń projektowanych konieczne jest wykonanie obliczeń prognostycznych temperatury powietrza w oparciu o projekt wentylacji kopalni.

3. Normy klimatyczne przed i po zastosowaniu chłodzenia:

Przed zastosowaniem klimatyzacji tylko w chodniku odstawczym i na ścianie nie są spełnione normy klimatyczne. Praca w tych wyrobiskach jest zabroniona. Norma polska dopuszcza wykonywanie pracy w tych wyrobiskach jedynie w czasie akcji ratowniczych.

Normy

Chodnik odstawczy

Ściana

Przed klimatyzacją

Po zastosowaniu klimatyzacji

Przed klimatyzacją

Po zastosowaniu klimatyzacji

polska

praca zabroniona

praca 8 h

praca zabroniona

praca 8 h

amerykańska

praca zabroniona

praca 8 h

praca zabroniona

praca 8 h

Przepisy technicznej eksploatacji złóż

praca zabroniona

praca 8 h

praca zabroniona

praca 8 h

3.4. Iteracyjny sposób wyznaczenia temperatury powietrza na wlocie chodnika odstawczego i wyrobiska ścianowego.

      1. Na wylocie z chodnika ma być 28°

Według obliczeń temperatura na dopływie do chodnika odstawczego wynosi 22,29°C, wtedy na wylocie jest 28°C.

3.4.2. Na wylocie ze ściany ma być 28° i 33°

Według obliczeń temperatura na dopływie do ściany wynosi 22,25°C, wtedy na wylocie jest 28°C.

Według obliczeń temperatura na dopływie do ściany wynosi 27,68°C, wtedy na wylocie jest 33°C.

  1. Wyznaczenie zdolności chłodniczej maszyny klimatyzacyjnej o działaniu pośrednim przy pracy 6h.

W wyrobiskach w których została przekroczona temperatura sucha równa 28 oC zostaną zamontowane maszyny klimatyzacyjne celem obniżenia tej temperatury. W pierwszej kolejności znaleziono odległość po przekroczeniu której temperatura sucha jest większa od 28oC. Następnie wyznaczono temperaturę jaka powinna wypływać z maszyny klimatyzacyjnej, żeby temperatura nie przekroczyła w wyrobisku temperatury dopuszczalnej równej 28oC. Temperaturę sucha powietrza w całym wyrobisku nie powinna przekraczać 28°C, więc należy zastosować odpowiednią ilość maszyn klimatyzacyjnych dzieląc wyrobisko na odcinki.

Przyjęto następujące oznaczenia:

Przyjęto założenie, że różnica temperatur w wyrobiskach klimatyzowanych Δts ≤ 3,5°C

Wyznaczenie parametrów powietrza na wlocie do maszyny klimatyzacyjnej:

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Wyznaczanie parametrów powietrza na wypływie z maszyny klimatyzacyjnej:

0x01 graphic

0x01 graphic

Ponieważ stopień zawilżenia powietrza Xd jest mniejszy od stopnia zawilżenia powietrza dla stanu nasycenia w temperaturze tsw na wylocie z maszyny klimatyzacyjnej, to nie nastąpi wykroplenie wody z powietrza. Przyjmuje się w związku z tym: Xw = Xd.

0x01 graphic

0x01 graphic

- wilgotność względna powietrza na wylocie z maszyny klimatyzacyjnej φw %

0x01 graphic

0x01 graphic

Następnie wyznacza się temperaturę powietrza po zmieszaniu strumieni powietrza płynących przez maszynę klimatyzacyjną i wyrobisko obok maszyny.

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Temperatura sucha wymieszanego strumienia powietrza:

0x01 graphic

Dla wyznaczenia temperatury wilgotnej powietrza twm po zmieszaniu strumieni oblicza się kolejno:

0x01 graphic

0x01 graphic

Obliczenie zdolności chłodniczej maszyny klimatyzacyjnej

Zdolnością chłodniczą maszyny klimatyzacyjnej jest ilość ciepła, jaką maszyna odbiera od powietrza w parowniku w jednostce czasu. Dla wyznaczenia zdolności chłodniczej MK wyznacza się różnicę entalpii powietrza przepływającego przez maszynę 0x01 graphic

0x01 graphic

Zdolność chłodniczą maszyny klimatyzacyjnej wyznacza się ze wzoru:

0x01 graphic

Pierwsza maszyna klimatyzacyjna została zainstalowana na 141,29 metrze chodnika odstawczego, ponieważ w tym miejscu temperatura osiąga wartość 28 °C.

temperatura sucha na wlocie do MK

tsd

°C

27,999

temp wilgotna na wlocie do MK

twd

°C

19,492

temp sucha na wylocie z MK

tsw

°C

23,7

strumień płynący przez MK

V

m3/s

6,66

strumień powietrz płynący wyrobiskiem

Vc

m3/s

9,6

ciśnienie powietrza w miejscu instalacji MK

p

Pa

112949,5245

ciśnienie cząstkowe pary wodnej

ppd

Pa

1 645,775

ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia

ppnd

Pa

3778,073817

wilgotność względna powietrza

ϕd

%

43,56121098

stopień zawilżenia powietrza

Xd

kg/kg

0,0092

entalpia 1+x powietrza wilgotnego

hd

kJ/kg

51,629

gęstość powietrza wilgotnego

ρd

kg/m3

1,299

strumień masy powietrza wilgotnego

md

kg/s

9,458

strumień masy powietrza suchego

msd

kg/s

8,663

ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia dla powietrza wylotowego z MK

ppnw

Pa

2929,16798

stopień zawilżenia powietrza na wylocie z MK dla stanu nasycenia powietrza

Xnw

kg/kg

0,016

stopień zawilżenia powietrza na wylocie z MK

Xw

kg/kg

0,012

ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu wylotowym

ppw

Pa

1 645,775

temp wilgotna powietrza na wylocie z MK

tww

°C

17,98722539

wilgotność względna powietrza na wylocie z MK

ϕw

47,34767462

entalpia 1+x powietrza na wylocie z MK

hw

kJ/kg

51,654

strumień masy powietrza płynący wyrobiskiem obok MK

m1

m3/s

3,812

stopień zawilżenia powietrza

xm

kg/kg

0,010

entalpia powietrz po zmieszaniu strumieni

hm

kJ/kg

48,604

temperatura sucha powietrza

tsm

°C

25,014

ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu wylotowym

ppw

Pa

1 645,774

temperatura wilgotna powietrza dla zmieszanych strumieni

tww

°C

18,45561378

różnica entalpii powietrza pomiędzy wlotem i wylotem z MK

δh

kJ/kg

4,398

zdolność chłodnicza MK

Q

kW

37,74818487

Druga maszyna klimatyzacyjna została zainstalowana na 595,22 metrze chodnika odstawczego ponieważ w tym miejscu temperatura osiąga wartość 28 °C.

temperatura sucha na wlocie do MK

tsd

°C

27,999

temp wilgotna na wlocie do MK

twd

°C

19,492

temp sucha na wylocie z MK

tsw

°C

23,7

strumień płynący przez MK

V

m3/s

6,66

strumień powietrz płynący wyrobiskiem

Vc

m3/s

9,6

ciśnienie powietrza w miejscu instalacji MK

p

Pa

112949,5245

ciśnienie cząstkowe pary wodnej

ppd

Pa

1 645,775

ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia

ppnd

Pa

3778,073817

wilgotność względna powietrza

ϕd

%

43,56121098

stopień zawilżenia powietrza

Xd

kg/kg

0,0092

entalpia 1+x powietrza wilgotnego

hd

kJ/kg

51,629

gęstość powietrza wilgotnego

ρd

kg/m3

1,299

strumień masy powietrza wilgotnego

md

kg/s

9,458

strumień masy powietrza suchego

msd

kg/s

8,663

ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia dla powietrza wylotowego z MK

ppnw

Pa

2929,16798

stopień zawilżenia powietrza na wylocie z MK dla stanu nasycenia powietrza

Xnw

kg/kg

0,016

stopień zawilżenia powietrza na wylocie z MK

Xw

kg/kg

0,012

ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu wylotowym

ppw

Pa

1 645,775

temp wilgotna powietrza na wylocie z MK

tww

°C

17,98722539

wilgotność względna powietrza na wylocie z MK

ϕw

47,34767462

entalpia 1+x powietrza na wylocie z MK

hw

kJ/kg

51,654

strumień masy powietrza płynący wyrobiskiem obok MK

m1

m3/s

3,812

stopień zawilżenia powietrza

xm

kg/kg

0,010

entalpia powietrz po zmieszaniu strumieni

hm

kJ/kg

48,604

temperatura sucha powietrza

tsm

°C

25,014

ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu wylotowym

ppw

Pa

1 645,774

temperatura wilgotna powietrza dla zmieszanych strumieni

tww

°C

18,45561378

różnica entalpii powietrza pomiędzy wlotem i wylotem z MK

δh

kJ/kg

4,398

zdolność chłodnicza MK

Q

kW

37,74818487

Trzecia maszyna klimatyzacyjna została zainstalowana na 68,74 metrze ściany ponieważ w tym miejscu temperatura osiąga wartość 28 °C.

temperatura sucha na wlocie do MK

tsd

°C

27,999

temp wilgotna na wlocie do MK

twd

°C

21,28

temp sucha na wylocie z MK

tsw

°C

23,7

strumień płynący przez MK

V

m3/s

7,16

strumień powietrz płynący wyrobiskiem

Vc

m3/s

10,56

ciśnienie powietrza w miejscu instalacji MK

p

Pa

112 948,82

ciśnienie cząstkowe pary wodnej

ppd

Pa

2 040,98

ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia

ppnd

Pa

3778,073817

wilgotność względna powietrza

ϕd

%

54,02176797

stopień zawilżenia powietrza

Xd

kg/kg

0,01145

entalpia 1+x powietrza wilgotnego

hd

kJ/kg

57,37

gęstość powietrza wilgotnego

ρd

kg/m3

1,30

strumień masy powietrza wilgotnego

md

kg/s

8,65

strumień masy powietrza suchego

msd

kg/s

8,55

ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia dla powietrza wylotowego z MK

ppnw

Pa

2929,16798

stopień zawilżenia powietrza na wylocie z MK dla stanu nasycenia powietrza

Xnw

kg/kg

0,017

stopień zawilżenia powietrza na wylocie z MK

Xw

kg/kg

0,014

ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu wylotowym

ppw

Pa

2 040,98

temp wilgotna powietrza na wylocie z MK

tww

°C

19,87545964

wilgotność względna powietrza na wylocie z MK

ϕw

54,02114087

entalpia 1+x powietrza na wylocie z MK

hw

kJ/kg

57,37

strumień masy powietrza płynący wyrobiskiem obok MK

m1

m3/s

3,81

stopień zawilżenia powietrza

xm

kg/kg

0,011

entalpia powietrz po zmieszaniu strumieni

hm

kJ/kg

54,31

temperatura sucha powietrza

tsm

°C

25,01

ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu wylotowym

ppw

Pa

2 040,97

temperatura wilgotna powietrza dla zmieszanych strumieni

tww

°C

20,3135411

różnica entalpii powietrza pomiędzy wlotem i wylotem z MK

δh

kJ/kg

4,42

zdolność chłodnicza MK

Q

kW

37,77324065

Czwarta maszyna klimatyzacyjna została zainstalowana na 194,74 metrze ściany ponieważ w tym miejscu temperatura osiąga wartość 28 °C.

temperatura sucha na wlocie do MK

tsd

°C

27,999

temp wilgotna na wlocie do MK

twd

°C

21,28

temp sucha na wylocie z MK

tsw

°C

23,7

strumień płynący przez MK

V

m3/s

7,16

strumień powietrz płynący wyrobiskiem

Vc

m3/s

10,56

ciśnienie powietrza w miejscu instalacji MK

p

Pa

112 948,82

ciśnienie cząstkowe pary wodnej

ppd

Pa

2 040,98

ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia

ppnd

Pa

3778,073817

wilgotność względna powietrza

ϕd

%

54,02176797

stopień zawilżenia powietrza

Xd

kg/kg

0,01145

entalpia 1+x powietrza wilgotnego

hd

kJ/kg

57,37

gęstość powietrza wilgotnego

ρd

kg/m3

1,30

strumień masy powietrza wilgotnego

md

kg/s

8,65

strumień masy powietrza suchego

msd

kg/s

8,55

ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia dla powietrza wylotowego z MK

ppnw

Pa

2929,16798

stopień zawilżenia powietrza na wylocie z MK dla stanu nasycenia powietrza

Xnw

kg/kg

0,017

stopień zawilżenia powietrza na wylocie z MK

Xw

kg/kg

0,014

ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu wylotowym

ppw

Pa

2 040,98

temp wilgotna powietrza na wylocie z MK

tww

°C

19,87545964

wilgotność względna powietrza na wylocie z MK

ϕw

54,02114087

entalpia 1+x powietrza na wylocie z MK

hw

kJ/kg

57,37

strumień masy powietrza płynący wyrobiskiem obok MK

m1

m3/s

3,81

stopień zawilżenia powietrza

xm

kg/kg

0,011

entalpia powietrz po zmieszaniu strumieni

hm

kJ/kg

54,31

temperatura sucha powietrza

tsm

°C

25,01

ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu wylotowym

ppw

Pa

2 040,97

temperatura wilgotna powietrza dla zmieszanych strumieni

tww

°C

20,3135411

różnica entalpii powietrza pomiędzy wlotem i wylotem z MK

δh

kJ/kg

4,42

zdolność chłodnicza MK

Q

kW

37,77324065

  1. Dobór MK w oparciu o dane katalogowe producentów oraz szkic rozmieszczenia urządzeń w wyrobiskach

Dobrano maszynę chłodniczą powietrza LKM 2 - 290 o następujących parametrach:

Moc chłodnicza 290 kW

Moc napędowa 52 kW

Temperatura parowania 5,0 °C

Temperatura skraplania 48 °C

Wydatek powietrza 420 m3/min

Producent Wende Malter

Liczba obrotów silnika 1450/ min

Ilość wody w obiegu otwartym 15,35 m3/h

Ilość wody w obiegu zamkniętym 30,70 m3/h

Szkic rozmieszczenia urządzeń klimatyzacyjnych w wyrobiskach

0x08 graphic
0x01 graphic

  1. chłodnica wody chłodzącej - skraplacz

  2. maszyna klimatyzacyjna

  3. chłodnice powietrza (chłodziarki)

6. Odprowadzenie ciepła z MK za pomocą chłodni wyparnej.

Parametry powietrza na dopływie

Temperatura sucha na dopływie

tpsd

°C

28,6

Temperatura wilgotna na dopływie

tpwd

°C

26,5

Ciśnienie powietrza

pd

hPa

1150

Ciśnienie powietrza

pd

Pa

115000

Strumień objętości powietrza

Vp

m3/min

1500

Strumień objętości powietrza

Vp

m3/s

25

Ciśnienie cząstkowe pary

ppd

Pa

3304,855925

Ciśnienie cząstkowe pary nasyconej na dopływie

ppw

Pa

3912,086897

Wilgotność względna powietrza na dopływie

φ d

%

84,48

Stopień zawilżenia

xd

kg/kg

0,018403847

Gęstość powietrza na dopływie

ρd

kg/m3

1,313223998

Strumień masy powietrza

mp

kg/s

32,83059996

Entalpia powietrza na dopływie

hd

kJ/kg

75,73162954

Jednostkowy strumień masy powietrza

(gęstość str. masy)

mpj

kg/(m2s)

6,566119992

Moc chłodnicza wieży (założona)

Q

kW

145

Pole przekroju wieży

Aw

m2

5

Parametry wody na dopływie

Temperatura wody na dopływie

twd

°C

31,5

Strumień masy wody

mw

kg/s

12

Spadek temperatury wody

Dtw

°C

5

Gęstość strumienia wody

mwj

kg/m2s

2,4

Rzeczywisty stosunek str. masy wody do str. masy powietrza

B

0,365512662

Zalecana wartość stosunku dla tpwd=30 i twd-tpwd=12,5 (odczyt tab. 4.13)

Bo

1,35

Zalecana wartość stosunku mw/mp (odczyt tab. 4.13)- formuła

1,002439122

Zalecana wartość stosunku mw/mp (odczyt Rys. 4.57)- formuła popr

1,018354205

Współczynnik R

R

0,27075012

Prędkość przepływu powietrza

w

m/s

5

Współczynnik Fo dla wyznaczonego R Odczytano z rys. 4.58

Fo

0,97

Współczynnik Fv dla w Odczytano z rys. 4.58

Fv

0,95

Współczynnik Fwb dla tpwd Odczytano z rys. 4.58

Fwb

0,97

Liczba sit

ns

3

Współczynnik Fs dla trzech sit w wieży. Odczytano z rys. 4.58

Fs

1,02

Wskaźnik efektywności wody

ηw

0,9117321

Obniżenie temperatury wody

Dtw

°C

4,5586605

Różnica między temp. wody i temp. wilgotną powietrza twd-tpwd

Dt

5

Moc chłodnicza wieży (obliczona)

Q

kW

228,33

Wyznaczona moc chłodnicza wieży dla chłodnic.

Ciśnienie cząstkowe nasyconej pary wodnej

p"pnd

Pa

4619,798732

Wilgotność właściwa (teoretyczna)

xT

0,026032883

Wsp sprawności komory zraszania

E

0,86

Wilgotność właściwa (rzeczywista)

xw

0,024964818

Temperatura sucha na wylocie z chłodni

tpsw

C

31,094

Ciśnienie cząstkowe pary wodnej w pow. na wylocie

ppw

Pa

4437,573644

Ciśnienie cząstkowe nasyconej pary wodnej na wylocie

ppnw

Pa

4514,471984

Wilgotność względna pow. na wylocie

φ w

%

98,29662606

Entalpia powietrza na wylocie

hw

kJ/kg

95,10535021

Przyrost zawartości wilgoci w powietrzu

dx

kg/kg

0,00656097

Ilość odparowującej wody

dnw

kg/s

0,215400588

Temperatura wody na wypływie

tww

C

18,84075963

Ciepło odebrane wodzie przez powietrze

Qp

kW

636,0508733

Ciepło stracone przez wode

Qw

kW

636,0204911

7. Propozycja sposobu przewietrzania przodków wyrobisk przygotowawczych wyprzedzających wyrobisko ścianowe

Wyrobiska, które nie są przewietrzane prądami powietrza wytwarzanymi przez wentylator główny, przewietrza się za pomocą lutniociągów. Lutniociągi powinny być wykonywane z lutni metalowych lub trudno palnych antyelektrostatycznych lutni z tworzyw sztucznych.

Do przewietrzania wyrobisk przygotowawczych wyprzedzających wyrobisko ścianowe zaproponowano wentylację lutniową ssącą. Długość tych wyrobisk nie przekracza 60m, dlatego można zastosować wentylatory wolno strumieniowe, wytwarzające strugę strumienia na odległość, co najmniej 45 m, umieszczone w wolnych przekrojach wyrobisk z opływowym prądem powietrza.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
cz V, wykłady, wentylacja, Minikowski, PAWEŁ KLIMA
czIV, wykłady, wentylacja, Minikowski, PAWEŁ KLIMA
czII, wykłady, wentylacja, Minikowski, PAWEŁ KLIMA
Pyt Klimatyzacja Kopalń wykład, wykłady, wentylacja, Minikowski, Prognoza temperatury, nowy rosiek
zagadnienia do egzaminu z wentylacji, wykłady, wentylacja, Minikowski, egzamin, opracowane pytania
word 2, wykłady, wentylacja, Minikowski, sprawozdanie
Rurociągi, wykłady, wentylacja, Minikowski, majcher
ŚCI ĄGA NA EGZAMIN, wykłady, wentylacja, Minikowski, egzamin, opracowane pytania
wentylacja I-ściąga, wykłady, wentylacja, Minikowski, egzamin, opracowane pytania
rurocoag, wykłady, wentylacja, Minikowski, sprawozdanie
77, wykłady, wentylacja, Minikowski, PAWEŁ KLIMA

więcej podobnych podstron