1. Wyznaczanie parametrów potrzebnych do określania norm klimatycznych:

- temperatury t_s i t_w

t_s - temp. powietrza w [°C] mierzona termometrem suchym osłoniętym od wpływu promieniowania słonecznego

t_w - temp. powietrza w [°C] mierzona termometrem wilgotnym

Temperatura powietrza, może być mierzona według dowolnej metody pomiaru, niezależnie od kształtu zastosowanego czujnika. Należy jednak zastosować wszystkie środki zabezpieczające, jakie konieczne są przy każdym pomiarze temperatury powietrza. Zwłaszcza czujnik powinien być zabezpieczony przed promieniowaniem cieplnym za pomocą urządzenia, które nie powinno utrudniać ruchu powietrza wokół czujnika. Zakres pomiarów temperatury powietrza wynosi od 10 do 60°C z dokładnością ± 1°C.

_- temperatury wilgotnej naturalnej t_nw

t_nw - temp. wilgotna naturalna w [°C] mierzona termometrem wilgotnym stacjonarnym lub czujnik pokryty wilgotną tkaniną przy naturalnym ruchu powietrza, tzn. umieszczony w badanym środowisku bez stosowania wentylacji wymuszonej. Czujnik powinien mieć następujące cechy:

a/ kształt elementu pomiarowego czujnika: cylindryczny,

b/ średnicę zewnętrzną części czułej czujnika: 6 ± l mm,

c/ długość czujnika: 30 ± 5 mm,

d/ zakres pomiaru : od 5 do 40°C,

e/ dokładność pomiaru: ± 0,5 °C

f/ osłona czujnika powinna być pokryta białym włóknem dobrze absorbującym wodę /np. bawełnianym/,

g/ podpora czujnika powinna mieć średnicę 6 mm i powinna być na długości 20 mm pokryta warstwą włókna, aby zmniejszyć przewodzenie ciepła od podpory w kierunku czujnika,

h/ włókno powinno być ułożone dookoła czujnika na kształt rękawa i dokładnie do niego dopasowane. Zbyt ścisłe lub zbyt luźne przyleganie tego włókna do czujnika zmniejsza dokładność pomiaru; włókno powinno być utrzymywane w czystości,

i/ dolna część włókna powinna być zanurzona w zbiorniku z wodą destylowaną; długość włókna zwisającego swobodnie w powietrzu powinna wynosić od 20 do 30 mm,

k/ zbiornik powinien być tak skonstruowany i zabezpieczony, aby temperatura wody znajdująca się wewnątrz nie mogła się podnosić pod wpływem promieniowania pochodzącego z otoczenia.

_- temperatury termometru kulistego t_g

Temperatura poczernionej kuli jest to temperatura wskazana przez czujnik umieszczony w środku kuli o następujących cechach:

a/ średnica: 150 mm,

b/ współczynnik średniej emisji: 0,95 /czarna matowa powierzchnia kuli/,

c/ grubość: możliwie jak najmniejsza,

d/ zakres pomiaru: 20 do 120°C,

e/ dokładność pomiaru:

- w zakresie od 20 do 50°C : ± 0.5 °C,

- w zakresie od 50 do 120°C: ± 1°C.

Można również stosować inne przyrządy do mierzenia temperatury zarówno za pomocą termometru wilgotnego naturalnego, jak i termometru z poczernioną kulą, które po wyskalowaniu według wymienionych zakresów pomiaru dają identyczne wyniki.

- katastopni K_s, K_w

Przed wykonaniem pomiaru katatermometr należy ogrzać, najlepiej w termosie, do takiej temperatury, aby alkohol wypełniał rurkę kapilarną do 1/3 wysokości górnego rozszerzenia, następnie przyrząd umieszcza się w miejscu pomiaru i mierzy się czas opadania alkoholu pomiędzy kreskami 38 i 35°C. Średnia z tych wartości odpowiada normalnej temperaturze organizmu człowieka. Dzieląc stałą katatermometru F, równą ilości ciepła wyrażonej w mcal odprowadzanej z powierzchni zbiornika o polu 1 cm², przez czas opadania τ oblicza się natężenie chłodzenia w katastopniach

gdy w < 1 m/s,

gdy w > 1 m/s,

gdy w < 1 m/s,

gdy w > 1 m/s,

gdzie:

F - stała katatermometru [mcal]
- jest temperaturą powietrza mierzoną termometrem wilgotnym w °C.
- jest temperaturą powietrza mierzoną termometrem suchym w °C.τ - czas opadania

- w - prędkość powietrza

- prędkości powietrza w

dla v < 1 m/s

dla v > 1 m/s

gdzie

- natężenie chłodzenia mierzone katatermometrem posrebrzonym,

- temperatura powietrza mierzona termometrem suchym.

Za pomocą katatermometru można mierzyć prędkość przepływu w zakresie od 0,1 do 1,5 m/s. Przyrząd może być stosowany jedynie w przypadku, gdy temperatura powietrza jest niższa od 35°C.

2. Czy spełnione są przepisy dotyczące warunków klimatycznych jeśli w przodku zmierzono:

t_s = 27,8^oC; t_w = 25,4 ^oC; w = 0,15 [m/s]:

Warunki klimatyczne są dobre, gdy t_s ≤28^oC lub intensywnośćchłodzenia K_w > 11 kata­stopni.

Jeżeli t_s = 28 ÷ 33 ^oC lub intensywność chłodzenia K_w < 11 katastopni, to czas pracy ze zjazdem na dół i wyjazdem na górę wynosi 6 godzin.

Jeżeli t_s > 33^oC, to praca może się odbywać tylko w czasie akcji ratowniczej.

gdy w < 1 m/s,

= 8,9 kata­stopni.

Warunki nie są spełnione.

3. Amerykańska Temperatura Efektywna ATE - jest to temperatura nieruchomego i nasyconego powietrza, o takiej samej zdolności chłodzącej organizm, jaką posiada powietrze o takiej samej temp.(^oC) i o wilgotności ϕ (%) przy jego ruchu z prędkością w (m/s).

Średnia efektywna temperatura komfortu:

18.9 ET - zima ( 30≤ϕ<60)

21.6 ET - lato

Amerykańska temp. efekt. ATE wg Yaglou jest najczęściej stosowanym wskaźnikiem określającym mikroklimat w miejscu pracy. Odczytuje się ją z wykresu na podstawie pomierzonych parametrów:

- temperatury powietrza termometrem suchym I wilgotnym,

- prędkości przepływu powietrza.

ATE wykorzystywana jest do określania norm klimatycznych, między innymi w górnictwie amerykańskim i niemieckim.

4. Normy klimatyczne stosowane w górnictwie:

- amerykańska

- gdy ATE ≤ 28^oC - jest dopuszczony 8h czas pracy,

- gdy 28°C < ATE ≤ 32^oC - czas pracy powinien być skrócony do 6h oraz zmniejszona jej intensywność,

- gdy ATE > 32^oC - praca jest zabroniona.

- francuska

Francuska temperatura zastępcza (temperatura rezultatu t_r)

[°C

gdzie: w - prędkość przepływu powietrza [m/s].

Według przepisów francuskich praca nie powinna być prowadzona gdy t_r > 28^oC

- polska (jak propozycja Cuprum)

Temperatura komfortu cieplnego wg „Cuprum”

Temperatura zastępcza komfortu cieplnego wg „Cuprum” jest modyfikacją francuskiej temp. zastępczej. Określona jest wzorem:

[°C]

Dopuszczalne graniczne wartości
wynoszą: dla pracy bardzo ciężkiej t_zk ≤ 25°C, dla pracy ciężkiej t_zk ≤ 26°C, dla pracy umiarkowanej t_zk ≤ 28°C, dla pracy lekkiej t_zk ≤ 30°C, praca zabroniona t_zk ≤ 32°C

- polska wg obowiązujących przepisów:

Proponuje się, aby wskaźnik oceny warunków klimatycznych (temperatura zastępcza klimatu) był funkcją następujących czynników: temperatury powietrza kopalnianego zmierzonej termometrem suchym (t_s) i wilgotnym (t_w lub t_nw), temperatury promieniowania (t_g), wielkości metabolizmu (M) i prędkości ruchu powietrza (w), czyli:

t_zk = f(t_s,t_w,t_g,w,M)

gdzie:

t_zk - temperatura zastępcza komfortu cieplnego.

Dla wyrobisk podziemnych proponuje się korzystanie z następującego wzoru:

t_zk = a⋅t_s + b⋅t_w - w ≤ WBGT_gr

gdzie: WBGT_gr - graniczna dopuszczalna wartość wskaźnika dla określonej kategorii „ciężkości pracy” (o określonym przyroście metabolizmu),a, b - współczynniki temperatury zastępczej komfortu cieplnego, a + b = 1, przy czym, gdy: t_s = (25÷35); t_w = (20÷34)°C; w = (0,15÷4) m/s

wzór ten przyjmie postać:

t_zk = 0,4⋅t_s + 0,6⋅t_w - w ≤ WBGT_gr

Na powierzchni korzysta się z następujących zależności:

wewnątrz i na zewnątrz budynków bez nasłonecznienia

0,7⋅t­­_nw + 0,3 t_g ≤ WBGT_gr

na zewnątrz budynków z nasłonecznieniem

0,7⋅t­­_nw + 0,2 t_g +0,1⋅t_s ≤ WBGT_gr

Wydatek energetyczny M (przyrost metabolizmu) odniesiony do 1 m² powierzchni skóry:

w spoczynku M ≤ 65 W/m²,

praca lekka 65 < M ≤ 130 W/m²,

praca umiarkowana 130 < M ≤ 200 W/m²,

praca ciężka 200 < M 260 ≤ W/m²,

praca bardzo ciężka M > 260 W/m².

Przyjęto, że powierzchnia skóry człowieka wynosi 1.8 m².

5. Komfort cieplny. Czynniki wpływające na komfort:

Komfort cieplny to stan zadowolenia człowieka z warunków cieplnych otoczenia. Praca w warunkach komfortu cieplnego jest najbardziej wydajna i bezpieczna pod względem obciążenia termicznego organizmu. Na stan komfortu cieplnego wpływają wszystkie podstawowe parametry fizyczne środowiska pracy, czyli powietrza i otoczenia, oporność cieplna odzieży oraz wydatek energetyczny pracownika zależny od rodzaju i intensywności pracy.

Na komfort pracy mają wpływ takie czynniki, jak:- wilgotność powietrza ,-temperatura powietrza, - prędkość przepływu powietrza,- promieniowanie ciepła,-ciśnienie powietrza,- skład chemiczny powietrza,- zanieczyszczenia pyłowe.

6. Norma dla środowiska gorącego:

Wyznaczanie obciążeń termicznych działających na człowieka w środowisku pracy, oparto, na wskaźniku WBGT" Obciążenie termiczne wewnętrzne jest skutkiem energii metabolicznej - powstałej w wyniku pracy.

Szczegółowa analiza wpływu środowiska na obciążenie termiczne wymaga znajomości następujących czterech jego parametrów podstawowych: temperatury powietrza, średniej temperatury promieniowania, prędkości powietrza i .wilgotności bezwzględnej. Wskaźnik WBGT wiąże dwa pochodne parametry, a mianowicie: temperaturę wilgotną naturalną /t_nw/ i temperaturę poczernionej kuli /t_g /, a w pewnych sytuacjach także parametr podstawowy jakim jest temperatura powietrza /t_s / /temperatura sucha/.

Relacje między powyższymi parametrami przedstawione są następująco:

wewnątrz i na zewnątrz budynków bez nasłonecznienia

WBGT = 0,7 t_nw + 0,3 t_g

na zewnątrz budynków z nasłonecznieniem

WBGT = 0,7 t_nw + 0.2 t_g + 0.1 t_s

gdzie: t_nw - temp. wilgotna naturalna w [°C] mierzona termometrem wilgotnym stacjonarnym,

t_g - temp. poczernionej kuli w [°C] mierzona termometrem umieszczonym w kuli

o średnicy 15 [cm] o czarnych ściankach (termometr Vernona),

t_s - temp. powietrza w [°C] mierzona termometrem suchym osłoniętym od wpływu

promieniowania słonecznego.

Metoda obliczania obciążenia termicznego jest oparta na pomiarze wymienionych parametrów i na obliczeniu wartości średnich, uwzględniając ich zmiany w czasie i przestrzeni.

Wyznaczenie wskaźnika WBGT wymaga zmierzenia dwóch parametrów pochodnych, temperatury wilgotnej naturalnej i temperatury poczernionej kuli oraz zmierzenia parametru podstawowego, jakim jest temperatura powietrza.

Metabolizm nożna wyznaczyć przez:

- zmierzenie zużycia tlenu przez pracownika,

- ocenę tego zużycia za pomocą tablic.

10.Przemiany termodynamiczne powietrza wilgotnego. Entalpia powietrza suchego, wilgotnego i zamglonego. Wykresy psychrometryczne.

Przemiany termodynamiczne powietrza wilgotnego

Entalpia powietrza suchego

- entalpia powietrza suchego równa

- ciepło właściwe powietrza suchego 1,006 J/(kgK)

Entalpia powietrza wilgotnego

Entalpia (1+x) kg powietrza wilgotnego równa jest sumie entalpii powietrza suchego oraz entalpii pary wodnej

[kj/(1+x)kg]

h-entalpia (1+x) kg powietrza wilgotnego J/kg

-entalpia właściwa powietrza suchego J/kg

-entalpia właściwa pary wodnej J/kg

poziom odniesienia h=0, od którego wylicza się dodatnie i ujemne wartości entalpii powietrza wilgotnego, można przyjmować dowolnie. Zwykle zakłada się, że entalpia powietrza suchego równa jest 0 w temp. 0⁰C. Entalpia wilgoci równa jest 0 w temp 0⁰C, gdy woda znajduje się w stanie ciekłym. W związku z tym (1+x)kg powietrza wilgotnego jest równa

kJ/(1+x)kg

- ciepło właściwe pow. suchego przy stałym ciśnieniu, kJ/(kgK)

- ciepło właściwe pary wodnej przy stałym ciśnieniu, kJ/(kgK)

- ciepło właściwe parowania wody w temp. 0⁰C

x- wilgotność właściwa (zawartość wilgoci); [kg pary wodnej/kg pow. such]

T- temp. Pow. Zmierzona termometrem suchym

Entalpia powietrza zamglonego

W przypadku mgły wodnej entalpia właściwa powietrza zamglonego o temperaturze to C wynosi :

kJ/kg ( 10 )

gdzie : in -entalpia właściwa powietrza nasyconego,o temperaturze to C , kJ/kg

iw - entalpia właściwa wody o temperaturze to C , kJ/kg

xm - wilgotność właściwa powietrza zamglonego , kg/kg

xn - wilgotność właściwa powietrza nasyconego , kg/kg

4.19 - ciepło właściwe wody , kJ/kg

a w przypadku powietrza z mgłą śnieżną , entalpia wynosi :

kJ/kg (11)

gdzie : il - entalpia właściwa lodu , kJ/kg

2.09 - ciepło właściwe lodu , kJ/kgK

335 - ciepło krzepnięcia wody , kJ/kg

Wykresy psychrometryczne

Wykres R.Molliera

Obliczenia związane z powietrzem wilgotnym, a także zachodzące w nim przemiany, mogą być dogodnie interpretowane dzięki wykresowi wykonanemu w układzie entalpia h, wilgotność właściwa x- czyli wykresowi psychrometrycznemu powietrza wilgotnego. Na wykresie entalpia określona jest dla mieszaniny 1 kg powietrza suchego oraz x kg pary wodnej według wzoru

kg/kg

t- temperatura,
-wilgotność względna,x-wilgotność właściwa, h- entalpia

Dwa parametry trzeba wyznaczyć z wzorów, a dwa kolejne z wykresu Molliera bez jakichkolwiek przeliczeń dodatkowych. Ponadto dzięki wykresowi można przedstawić w sposób obrazowy każdą przemianę powietrza , związaną ze zmianami jego stanu, co niezmiernie ułatwia prawidłowe rozwiązania bardziej złożonych zagadnień

wykres W.H.Carriera

Wykres w układzie entalpia- temperatura powietrza wilgotnego, nosi nazwę karty psychrometrycznej. Tło wykresu stanowi siatka linii stałych entalpii. Na podstawie wyników pomiarów temperatury na termometrze suchym i wilgotnym nanosi się na wykres punkt odpowiadający danemu stanowi powietrza. Na skali znajdującej się na obwodzie rysunku można odczytać wielkość entalpii w danym stanie powietrza. Jest podobny do wykresu h-x Molliera

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

Wstępna ocena zagrożenia klimatycznego

Stopień zagrożenia klimatycznego można określić korzystając z poziomów krytycznych lub wskaźnika klimatycznego. Dla określenia stopnia zagrożenia klimatycznego konieczna jest znajomość temperatury pierwotnej górotworu, w którym prowadzone będą wyrobiska górnicze.

W związku z tym wszystkie kopalnie czynne i projektowane powinny posiadać mapy izolini temperatur pierwotnych skał dla poziomów głębszych niż 700 m.

Poziomy krytyczne

Przeprowadzone badania wykazały, że w polskich kopalniach można wyróżnić trzy poziomy krytyczne z uwagi na temperaturę pierwotną skał. Strefa neutralna z ≈ 30m I poziom krytyczny t_pg = 30°C t_g ≅ 8°C II poziom krytyczny t_pg = 35°C III poziom krytyczny t_pg = 40°C

- stopień geotermiczny; = 33 m/°C w środkowej Europie

Na głębokości powyżej I poziomu krytycznego mogą występować trudne warunki klimatyczne w wyrobiskach eksploatacyjnych i przygotowawczych, przy czym poprawę tych warunków można uzyskać stosując dostatecznie intensywną wentylację główną, jak i odrębną.

Na głębokości między I a II poziomem krytycznym w wyrobiskach eksploatacyjnych i przygotowawczych należy się liczyć z trudnymi warunkami klimatycznymi, które można poprawić stosując dostatecznie intensywną wentylację główną, jak i odrębną, łącznie ze stosowaniem niektórych innych środków pasywnego zwalczania wysokich temperatur np.:

- izolacja,

- skracanie dróg przepływu powietrza,

- ujmowanie wody, itp..

Na głębokościach pomiędzy II a III-cim poziomem krytycznym występują bardzo trudne warunki klimatyczne, które można poprawić stosując w zasadzie intensywną wentylację łącznie ze wszystkimi innymi środkami pasywnego zwalczania wysokich temperatur.

W przypadku gdy roboty górnicze prowadzone są poniżej III poziomu krytycznego, wówczas należy nie tylko stosować intensywną wentylację główną łącznie ze wszystkimi środkami pasywnymi zwalczania wysokich temperatur powietrza ale i maszyny klimatyzacyjne.

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

gdzie: t_pg - temperatura pierwotna górotworu na danym poziomie,

t_d - dopuszczalna temperatura powietrza w miejscu pracy załogi bez stosowania

skróconego czasu pracy, t_d = 28°C

t_p - 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 - istniznaczne 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.

WSKAŹNIK DYSKOMFORTU

Wskaźnikiem dyskomfortu cieplnego jest stosunek współrzędnych wektorów warunków klimatycznych i dyskomfortu cieplnego.

(3.3)

Jak wynika z definicji wskaźnika dyskomfortu cieplnego (3.3), wskaźnik może przybierać wartości dodatnie, ujemne oraz być równy zeru. Wskaźnik dyskomfortu wyznacza się dzieki nomogramowi . Gdy
> 0 punkt A leży na prawo od krzywej komfortu cieplnego. Stan ten odpowiada środowiskom ciepłym. Gdy
= 0. w środowisku występuje komfort cieplny. Punkt A pokrywa się z punktem B. Gdy
< 0, punkt A leży na lewo od krzywej komfortu. Mamy wtedy do czynienia ze środowiskiem chłodnym. Jeżeli punkt A leży na granicznej izolinii dyskomfortu cieplnego, czyli pokrywa się z punktem C, wskaźnik dyskomfortu cieplnego jest równy jedności. Oznacza to granicę bezpiecznej pracy w środowiskach ciepłych.

Analizę warunków klimatycznych w środowiskach pracy ze względu na wartości wskaźnika dyskomfortu cieplnego można przeprowadzić następująco:

< 0 środowisko chłodne,
= 0 komfort cieplny,
> 0 środowisko ciepłe,0 <
< 1 dyskomfort cieplny bezpieczny dla zdrowia,
≥ 1 dyskomfort cieplny niebezpieczny dla zdrowia - praca w takich środowiskach powinna być zabroniona.

Przedział wartości wskaźnika dyskomfortu cieplnego (0÷1), charakteryzujący warunki bezpieczne dla zdrowia, został podzielony na mniejsze części, aby precyzyjniej ocenić środowiska ciepłe, w których praca jest dozwolona. Wprowadzono więc następujący podział:

0 <
< 0,2 - korzystne warunki klimatyczne,0,2 ≤
< 0,5 - zadowalające warunki klimatyczne, 0,5 ≤
< 0,8 - trudne warunki klimatyczne,0,8 ≤
< 1 - bardzo trudne warunki klimatyczne.

Człowiek powinien pracować w warunkach komfortu cieplnego. Jeżeli tego stanu nie da się zapewnić, dążyć należy do tego, aby warunki klimatyczne były co najmniej zadowalające. Z tego też powodu w środowiskach, w których występują trudne i bardzo trudne warunki klimatyczne, czyli wskaźnik dyskomfortu cieplnego jest większy od 0,5, należy stosować środki poprawy warunków klimatycznych.

Wskaźnik dyskomfortu cieplnego zależy w dużym stopniu od wydatku energetycznego pracownika, czyli od rodzaju i intensywności pracy. Warunki klimatyczne w przodku o stałym mikroklimacie dla ludzi wykonujących różnego rodzaju prace będą inne, gdyż inna będzie wartość wskaźnika dyskomfortu cieplnego. Znajomość średniego wydatku energetycznego ludzi pracujących w przodku jest bardzo ważnym parametrem dla prawidłowej oceny warunków klimatycznych i bezpieczeństwa termicznego człowieka.

12.Możliwości poprawy warunków klimatycznych w kopalniach istniejących i projektowanych.

W istniejącej kopalni poprawę uzyskuje się przez:

- zwiększenia strumienia objętości powietrza,

- zwiększenie prędkości w wyrobiskach eksploatacyjnych do 2 m/s,

- zmniejszenie wilgotności () we wszystkich drogach powietrza świeżego,

- skrócenie dróg powietrza świeżego,

- wyeliminowanie dodatkowych źródeł ciepła,

- wyeliminowanie szeregowego przewietrzania wyrobisk.

W kopalniach projektowanych i modernizowanych należy stosować następujące środki i sposoby mające na celu zabezpieczenie warunków klimatycznych:

a) projektować duże powierzchnie przekrojów dla szybów wdechowych i głównych przekopów udostępniających.

b) dla nowych szybów przeanalizować ich lokalizację pod kątem najkrótszych dróg powietrza świeżego do przyszłych pól eksploatacyjnych.

c) zmniejszyć do minimum liczbę wyrobisk doprowadzających powietrze świeże do przodków, żeby prędkość powietrza była bliska lub równa prędkości dopuszczalnej.

d) wykonywać hydroizolację szybów wdechowych i wyrobisk z grupowymi prądami powietrza świeżego, w których występować może duży wypływ wody.

e) projektować ujęcie wody wypływającej z górotworu oraz wody technologicznej.

Woda ujęta w miejscach wypływu winna być odprowadzona ściekami krytymi lub

rurociągami.

f) stosować chłodzenie powietrza sprężonego na powierzchni, a w miarę możliwości

projektować instalacje rurociągów powietrza sprężonego w szybach wydechowych

i wyrobiskach z prądami powietrza zużytego.

g) wyeliminować odstawę urobku z wyrobisk, którymi doprowadzone jest powietrze świeże do wyrobisk eksploatacyjnych

h) rozwiązywać zraszanie na wysypach i przesypach taśmociągów przy możliwie najmniejszym zużyciu wody

i) unikać odprowadzenia powietrza zużytego z wyrobisk ślepych i innych wyrobisk z dodatkowymi źródłami ciepła do wyrobisk z opływowym prądem powietrza świeżego płynącymi do miejsc pracy.

j) projektując przewietrzanie, jak również opracowując prognozę temperatury powietrza dla drążonego wyrobiska korytarzowego, należy przestrzegać następujących zaleceń:

- wyrobiska ślepe należy przewietrzać przy stosowaniu wentylacji tłoczącej lub tłocząco-ssącej,

- należy stosować wszystkie środki dla uzyskania możliwie niewysokich temperatur powierza w prądzie opływowym, z którego powietrze pobierane jest do wyrobiska ślepego,

- celowe jest stosowanie lutni o możliwie dużych średnicach,

k) w czasie drążenia wyrobisk korytarzowych dochodzi się w określonych przypadkach do warunków, w których uprzednio środki nie zapewniają prawidłowych warunków klimatycznych w tych wyrobiskach. Dlatego też konieczne jest wykonanie obliczeń prognostycznych można dopiero dać odpowiedź na pytanie, jakie należy przedsięwziąć środki, aby w danym wyrobisku zapewnione były warunki klimatyczne dopuszczone obowiązującymi przepisami.

- należy dążyć do lokalizacji urządzeń elektromechanicznych np. pomp do urządzeń hydraulicznych na wylotach ze ścian zamiast na ich wlotach. Szczególnie ma to duże znaczenie dla ścian zmechanizowanych,

- likwidować nadmierne nawilżanie prądów powietrza świeżego - dla nie dopuszczenia do nagrzania i nawilżania powietrza świeżego należy unikać szeregowego przewietrzania ścian.

9 Sposoby przenoszenia energii. Przewodzenie ciepła, prawo Fouriera, przewodność cieplna, przewodzenie ciepła przez przegrody płaskie,i cylindryczne. Przenikanie ciepła, współczynnik przenikania ciepła. Promieniowanie ciepła. Złożona wymiana ciepła. Krytyczna średnica izolacji.

Przewodzenie ciepła

Podczas przewodzenia ciepła natężenie strumienia cieplnego jest proporcjonalne do spadku temperatury, mierzonego w kierunku prze­pływu ciepła. Sformułowanie to stanowi prawo Fouriera, którego matematyczny zapis ma postać

gdzie: wielkość dT/dx, zwana gradientem temperatury, jest miarą spadku temperatury w kierunku przepływu ciepła,
- współczynnik proporcjonalności, zwany współczynnikiem przewodzenia ciepła albo krótko przewodnością cieplną.

Przewodność cieplna
charakteryzuje zdolność ciała do przewodze­nia ciepła. Im większa jest jej wartość, tym większa ilość ciepła jest przewodzona w jednostce czasu. Najmniejszą przewodność cieplną wykazują gazy, największą - metale. Spośród metali najlepszym przewodnikiem ciepła jest srebro.

Przewodność cieplna zależy ponadto od temperatury; dla gazów ze wzrostem temperatury rośnie; dla cieczy maleje, a dla metali jest w przybliżeniu stała.

Przenikanie ciepła

Przenikanie ciepła to proces wy­miany ciepła między dwoma płynami oddzielonymi od siebie ścianką z cia­ła stałego (rys. 8.4). Zjawisko składa się z przejmowania ciepła przez ściankę od płynu 1, przewodzenia ciepła przez ściankę i przejmowania ciepła od ścianki przez płyn 2.

Natężenie strumienia cieplnego przenikającego między płynami jest określone wzorem

Występująca w tym wzorze wielkość

nazywa się współczynnikiem przenikania ciepła.

Promieniowanie ciepłaNośnikiem energii promieniowania są fale elektromagnetyczne o różnej długości, rozchodzące się z prędkością światła, równą około 300000 km/s. Promieniowanie, które nazywa się cieplnym, jest przeno­szone przez fale o długości od 0,8 do 400
m (rys. 8.6).

W przypadku ciał stałych i cieczy przekazywanie ciepła przez promieniowanie zachodzi przy wszystkich długościach fal, przy czym promieniowanie cieplne ma największy udział. Natomiast promienio­wanie gazów jest selektywne, tzn. odbywa się tylko przy określonej dla każdego z nich długości fal.

Promieniowanie padające na pewne ciało może zostać przez nie pochłonięte, przepuszczone lub odbite, przy czym zjawiska te są opisane prawami ogólnymi, słusznymi dla wszystkich rodzajów fal elektromag­netycznych.

Oznaczając: Q - całkowitą energię promieniowania padającą na ciało, Q_A - część pochłoniętą, Q_R - część odbitą, a Q_P - część przepuszczoną, można określić następujące wielkości charakteryzujące dane ciało:

• zdolność pochłaniania lub absorpcyjność
  

• zdolność odbijania lub refleksyjność
  

• zdolność przepuszczania lub przepuszczalność
  

Ponieważ
, więc po dodaniu stronami do siebie wyrażeń (8.17-8.19), otrzymujemyA+R+P = 1

Zależnie od wartości współczynników A, R i P rozróżnia się:

• ciała doskonale białe, odbijające całkowicie promieniowanie, tzn. A=0,R=1,P=0;

• ciała doskonale czarne, pochłaniające całkowicie padające promienio­wanie, czyli A = 1, R = 0, P = 0;

• ciała doskonale przepuszczalne, tzn. A = 0, R = 0, P = 1.

W przyrodzie nie ma ciał doskonale białych, czarnych czy przepusz­czalnych. Ciała występujące w przyrodzie noszą nazwę ciał szarych, a wartości współczynników A, R i P zależą od ich struktury, tem­peratury, długości fali promieniowania.

Większość ciał stałych i cieczy jest - w przybliżeniu - nieprzepusz­czalna dla promieniowania cieplnego, czyli można przyjąć, że P = 0. Natężenie strumienia cieplnego, emitowanego przez powierzchnię ciała o temperaturze T, oblicza się na podstawie prawa Stefana­-Boltzmana - wg wzoru o postaci

gdzie:
- emisyjność, tj. zdolność promieniowania lub stopień czarno­ści (dla ciał szarych słuszny jest związek
= A),

-stała promieniowania ciała doskonale czarnego lub stała Stefana-Boltzmana, wynosząca

= 5,67⋅10^-8 W/(m²K⁴)

Złożona wymiana ciepła

W praktyce często wymiana ciepła przez przejmowanie (q_k zachodzi jedno­cześnie z wymianą ciepła przez promienio­wanie (q_pr). Zjawisko to nazwano złożoną wymianą ciepła (rys. 8.9).

Rys. 8.9. Złożona wymiana ciepła

Natężenie stru­mienia cieplnego oblicza się wtedy wg wzoru

w którym:
- efektywnywspółczynnikprzejmowania ciepła, uwzględniający działanie zarówno konwekcji, jak promieniowania, tzn.

gdzie:
- współczynnik przejmowania ciepła, określony wzorem (8.12),

- poprawka umożliwiająca uwzględnienie promieniowania.

Jeśli dwie powierzchnie o temperaturze T_l i T₂ oraz emisyjności
i
wymieniają między sobą ciepło przez promieniowanie, to natężenie strumienia cieplnego określa się wg wzoru

w którym:
- emisyjność efektywna układu dwu ciał.

Wielkość
jest zależna od emisyjności
i
obu powierzchni oraz od ich wzajemnego usytuowania. W większości przypadków jej okreś­lenie wymaga złożonych obliczeń.

Wzór (8.21) jest słuszny tylko wtedy, gdy nie ma strat energii promieniowania, tzn. gdy cała ilość energii promieniowanej przez jedną powierzchnię pada na drugą.

Dla prostego przypadku dwu ścian równoległych (rys. 8.7)

Dla przypadku wymiany ciepła między powierzchniami, z których jedna zamyka w sobie drugą (rys. 8.8), wzór na
ma postać

gdzie: A₁ i A₂ - pola powierzchni ciał.

. Rodzaje wymiany ciepła

Wymiana ciepła jest zjawiskiem przepływu energii pod postacią ciepła z układu o temperaturze wyższej do układu o temperaturze niższej. Rozróżnia się trzy sposoby przenoszenia energii cieplnej:

• przewodzenie,

• konwekcję,

• promieniowanie.

Przewodzenie ciepła ma miejsce wtedy, gdy przepływ energii odbywa się jedynie wskutek ruchów cząsteczek w nieruchomym, jako całość, środowisku. W ciałach stałych przewodzenie ciepła polega przede wszystkim na przenoszeniu energii przez swobodne elektrony oraz drgania atomów w siatce krystalicznej. W gazach oraz cieczach przeno­szenie energii polega głównie na bezładnych zderzeniach cząsteczek.

Konwekcja albo unoszenie ciepła zachodzi wtedy, gdy cząsteczki substancji, w której przenosi się ciepło, zmieniają swe położenie. Zjawisko to występuje w cieczach i gazach, a przenoszenie energii cieplnej następuje w wyniku mieszania poruszającego się płynu. Gdy ruch płynu jest wywołany sztucznie, mamy do czynienia z konwekcją wymuszoną. Jeśli zaś przyczyną ruchu jest różnica gęstości płynu wywołana różnicą temperatury, to występuje konwekcja swobodna.

Promieniowanie ciepła polega na przenoszeniu energii przez fale elektromagnetyczne o określonej długości fali. Energia promieniowania przenosi się z prędkością równą prędkości światła.

W praktyce często spotyka się przykłady wymiany ciepła, będące pewnymi kombinacjami powyższych przypadków. Najważniejsze z nich to przejmowanie (patrz p. 8.4) oraz przenikanie ciepła (p. 8.5).

Wymiana ciepła jest ustalona, gdy temperatura układów wymienia­jących ciepło nie ulega zmianie w czasie oraz gdy stała jest ilość przenoszonego ciepła. Gdy wielkości te zmieniają się w czasie, mamy do czynienia z procesem nieustalonej wymiany ciepła.

W dalszym ciągu będą rozważane wyłącznie zagadnienia dotyczące ustalonej wymiany ciepła.

Ilość wymienionego ciepła określa się zwykle za pomocą tzw. natężenia strumienia cieplnego, czyli ilość ciepła przepływającego przez jednostkę powierzchni, w jednostce czasu. Wielkość tę, oznaczaną symbolem q, zgodnie z definicją określa wzór

(8.1)

gdzie:
- strumień ciepła (ilość ciepła w jednostce czasu - moc cieplna),

A - pole powierzchni wymiany ciepła.

Ustalone przenikanie ciepła przez przegrodę płaską i cylindryczną

Dana jest przegroda płaska, składająca się z n warstw o grubościach ,,...,, zbudowana z materiałów o współczynnikach przewodzenia ciepła , ,... (rys. 6.1). Przegroda ta jest omywana z jednej strony przez płyn o stałej temperaturze , z drugiej zaś przez płyn o stałej temperaturze < . Oznacza to, że ciepło będzie przekazywane od płynu o temperaturze poprzez przegrodę do płynu o temperaturze (przenikanie ciepła). Przyjmujemy ponadto, że znane są wartości współczynników przejmowania ciepła i , przekazywanie ciepła jest ustalone i przewodzenie ciepła przez przegrodę jest jednowymiarowe wyłącznie wzdłuż osi x. Należy wyznaczyć ilość ciepła przenikającego w jednostce czasu od jednego płynu do drugiego. Dla ustalonego przekazywania ciepła gęstość strumienia ciepła przewodzonego i przejmowanego ma stałą wartość:

Rys. 6.1. Przenikanie ciepła przez wielowarstwową przegrodę płaską

Krytyczna średnica izolacji

Izolacją cieplną nazywamy takie pokrycie gorącej powierzchni, które powoduje zmniejszenie strat ciepła do otaczającego ośrodka. Jako izolacje cieplne stosuje się materiały o niskich współczynnikach przewodzenia ciepła, takie jak azbest, korek, wata szklana, wełna itp.

Przenikanie ciepła przez przegrodę cylindryczną pokrytą jedną warstwą izolacji

Poniżej zostanie rozpatrzony warunek, przy którym materiał zastosowany do izolacji cieplnej powierzchni cylindrycznej będzie faktycznie zmniejszał straty ciepła do otoczenia. W ogólnym bowiem przypadku nałożenie warstwy izolacyjnej na powierzchnię cylindryczną powoduje zwiększenie powierzchni przejmowania ciepła do otoczenia.

Rozpatrzmy powierzchnię cylindryczną pokrytą jedną warstwą izolacji, jak na rys. 6.3.

Strumień ciepła przenikającego przez rozpatrywaną powierzchnię, zgodnie ze wzorem (6.5), jest proporcjonalny do liniowego współczynnika przenikania ciepła , wyrażonego równaniem (6.6), który dla omawianego przypadku jest równy:

Zewnętrzną średnicę izolacji, spełniającą warunek (6.9), nazywamy krytyczną średnicą izolacji,

Jak widać z zależności (6.10), krytyczna średnica izolacji nie zależy od wielkości przewodu cylindrycznego. Jest tym mniejsza, im mniejszy jest współczynnik przewodzenia ciepła materiału izolacji i im większy współczynnik przejmowania ciepła od zewnętrznej powierzchni izolacji do otaczającego ośrodka.

Zależność strat cieplnych przewodu rurowego od zewnętrznej średnicy izolacji przedstawiono na rys.6.4, który wskazuje, że jeśli średnica zewnętrzna izolacji < , to z jej wzrostem straty ciepła rosną i są większe niż dla przewodu bez izolacji.

Gdy = , straty ciepła do otaczającego ośrodka są maksymalne. Przy dalszym zwiększaniu zewnętrznej średnicy izolacji ponad wartość krytyczną > straty ciepła maleją i gdy = , stają się równe stratom dla przewodu nie izolowanego. Oznacza to, że efektywne zmniejszenie strat ciepła uzyskuje się, gdy zewnętrzna średnica izolacji jest większa niż . Aby więc izolacja spełniała swe zadanie, krytyczna średnica tej izolacji powinna być mniejsza niż zewnętrzna średnica gołej powierzchni przewodu, tj. < . Zatem, aby izolacja wywołała zmniejszenie strat ciepła cylindrycznej ścianki w porównaniu z gołym przewodem przy danej zewnętrznej średnicy ścianki i określonym współczynniku przejmowania ciepła , musi być spełniony warunek

Widzimy, że dla określonych warunków przenikania ciepła, charakteryzujących się średnicą rury i współczynnikiem przejmowania ciepła do otoczenia , izolowanie przewodu izolacją o przypadkowo dobranym współczynniku przewodzenia ciepła może okazać się niecelowe lub nawet powodować, przy zbyt małej grubości izolacji, zwiększenie strat ciepła w stosunku do przewodu nieizolowanego.

Zwiększenie strat ciepła przez zastosowanie izolacji jest niekiedy wykorzystywane do zwiększenia chłodzenia, np. przewodów elektrycznych.

Pytanie nr.13

Współczynnik wyrównania temp. „a”-jest zmienny i zależy od wsp. przewodzenia ciepła
,gęstości przestrzennej
i właściwej pojemności cieplnej „c”

Stopień geotermiczny- liczba metrów o jaką temp. wzrasta o 1 stopień .Zależny jest od przewodności cieplnej skał.

Współczynnik przewodzenia ciepła „
”-ma określoną wartość w danym stanie termicznym skały i jest fizycznym jej parametrem , charakteryzującym zdolność przewodzenia ciepła/wyrażającą całkowity strumień przewodzenia ciepła przez jednostkę powierzchni skały, o jednostkowej długości przy jednostkowej różnicy temp. między dwoma ściankami ograniczającymi skałę. Wartość „
”zmienia się w zależności od rodzaju skały i głębokości zalegania.

Przewodzenie ciepła-podczas przewodzenia ciepła natężenie strumienia cieplnego jest proporcjonalne do spadku temp. mierzonego w kierunku przepływu ciepła. Sformułowanie to stanowi prawo Fouriera,

gdzie: wielkość dT/dX ,zwana gradientem temp., jest miarą spadku temp. w kierunku przepływu ciepła.

-współczynnik proporcjonalności (wsp. przewodzenia ciepła albo przewodnością cieplną)

Pyt.14. Wpływ zmian temperatury powietrza atmosferycznego na temperaturę powietrza na podszybiach szybów wdechowych

Do przewietrzania kopalni korzysta się z powietrza atmosferycznego, którego parametry ule­ga­ją znacznym wahaniom w ciągu roku. Sezonowe (dobowe, miesięczne, roczne) zmiany tempera­tury powietrza wpływającego do szybu znacznie komplikują proces wymiany ciepła między skałami i powie­trzem, tworząc pulsacje temperatury powietrza i skał [4].

Do określenia zmian temperatury powietrza, jakie zachodzą podczas przepływu powietrza wzdłuż wyrobiska kopalnianego, większość metod prognozowania korzysta z różniczkowego równania energii. W celu jego rozwiązania zakłada się, że temperatura powietrza zależy od jednej współrzędnej bieżącej i nie zmienia się w przekroju poprzecznym wyrobiska. Ponadto zakłada się, że strumień masy powietrza przepływającego wyrobiskiem jest stały i pomija się zmiany energii kinetycznej wzdłwiż osi wyrobiska. Przyjmuje się jednorodność górotworu i niezmienność wszystkich parametrów w czasie. Dotyczy to zwłaszcza niezmienności temperatury powietrza na początku wyrobiska (na wlocie do kopalni). Dlatego też wyniki prognozy odnoszą się jedynie do przyjętych w niej parametrów powietrza na wlocie do kopalni, a podawane przez autorów zależności pozwalają określić średnią temperaturę powietrza. Jeżeli temperatura powietrza na wlocie do kopalni będzie się zmieniać, należy dodatkowo wyznaczać sezono­wą jej odchyłkę.

Zazwyczaj w wyrobiskach górniczych powinno się prognozować warunki klimatyczne dla okresu letniego. Przyjęcie temperatury lipca jako temperatury powietrza wpływającego do kopalni - przy założeniu, że parametry te występują przez cały czas istnienia wyrobiska - spowoduje zawyżenie pro­gno­zowanej temperatury w wyrobiskach górniczych. Należy zatem prognozować temperaturę powie­trza w kopalni z uwzględnieniem średniej wieloletniej temperatury na powierzchni [6] i dodatkowo wy­znaczać amplitudę sezonowych odchyłek temperatury przenoszonych wzdłuż dróg przepływu powietrza.

Drogi powietrza świeżego w kopalni stanowią swego rodzaju akumulator ciepła. Ciepłe powie­trze wchodzące latem do kopalni ogrzewa skały chłodząc się. Zimą natomiast powietrze chłodzi skały od­­bierając od nich ciepło [2]. Skały otaczające wyrobisko, biorące udział w tych procesach, noszą wg. [16] nazwę "strefy (warstwy) wyrównującej temperaturę", a wg. [2] nazwę "regeneratora ciepła". Grubość tej warstwy w zależności od rodzaju skał sięga od kilku do kilkunastu metrów w głąb góro­tworu. Zasięg strefy wyrównującej wahania temperatury zależy natomiast głównie od ilości przepły­wającego powietrza. Dla płytkich kopalń, przewietrzanych dużymi ilościami powietrza może ona sięgać nawet do szybów wydechowych [16]. W głębokich, gorących kopalniach strefa ta obejmuje zazwyczaj grupowe prądy powietrza świeżego i sięga do miejsca, do którego następuje obniżanie temperatury ciepłego powietrza płynącego w lecie od szybów wdechowych. Od tego miejsca temperatura skał jest stale wyższa od temperatury powietrza i ogrzewa się ono od skał wzdłuż drogi jego przepływu.

Wartości temperatur powietrza w kopalni zależą jednak głównie od temperatury powietrza na wlocie do szybu. Zgodnie z przepisami temperatura powietrza wpływającego do kopalni nie powinna być niższa niż +2 °C. Stosowana metoda prognozowania temperatury powietrza w wyro­biskach górniczych pozwala prognozować temperaturę średnią (średnioroczną) powietrza.

Pytanie 15

Określenie współczynników interweniujących w metodzie J. Vossa prognozowania temperatury

Metoda prognozowania J. Vossa wymaga znajomości trzech dla niej specyficznych współczynników. Są to współczynnik ciepła konwekcyjnego , ekwiwalentny współczynnik przewodzenia ciepła w wilgotnym górotworze oraz współczynnik określający jaka część mocy maszyn idzie na podwyższenie temperatury mierzonej termometrem suchym. Współczynniki te można wyznaczyć w oparciu o pomiary kopalniane.

1. Wyznaczanie współczynnika ciepła konwekcyjnego

Współczynnik ciepła konwekcyjnego określa jaka część ciepła dopływającego z górotworu do powietrza idzie na podwyższenie temperatury na termometrze suchym. Chcąc wyznaczyć współczynnik ciepła konwekcyjnego przeprowadza się pomiary parametrów powietrza na początku i końcu wyro­biska kopalnianego. Mając pomierzoną temperaturę powietrza termometrem suchym i wilgotnym , oraz ciśnienie statyczne, bezwzględne powietrza na początku i końcu wyrobiska i współczynnik ten można obliczyć z zależności

gdzie:- odpowiednio temperatura mierzona termometrem suchym na początku i końcu wyrobiska, °C, - ciepło parowania wody w temperaturze 0 °C; = 2500000 J/kg, - pojemność cieplna pary wodnej pod stałym ciśnieniem; =1927 J/(kgK),- odpowiednio stopień zawilżenia powietrza na początku i końcu wyrobiska, kg/kg, przy czym

- ciśnienie cząstkowe pary wodnej, Pa.

Ciśnienie cząstkowe pary wodnej dla przekroju dopływu (d) i wypływu (w) można obliczyć z przybliżonego wzoru w postaci

W oparciu o zależność (1) można wyznaczyć współczynnik ciepła konwekcyjnego dla każdego wyrobiska (bocznicy) sieci wentylacyjnej.

2. Wyznaczanie ekwiwalentnego współczynnika przewodzenia ciepła w wilgotnym górotworze.

Po wyznaczeniu współczynnika można przystąpić do obliczenia współczynnika oraz liczby Kirpiczewa, przy czym dokonuje się tego metodą iteracyjną. W metodzie tej przyjmujemy w przybliżeniu zerowym wartość współczynnika równą współczynnikowi przewodzenia ciepła , którego wartość dla danego typu skał, wyznaczoną laboratoryjnie, dobiera się np. w oparciu o dane literaturowe. Znając zerowe przybliżenie współczynnika

obliczamy zerowe przybliżenie ekwiwalentnego współczynnika wyrównywania temperatury

gdzie: - pojemność cieplna skał, J/(kgK), - gęstość pozorna skał, kg/m³,- średni współczynnik przewodzenia ciepła dla skał otaczających wyrobisko, W/ (mK).

Następnie wyznacza się zerowe przybliżenie liczby Fouriera i liczby Biota ze wzorów

gdzie:

- czas przewietrzania wyrobiska, s,

- współczynnik wnikania ciepła z górotworu, W/(m²K), przy czym dla wyrobisk chodnikowych może on być wyznaczony z przybliżonego wzoru

Po obliczeniu zerowego przybliżenia liczb i wyznacza się zerowe przybliżenie liczby Kirpiczewa korzystając np. z zależności empirycznych. Mając zerowe przybliżenie liczby Kirpiczewa oblicza się pierwsze przybliżenie ekwiwalentnego współczynnika przewodzenia ciepła z zależności

gdzie:

i - oznacza numer iteracji.

Współczynnik i liczbę Kirpiczewa wyznacza się iteracyjnie tak długo, aż spełniona będzie nierówność

Po zakończeniu procesu iteracyjnego otrzymamy wartości współczynników i dla badanego wyrobiska. Chcąc uzyskać wartości współczynników i , które będzie można wykorzystywać przy prognozowaniu temperatury powietrza np. w wyrobiskach kopalń LGOM, współczynniki te wyznacza się dla większej liczby wyrobisk. Następnie, po analizie uzyskanych wartości współczynników, dzieli się wyrobiska na grupy (klasy), dla których wartości wyznaczonych współczynników wykazują małe zróżnicowanie. Do obliczeń prognostycznych przyjmuje się uśrednione wartości współczynników i dla odpowiednich grup wyrobisk.

3. Wyznaczenie współczynnika

Dla wyrobisk, w których występują dodatkowe źródła ciepła konieczne jest ponadto wyznaczenie współczynnika , określającego jaka część ciepła z tych źródeł wpływa na podwyższenie temperatury powietrza mierzonej termometrem suchym. Aby wyznaczyć współczynnik dla danego wyrobiska (oddziału), proponuje się wykonać pomiary parametrów powietrza na początku i końcu wyrobiska przy nieczynnych dodatkowych źródłach ciepła. Nadmienić należy, że czas wyłączenia dodatkowych źródeł ciepła powinien być na tyle długi, żeby nastąpiło ustalenie się wymiany ciepła między górotworem a przepływającym powietrzem. Następnie wyznacza się dla tego stanu współczynniki i zgodnie z tokiem obliczeń przedstawionym w punktach 1 i 2. Współczynnik wyznaczamy przyjmując założenie upraszczające, że strumień ciepła dopływający z górotworu do powietrza nie zależy od występujących w wyrobisku dodatkowych źródeł ciepła. W związku z takim założeniem współczynniki i , wyznaczone przy niepracujących maszynach, będą równe tym współczynnikom dla stanu, gdy maszyny pracują.

Mając wyznaczone współczynniki i z pomiarów wykonanych przy wyłączonych maszynach współczynnik oblicza się w oparciu o pomiary wykonane przy pracujących maszynach z zależności

przy czym zagęszczenie strumienia ciepła otrzymujemy rozwiązując równania nieliniowe (4.34) i (4.40) (patrz opis metody Voss'a), w których jest jedyną niewiadomą, np. metodą siecznych.

Wyznaczone w taki sposób współczynniki dla różnych wyrobisk, w których pracują maszyny, uśredniać dla danych grup wyrobisk, np. oddziałów eksploatacyjnych, przygotowawczych, komór itp.

Pyt.16.Warunek brzegowy wymiany ciepła między górotworem a powietrzem

Pomiędzy powierzchnią wewnętrzną chodnika a przepływającym powietrzem następuje wymiana ciepła na drodze konwekcji.

Ilość ciepła jaką wymieni górotwór z powietrzem zgodnie z prawem Newtona, zależy od różnicy temperatur powierzchni skał i powietrza oraz kształtu powierzchni i prędkości przepływającego powietrza.

q =

gdzie:

- wspól. Przejmowani ciepła
- temp. Powierzchni skał t
- temp. Powietrza ( sucha)

Pyt17Jakie procesy fizyczne wykorzystuje ssię przy konstrukcji mk

.Konstrukcje (budowa) urządzeń chłodniczych wykorzystują efekty chłod­nicze następujących procesów fizycznych:

a) zmian stanu skupienia połączonych z pochłanianiem ciepła, do których należą:

• przejście ze stanu stałego w ciekły (topnienie),

• przejście ze stanu stałego w gazowy (sublimacja),

• przejście ze stanu ciekłego w gazowy (parowanie),

• rozpuszczanie soli;

b) rozprężania gazów połączonego z wykonywaniem pracy zewnętrznej lub ekspansji gazu połączonej z dławieniem przepływu (efekt Joule'a-Thom­sona);

c) zjawiska chłodniczego wirowego (rurka Ranque'a),

d) efektu termoelektrycznego Peltiera,

e) rozmagnesowania ciała stałego (zjawisko magnetotermiczne),

f) desorpcji gazów.

18. Efekt chłodniczy wirowy - rurka Ranque'a

Do równoczesnego ochłodzenia (do temperatur od -10 do -60°C) oraz ogrzania gazu (do temperatur od 50 do 100°C) służy rurka Ranque'a, zwana też niekiedy dynamiczną chło­dziarką powietrzną. Przepływ wirowy, któremu towarzyszy temperaturowe rozdzielenie gazu, przebiega w ru­rze 1 (rys. 4.6).

Doprowadzony z zewnątrz sprężony gaz rozpręża się w dyszy 2 i następnie wpływa z prędkością 200÷400 m/s stycznie do ścianki rury. Przepływ w przewodzie charakteryzuje się dużymi prędkościami zarówno stycznymi, jak też osiowymi. Warstwy zewnętrzne gazu płynące do iglicowego zaworu regulacyjnego 3 mają większą prędkość i temperaturę. Warstwy wewnętrzne przemieszczające się w kierunku przeciwnym charakteryzują się mniejszą prędkością i niższą temperaturą. Wielkość ochłodzenia jednego strumienia i ogrzania drugiego zależy od udziału chłodzonego strumienia
, wyrażonego stosunkiem ma­sowego wydatku zimnego prądu
do wydatku wlotowego strumienia powietrza
wpływającego z dyszy 2 do rurki wirowej:

Opracowane zostały konstrukcje rurek wirowych o zwiększonych w po­równaniu z rurkami o najprostszej budowie mocach chłodniczych, a także chłodzone wodą. Rurki Ranque'a charakteryzują się prostotą konstrukcji i niezawodnością działania. Jednak ich zastosowanie ogranicza niska spraw­ność energetyczna.

20.Zasada dzialania maszyn klimatyzacyjnych:

Urządzenia chłodnicze z chłodzeniem bezpośrednim

Powstały w skra­placzu ciekły amoniak po zdławieniu w zaworze dławiącym prze­pływa przez osuszacz do parownika rurowego znajdującego się w komorze chłodniczej. W parowniku amoniak paruje pobierając ciepło bezpośrednio od środowiska. Wytworzona para przecho­dzi przez osuszacz, skąd po wytrąceniu cząsteczek cieczy jest zasysana sprężarką. Sprężarka spręża amoniak do ciśnienia skra­plania i przetłacza go przez skraplacz, skąd przepływa on z po­wrotem do parownika i w ten sposób odbywa się chłodzenie. Oprócz podstawowych aparatów (sprężarka, skraplacz, parownik, zawór dławiący) przedstawione na schemacie urządzenie chłodni­cze jest wyposażone w aparaty pomocnicze (odolejacz, osuszacz, filtr).

W urządzeniu chłodniczym cyrkuluje przez cały czas ten sam amoniak. Urządzenie napełnia się amoniakiem przez przyłącze­nie butli do specjalnego zaworu umieszczonego za zaworem dła­wiącym. Jeżeli urządzenie chłodnicze obsługuje kilka komór chłodniczych, to zawory dławiące rozmieszcza się zazwyczaj na jednym wspólnym rozdzielaczu. Na rozdzielaczu umieszcza się również zawór do napełniania urządzenia amoniakiem

Urządzenia chłodnicze z chłodzeniem pośrednim

W razie pośredniego sposobu chłodzenia przez znajdujące się w komorach chłodniczych baterie ochładzające przepływa nie czynnik chłodniczy, lecz chłodziwo, które pośredniczy w wymia­nie ciepła między powietrzem komory chłodniczej lub przed­miotem chłodzonym a czynnikiem chłodniczym. Chłodziwo od­biera ciepło komorze chłodniczej (przedmiotowi ochładzanemu) i przekazuje je czynnikowi chłodniczemu. Chłodziwa powinny odznaczać się niższą temperaturą zamarzania niż wymagana tem­peratura chłodzenia. Do najczęściej stosowanych w technice chłod­niczej chłodziw (solanek) zalicza się: roztwory chlorku wapnio­wego (CaCl₂), chlorku sodowego (NaCl) i chlorku magnezowego (MgCl₂). Wśród wymienionych solanek chlorek magnezowy ma najniższą temperaturę zamarzania i z tego względu umożliwia uzyskanie najniższej temperatury chłodzenia. Stosuje się go zwłaszcza w wytwornicach lodu sztucznego. Roztwór chlorku so­dowego (tj. soli kuchennej) służy do bezpośredniego chłodzenia artykułów spożywczych przez zanurzenie ich w solance.

Urządzenia chłodnicze absorbcyjne

W chłodziarkach sprężarkowych niskie temperatury otrzy­muje się kosztem doprowadzonej z zewnątrz energii mechanicz­nej lub elektrycznej. W chłodziarkach absorpcyjnych zimno otrzy­muje się kosztem energii cieplnej. Jako czynnik chłodniczy naj­częściej stosuje się roztwór wodny amoniaku.

Stężony roztwór amoniaku przetłacza się pompą do aparatu zwanego warnikiem, gdzie w warunkach wysokiego ciśnienia, kosztem doprowadzonej z zewnątrz energii cieplnej, następuje odparowywanie amoniaku. Powstały w ten sposób roztwór o ma­łym stężeniu (roztwór nie stężony) poprzez zawór dławiący przechodzi do absorbera, gdzie utrzymuje się niskie ciśnienie. Wytworzona w warniku para przepływa do skraplacza, skąd po skropleniu ciekły amoniak poprzez zawór dławiący do­staje się do parownika. W parowniku odbywa się parowanie w niskim ciśnieniu i temperaturze. Zimna para z parownika prze­pływa do absorbera, gdzie zostaje pochłonięta przez roztwór nie stężony. Pochłanianiu pary w absorberze towarzyszy wydzielanie się ciepła, które odprowadza się przez wodę chłodzącą. Wytworzony roztwór stężony przepływa ponownie do warnika i cykl pracy chłodziarki absorpcyjnej się powtarza. Ciśnienie w warniku i skraplaczu jest równe 1,2-1,5 MPa. Zależy ono, jak wiadomo, od temperatury wody chłodzącej przepływającej przez skraplacz. Ciśnienie w parowniku i absorberze jest identyczne jak w parow­niku chłodziarki sprężarkowej.

W celu lepszego wykorzystania ciepła stosuje się wymien­nik. W wymienniku tym powracający z warnika gorący roz­twór nie stężony oddaje ciepło roztworowi stężonemu wypły­wającemu z absorbera. Stężony roztwór nagrzewa się i tym samym zmniejsza się ilość ciepła, jaką należy doprowadzić do warnika. Z drugiej zaś strony wstępne ochłodzenie roztworu nie stężonego zmniejsza ilość ciepła, jaką woda chłodząca musi od­prowadzić z absorbera.

Aby uchodząca z warnika para zawierała możliwie jak naj­mniejsze ilości wody, w warniku znajduje się rektyfikator. W rektyfikatorze para styka się z napływającym do warnika zim­nym roztworem stężonym, co powoduje przechodzenie zawartej w niej pary wodnej do roztworu.

Czasem zamiast rektyfikatora stosuje się deflegmator. Zasada pracy deflegmatora polega na skraplaniu zawartych w parze czą­steczek wody poprzez ochładzanie pary. Deflegmator jest więc zwykłym wymiennikiem. Ustawia się go przed skraplaczem.

21. Zdolność maszyny klimatyzacyjnej. Współczynnik wydajności chłodniczej. Sprawność użyteczna i indykowana

Zdolnością chłodniczą maszyny klimatyzacyjnej jest ilość ciepła, jaką maszyna odbiera od powietrza w parowniku w jednostce czasu. Obliczanie zdolności chłodniczej sprowadza się generalnie do określenia różnicy entalpii powietrza między wlotem i wylotem maszyny klimatyzacyjnej oraz strumienia masy powietrza suchego przepływającego przez maszynę. Wyróżnić tutaj należy jednak dwa stany, decydujące o toku obliczeń. Stan pierwszy dotyczy sytuacji, gdy w maszynie klimatyzacyjnej następuje kondensacja wody, natomiast stan drugi obejmuje obliczenia bez wykraplania wody.

Współczynnik wydajności chłodniczej

Miarą wydajności chłodniczej obiegu jest stosunek: ciepła q_o odprowadzonego z pomieszczenia chłodzonego do włożonej pracy. l_ob.

ε_z= q_o/ l_ob.

Sprawność użyteczna i indykowana

Sprawność użyteczna

η_u= η_i* η_m

η_i= sprawność indykowana chłodziarki

η_i=Q_o/Q_t*N_t/N_i

Q_o= rzeczywista wydajność urządzenia chłodniczego

Q_t= teoretyczna wydajność chłodnicza tego urządzenia

η_m= sprawność mechaniczna sprężarki

η_m=N_i/N_e

N_i - teoretyczne zapotrzebowanie mocy do napędów sprężarki

N_e - moc indykowana sprężarki

23. Obiegi chłodnicze suche i mokre.

Obieg suchy- w tym obiegu sprężenie zachodzi w obszarze pary przegrzanej. Jest to możliwe wówczas, gdy do sprężarki dopływa para sucha nasycona, co wymaga zastosowanie między parownikiem a sprężarką osuszacza, czyli urządzenia, w którym następuje oddzielenie kropelek cieczy od pary suchej nasyconej.

Para nasycona przed sprężarką (pkt1) leży na przecięciu izobary z krzywą graniczną χ=1, przemiana izentropowa sprężania biegnie zaś przez ten punkt (s=idem). Stan czynnika za sprężarką 2 odpowida ciśnieniu skraplania czynnika. Wsp. Wydajności chłodniczej wynosi:

Wartość wsp. Wydajnosci chłodniczej obiegu suchego jest mniejsza niż obiegu mokego.

Obieg mokry- w tym obiegu w charakterze czynnika roboczego, pośredniczącego w wymianie ciepła, są wykorzystywane substancje, które w czasie obiegu podlegają zmianom stanu skupienia: parowaniu i skraplaniu.

Para wilgotna w stanie (1) zostaje zasana przez sprężarkę i sprężona izentropowo według przemiany (1-2). Następnie para dostaje się do skraplacza, w którym skrapla się izobarycznie, oddając ciepło od czynnika chłodniczego do chłodnicy. Na początku sprężania czynnik jest cieczą. Skroplona ciecz dostaje się do rozprężarki i rozpręża się izentropowo do punktu (4), w którym ciśnienie jest równe ciśnieniu w punkcie (1). Rozprężony czynnik dostaje się do parownika, w którym odparowuje, pobierając ciepło od chłodzonego środowiska i osiąga stan określony punktem (1)

24. CZYM POWINNY CHARAKTERYZOWAĆ SIĘ CZYNNIKI CHŁODNICZE STOSOWANE W MASZYNACH KLIMATYZACYJNYCH.

1. Ciśnienie czynnika chłodniczego w skra­placzu nie powinno przekraczać 1,5÷1,7 MPa; w parowniku zaś nie powinno powstawać podciśnienie.

2. Ciepło parowania czynnika r powinno być jak największe, a objętość właściwa możliwie jak najmniejsza. Im większe jest ciepło parowania, tym mniej będzie w obiegu czynnika chłodniczego; im mniejsza objętość właściwa czynnika v, tym mniejszą on zaj­muje objętość.

3. Temperatura zamarzania czynnika powin­na być dostatecznie niska, temperatura krytyczna zaś dostatecz­nie wysoka. Temperatury te wyznaczają zakres stosowania czyn­nika pod względem temperatur parowania skraplania.

4. Przewodność cieplna czynnika chłodniczego po­winna być możliwie jak największa, ponieważ w takim razie mniejsze mogą być powierzchnie ogrzewalne skraplaczy i parow­ników.

5. Czynnik chłodniczy nie powinien być palny, wybuchowy, ani mieć właściwości trujących.

6. Nie powinien powodować korozji metali stosowa­nych w technice chłodniczej; zatem powinien być względem nich chemicznie obojętny.

7. Nie powinien być zbyt drogi.

10.5. Czynniki chłodnicze

• nie mogą być toksyczne;

• nie mogą powodować korozji materiału urządzenia chłodniczego;

• powinny być bezpieczne ze względów pożarowych i wybuchowych;

• powinny wykazywać odpowiednie właściwości termodynamiczne, to znaczy:

- umiarkowane wartości ciśnienia wrzenia i skraplania w stosowa­nej temperaturze,

- małą objętość właściwą par,

- małe ciepło właściwe w stanie ciekłym,

- wysokie wartości współczynników przewodzenia i przejmowania ciepła,

- niską temperaturę krzepnięcia,

- wysoką temperaturę krytyczną;

• muszą być trwałe, tzn. nie ulegać rozkładowi chemicznemu;

• powinny mieć małą lepkość z uwagi na opory przepływu;

• powinny być tanie i łatwo dostępne.

W praktyce brak jest czynników, które spełniałyby wszystkie powyższe wymagania.

Początkowo najbardziej rozpowszechnionym czynnikiem chłod­niczym był amoniak. Ma on wiele zalet, a wśród nich korzystne parametry termodynamiczne i fizykochemiczne oraz niską cenę. Poważ­nymi jego wadami są jednak wybuchowość, trujące działanie na żywe organizmy i dokuczliwy zapach.

Obecnie powszechnie stosuje się freony. Są to związki chemiczne powstające z połączeń węglowodorów nasyconych z chlorem i fluorem. Ich właściwości termodynamiczne są zbliżone do właściwości amonia­ku. Inne zalety to mniejsza toksyczność i całkowita bezwonność, do wad zaś należą: rozpuszczalność w oleju smarującym sprężarki, więk­szy niż amoniaku koszt oraz łatwość przeciekania przez najmniejsze nieszczelności.

Najważniejsze właściwości najczęściej stosowanych czynników chłod­niczych podano w tabl. 10.1.

25. MOŻLIWOŚCI ODPROWADZANIA CIEPŁA Z DOŁOWYCH MASZYN KLIMATYZACYJNYCH.

2b) Ziębiarki zlokalizowane w wyrobiskach kopalni

Klimatyzację głębokiej kopalni może zapewnić układ ziębiarek o dużej mocy, rozmieszczonych w wyrobiskach podziemnych. Rozwiązania takie były wielokrotnie stosowane w kopalniach złota Republiki Południowej Afryki a także sporadycznie w górnictwie węgla kamiennego Republiki Federalnej Niemiec. Preferencje dla tej koncepcji w kopalniach złota RPA wynikają ze znacznej głębokości eksploatacji, gdy celem jest uniknięcie transportu chłodziwa z powierzchni w rurociągu szybowym, przy różnicy wysokości 2000÷3500 m.

Urządzenia zabudowane na dole wymagają odpowiedniego miejsca w wyrobiskach

korytarzowych o dużym przekroju poprzecznym, wydrążonych w dostatecznie mocnych skałach, nie poddanych działaniom naprężeń eksploatacyjnych. Konieczne jest dostarczenie na dół znacznej mocy do napędu sprężarek, w przybliżeniu równej 1/3 mocy chłodniczej układu ziębiarek. Utrzymanie urządzeń w wyrobiskach podziemnych stwarza wiele różnego rodzaju trudności i jest bardziej kosztowne niż w przypadku lokalizacji ich na powierzchni. W wielu kopalniach nie ma możliwości odbioru ciepła od wody chłodzącej skraplacze w pobliżu miejsca ustawienia ziębiarek. Zachodzi wtedy konieczność budowy i utrzymania sieci rurociągów między ziębiarkami a wyrobiskami, którymi przepływają dostatecznie duże wydatki zużytego powietrza o parostopniowej różnicy między temperaturami na termometrach suchym i wilgotnym. W wyrobiskach tych instaluje się wyparne chłodnie wody, celem odrzucenia ciepła kondensacji. Gdy nie ma możliwości odprowadzenia ciepła kondensacji do zużytego prądu powietrza na dole kopalni ziębiarki mogą być połączone z rurociągiem szybowym, biegnącym do wyparnej chłodni wody zlokalizowanej na powierzchni. Schemat ideowy układu klimatycznego z wyparną chłodnią wody zlokalizowaną na powierzchni przedstawia rys.2, zaś schemat z chłodniami wody odrzucającymi ciepło skraplania do zużytego prądu powietrza, rys.3. W parownikach ziębiarek może być chłodzona zimna woda transportowana następnie do wodnych chłodnic powietrza lub niekiedy bezpośrednio powietrze. Podstawowym agregatem układu klimatycznego przedstawionego na rys.2 są ziębiarki a chłodzące zimną wodę (lub bezpośrednio powietrze) w parowniku b. Obiegi 5-6-7-8-5 oraz 1-2-3-4-1 przenoszą ciepło odebrane w skraplaczu ziębiarki wyparnej chłodni wody d, znajdującej się na powierzchni.

Rys.2. Centralny system klimatyzacji kopalni z ziębiarkami rozmieszczonymi na dole i z powierzchniową chłodnią wody odbierającej ciepło od skraplaczy

a - ziębiarka, b - parownik chłodzący wodę obiegu dołowego (który na rysunku nie jest wykreślony), c - wysokociśnieniowy wymiennik ciepła, d - chłodnia kominowa

Rys.3. Centralny system klimatyzacji kopalni z ziębiarkami na dole i z wyparną chłodnią wody w prądzie zużytego powietrza

a - ziębiarka, b - dołowy obieg wody zimnej, c - wodna chłodnica powietrza, d - obieg wody chłodzącej skraplacz, e - wyparna chłodnia wody w prądzie zużytego powietrza, f - szyb wydechowy

Między obiegami wody znajduje się wysokociśnieniowy wymiennik ciepła c. Układ klimatyczny zaznaczony schematycznie na rys. 3 składa się z ziębiarki a, obiegu zimnej wody b, z chłodnic powietrza c oraz z obiegu wody chłodzącej skraplacz d z wyparną chłodnią wody e znajdującą się w prądzie zużytego powietrza lub w szybie f.

26. ZSADA DZIAŁANIA MASZYNY KLIMATYZACYJNEJ CHŁODZĄCEJ WODĘ.

3.1. Sposób klimatyzacji z trójkomorowym podajnikiem rurowym

A. Agregaty chłodzące wodę na dole kopalni

Z dotychczas stosowanych systemów klimatyzacji, sposób z zastosowaniem trójkomorowego podajnika rurowego wykazuje najwyższą sprawność w przekazywaniu.

Urządzenia stosowane w tym sposobie klimatyzacji, to:

• wieżowe chłodnice wody, na powierzchni kopalni,

• urządzenia obiegu wysokiego ciśnienia wody w szybie,

• trójkomorowy podajnik rurowy na dole kopalni,

• agregaty chłodzące wodę KM na dole kopalni,

• urządzenie obiegu niskiego ciśnienia wody na dole kopalni,

• urządzenia chłodzące powietrze GK 250 oraz EWK 350 w wyrobiskach,

• pompy obiegu wysokiego i niskiego ciśnienia wody.

Charakterystyczne dla tego rodzaju klimatyzacji jest to, że ochłodzona na powierzchni woda jest doprowadzona rurociągiem szybowym, bez pośrednictwa wymiennika ciepła, do skraplaczy agregatów KM. Tego rodzaju transport wody - a wraz z nią "zimna" - podwyższa zdolność chłodniczą systemu klimatyzacji ale do redukcji ciśnienia wody winien być użyty trójkomorowy podajnik rurowy.

Zasada działania podajnika w odniesieniu do jednej z komór przedstawiona została na rys. 6.

Krok 0 - wszystkie zawory zamknięte. Pozycja neutralna

Krok 1 - na skutek otwarcia zaworów głównych 2 i 4 następuje napełnienie komory wodą ciepłą pod niskim ciśnieniem (pochodzącą z chłodnic powietrza), a zalegająca w komorze woda zimna pod niskim ciśnieniem tłoczona, jest do skraplaczy agregatów KM.

Krok 2 - główne zawory 2 i 4 zostały zamknięte. Na skutek otwarcia zaworu ciśnieniowo- wyrównawczego 6 w komorze powstaje wysokie ciśnienie.

Krok 3 - po otwarciu zaworów głównych 1 i 3 komora napełniana jest z rurociągu zimną wodą pod wysokim ciśnieniem, a zalegająca w komorze woda ciepła pod wysokim ciśnieniem (w poprzednim cyklu dostarczona z chłodnic powietrza) tłoczona jest równocześnie do wieży chłodniczej znajdującej się na powierzchni kopalni.

Krok 4 - po zamknięciu zaworów głównych 1 i 3 oraz otwarciu zaworu ciśnieniowo-wyrównawczego 5 w komorze powstaje niskie ciśnienie.

Krok 5 - krok 5 odpowiada sytuacji przedstawionej w kroku 1.

Na skutek odpowiedniego sterowania zaworami wszystkich trzech komór podajnika, uzyskuje się nieprzerwany proces wymiany wody i ciepła.

Rysunek 7 przedstawia schemat przepływowy takiego sposobu klimatyzacji. Powracający z urządzeń chłodniczych rejonów roboczych strumień wody wpływa przy temperaturze około 26°C do płaszcza parowaczy agregatów KM. Odparowujący w rurkach skraplaczach freon odbiera ciepło wodzie powodując jej ochłodzenie do temperatury 3 °C. Następnie strumień wody za pośrednictwem stacji pomp i filtrów kierowany jest rurociągami izolowanymi z powrotem do urządzeń chłodzących powietrze, znajdujących się w rejonach roboczych.

Ciepło, które wraz z wodą dostarczane jest do parowaczy agregatów KM, zostaje przez sprężarki podniesione do wyższego poziomu temperaturowego i przez strumień wody chłodzącej kierowane jest z rurek skraplaczy tych urządzeń do jednej z komór podajnika rurowego, skąd następnie wypierane jest z rurociągu szybowego do wież chłodniczych znajdujących się na, powierzchni kopalni. Tutaj zostaje ono bezpośrednio odprowadzone do powietrza atmosferycznego. Ochłodzony w ten sposób strumień wody trafia z powrotem do jednej z komór podajnika rurowego.

B. agregaty chłodzące wodę na powierzchni kopalni

Jeżeli umieszczenie agregatów chłodniczych pod ziemią jest mało korzystne, a na powierzchni kopalni istnieje pomieszczenie, w którym można te agregaty usytuować, sposób klimatyzacji centralnej będzie odbywał się wg. schematu zamieszczonego na rys.8

Należy nadmienić, że sposób ten wymaga zainstalowania izolowanego rurociągu wody zim­nej z powierzchni kopalni do przodków wyrobisk, co podraża koszty inwestycyjne tego rozwiązania.

Z wieży chłodniczej woda o wydatku 280 m³/h i temperaturze 22.0 °C rurociągiem nieizolowa­nym wpływa do rurek skraplacza agregatu KM 3000 (agregat 1). W wyniku odebrania ciepła skraplania freonu temperatura wody wzrasta do 34.2 °C. Z taką temperaturą woda wpływa do skraplacza agregatu KM 2000 (agregat 2). W wyniku przepływu przez drugi skraplacz temperatura wody wzrasta do 40.9 °C i z tą wartością jest kierowana do wieży chłodniczej.

Powracająca, z umieszczonych w wyrobiskach chłodnic, woda o wydatku 245 m³/h i temper­aturze 21.0 °C wpływa do jednej z komór podajnika rurowego. Po przejściu komory woda z temperaturą o pół stopnia niższą nieizolowanym rurociągiem szybowym wprowadzana jest do płaszcza parownika agregatu KM 3000. Odparowujący w rurkach parownika freon odbiera ciepło wodzie, powodując obniżenie jej temperatury do 8.9 °C. Z taką temperaturą woda wpływa do parownika agregatu KM 2000. W wyniku przepływu przez drugi parownik tem­peratura wody obniża się do 3.0 °C i z tą wartością jest kierowana izolowanym rurociągiem szybowym do znajdującego się na poziomie kopalni trójkomorowego podajnika rurowego. Z podajnika woda z temperaturą o pół stopnia wyższą rurociągami izolowanymi kierowana jest do chłodnic powietrza w wyrobiskach.

MASZYNA CHŁODNICZA WODY WKM

o mocach jednostkowych od 200 kW do 4000 kW

Zastosowanie:

Maszyny chłodnicze wody wytwarzają wodę zimną w zamkniętych układach, z chłodnicami powietrza, zapewniając klimatyzację całych rejonów kopalni.

Celem zapewnienia efektywnego działania chłodnic powietrza i zmniejszenia strat energetycznych wody zimnej stosuje się zwykle izolowane rurociągi wody dopływającej do chłodnic. W miarę potrzeb izolowane są też rurociągi wody powrotnej. Maszyny te budowane są jako pojedyncze, czasem łączone w grupy, w zależności od potrzeb kopalni.

Ruchome maszyny chłodnicze wody zimnej ze sprężarkami tłokowymi mają moc od 200 kW do 600 kW. Przy większych mocach stosuje się sprężarki śrubowe o płynnej regulacji mocy. Nośnikiem zimna jest zwykle woda, czasem stosuje się solanki. Na ogół woda schładzana jest do +3°C, ale przy zastosowaniu parownika płytowego możliwe jest uzyskanie temperatury wody poniżej 1°C. Umożliwia to z kolei stosowanie mniejszych przekrojów rur, mniejszych pomp i zwiększenie efektywności chłodnic przodkowych.

Zastosowanie parowników płytowych w istniejących instalacjach umożliwia wzrost ich wydajności.

Część aparatowa ze skraplaczem, parownikiem, chłodnicą oleju, stacją pomp wody zimnej.

Wykonanie:

Maszyny te - w zależności od warunków transportu i zabudowy - produkowane są jako jedno lub dwuczęściowe. W wykonaniu dwuczęściowym skła­dają się z agregatu sprężarkowego oraz części apa­ratowej, w skład której wchodzą parownik i skraplacz. W razie stosowania sprężarek śrubowych dodatko­wymi elementami są oddzielacz oleju i chłodnica ole­ju.

Olej jest chłodzony zwykle w bezobsługowej chło­dnicy zasilanej czynnikiem chłodzącym. Ciepło ze skraplacza rurowego lub płytowego odprowadzane jest do obiegu wodnego.

Skraplacze rurowe budowane są dla ciśnienia 160 bar celem umożliwienia zasilania ich wodą bez­pośrednio z powierzchni. Inną możliwością odpro­wadzenia ciepła ze skraplacza jest zastosowanie skraplaczy parownikowych. Parownik jest budowa­ny jako parownik wtryskowy, celem zmniejszenia ilo­ści potrzebnego czynnika chłodniczego, a w zależ­ności od rodzaju czynnika chłodniczego i tempera­tury wody zimnej, może być w wykonaniu rurowym lub płytowym.

Agregat maszynowy na stabilnej, łatwo ustawnej ramie.

Maszyna chłodnicza wody zimnej ze sprężarką śrubową. Moc 1400 kW, czynnik chłodniczy R22, temperatura wody + 3°C

MASZYNA CHŁODNICZA WODY WKM

Maszyna chłodnicza wody WKM 2-300 ÷ 620

WYPOSAŻENIE WKM:

• Sprężarka

• Silnik napędowy

• Skraplacz

• Parownik

• Elektroniczne sterowanie i regulacja pompy

6.5. Chłodnie wody obiegowej

6.5.1. Wiadomości wstępne

W zakładach przemysłowych woda służy do różnych celów, ale najwięcej zużywa się jej do chłodzenia aparatów i urządzeń przemysłowych. Zastosowanie wody jako czynnika chłodzącego jest związane bądź z samym procesem technologicznym (skrapla­niem w skraplaczu pary odlotowej z turbin, skraplaniem otrzy­manych podczas reakcji chemicznych produktów), bądź to z za­bezpieczeniem pewnych elementów konstrukcji przed zniszczeniem wskutek wysokich temperatur, np. cylindrów silników spa­linowych.

Temperatura i ilość domieszek w wodzie chłodzącej zależą od jej przeznaczenia. W większości wypadków woda chłodząca nie powinna zawierać domieszek osiadających na elementach ochła­dzanych lub powodować ich korozji, a temperatura jej nie powin­na przekraczać wartości dopuszczalnej dla przyjętego sposobu chłodzenia. Wynika to z przebiegu procesów technologicznych, a także z warunków zapewniających niezawodność i ekonomiczność pracy urządzenia. Tak więc podwyższenie temperatury wo­dy chłodzącej powoduje w elektrowniach parowych wzrost zu­życia paliwa, w urządzeniach chłodniczych zmniejszenie wydaj­ności chłodniczej itp. Wymianę ciepła utrudnia osiadanie na chło­dzonych powierzchniach zawartych w wodzie domieszek pocho­dzenia mineralnego lub organicznego.

Jeżeli jest do dyspozycji wystarczająco pojemne źródło wody, np. jeziora, rzeka, zazwyczaj stosuje się przepływowy (otwarty układ chłodzenia, w którym woda chłodząca, czerpana ze źródła po jednokrotnym wykorzystaniu wraca do niego. Gdy zastosowanie otwartego układu chłodzenia jest niemożliwe lub ze wzglę­dów ekonomicznych niecelowe, wówczas stosuje się zamknięty układ chłodzenia. Polega on na tym, że wodę raz zaczerpniętą ze źródła wykorzystuje się wielokrotnie do chłodzenia. Wodę ogrza­ną w urządzeniu ochładzającym następnie chłodzi się powie­trzem, dzięki czemu może ona wrócić do obiegu. Wodę przepły­wającą w układzie zamkniętym nazywa się wodą obiegową. Za­leżnie od sposobu chłodzenia wodą obiegową urządzenia chłodzące dzieli się na:

• stawy ochładzające,

• baseny rozpryskowe,

• chłodnie.

6.5.2. Stawy ochładzające

Stawy ochładzające są zbiornikami wodnymi naturalny­mi lub sztucznymi. W pierwszym wypadku wodę chłodzi się w stawie lub jeziorze; czasami w kilku jeziorach połączonych ze sobą. W zbiornikach sztucznych do chłodzenia buduje się ba­seny sztuczne lub stawy utworzone przez przegrodzenie groblą koryta rzeki. Baseny sztuczne stosuje się do odprowadzania od wody obiegowej stosunkowo niewielkich ilości ciepła, tj. do 836 000 kJ w ciągu godziny. Dla odprowadzenia tej ilości ciepła powierzchnia lustra wody powinna wynosić 800÷1000 m². Chło­dzenie wody w stawie odbywa się wskutek parowania po­wierzchni wody i odpływu ciepła przez konwekcję do otaczają­cego powietrza.

Miejsca pobierania i odprowadzania wody do stawu tak się sytuuje, aby woda pobierana ze stawu zdążyła się ochłodzić.

6.5.3. Baseny rozpryskowe

Podobnie jak stawy ochładzające, baseny rozpryskowe, są na­turalnymi lub sztucznymi otwartymi zbiornikami wody; jednak wodę odprowadza się do nich nie bezpośrednio (jak do stawów), lecz przez system dysz rozpryskowych usytuowanych nad lu­strem wody w basenie (rys. 6-25). Rozpylanie wody dyszami po­woduje znacznie lepsze jej ochłodzenie. Ciepło jest pobierane od rozpylonych kropel wody przez otaczające powietrze. Ochłodze­nie wody w samym basenie jest w tym wypadku mniej istotne.

Niekiedy dysze rozpryskowe sytuuje się bezpośrednio nad po­wierzchnią sztucznego stawu i czynne są one tylko latem, kiedy powierzchnia stawu nie gwarantuje dostatecznego ochłodzenia wody.

.5.4. Chłodnie wody obiegowej

Chłodnie wody obiegowej zależnie od konstrukcji oraz spo­sobu chłodzenia mogą być otwarte i zamknięte.

Chłodnie otwarte bywają zasadniczo dwóch typów: rozprysko­we i zraszające.

Chłodnie rozpryskowe (rys. 6-26) są małymi base­nami rozpryskowymi otoczonymi ze wszystkich stron żaluzjami drewnianymi. Żaluzje uniemożliwiają przedostawanie się na ze­wnątrz kropel wody porywanych przez powietrze ochładzające. Dysze rozpryskowe są umieszczone wysoko ponad lustrem wody zbiornika tworzącego dno chłodni. Rozpylona przez dysze ciepła woda w postaci kropel częściowo opada na dół, częściowo ścieka po zewnętrznej stronie żaluzji. Po drodze krople ochładzają się powietrzem zewnętrznym dopływającym przez żaluzje. Ochło­dzona w ten sposób woda gromadzi się w zbiorniku wodnym, skąd pompuje się ją z powrotem do urządzeń lub aparatów ochładzanych. Chłodnię rozpryskową o małej wydajności przed­stawiono na rys. 6-26.

Chłodnie zraszające (rys. 6-27) stosuje się do chło­dzenia większych ilości wody niż w wypadku chłodni rozpryskowych. Składają się z urządzenia zraszającego (zraszacza), urzą­dzenia rozprowadzającego wodę do poszczególnych zraszaczy, ża­luzji i zbiornika wodnego. Najprostszą chłodnię tego typu przed­stawiono na rys. 6-27. W pionowo ustawionej ramie drewnianej znajdują się co 0,5÷0,6 m poziome kraty wykonane z prętów stalowych. Na kratach ułożono warstwy słomy. Krata, wraz z uło­żoną na niej warstwą słomy, jest w tym typie chłodni urządze­niem zraszającym. Woda ciepła napływa na zraszacze z góry przez dysze zraszające. Woda ochłodzona gromadzi się w zbiorniku, skąd pompą jest przetłaczana z powrotem do urządzenia ochła­dzanego.

W większych chłodniach urządzenie zraszające stanowią kra­ty zbite z listew drewnianych (rys. 6-28). W celu lepszego roz­prowadzenia wody listwy są nieco wygięte.

Chłodzenie wody obiegowej osiąga się przez przepływ powie­trza zewnętrznego w kierunku poziomym, między kratami urzą­dzeń zraszających. Aby zapobiec porywaniu kropel ochłodzonej wody przez powietrze, chłodnie obudowuje się żaluzjami drew­nianymi, jak w wypadku chłodni otwartej rozpryskowej (patrz rys. 6-26). Otwarte chłodnie zraszające mają wysokość 6÷14 m.

Chłodnie zamknięte (wieżowe) dzielą się na rozpryskowe, zraszające i ociekowe. Charakterystyczną cechą chłodni zamknię­tych jest wysoka wieża wyciągowa, wykonana z drewna lub żel­betu. Umożliwia ona ciąg powietrza powstający wskutek różnicy gęstości bardziej chłodnego i suchego powietrza ochładza­jącego (zewnętrznego) oraz o­cieplonego i nawilżonego po­wietrza w wieży. Zależnie od typu i wydajności chłodni wysokość wieży licząc od poziomu terenu wynosi 15÷60 m, a w razie zastosowania żelbetu na­wet 120 m.

W wieżowej chłod­ni rozpryskowej (rys. 6-29) urządzeniem zraszającym jest jeden lub kilka rzędów dysz rozpryskowych umieszczo­nych wewnątrz drewnianej wieży wyciągowej, o przekro­ju kwadratowym lub prosto­kątnym. Dysze znajdują się na wysokości 1,5÷2 m od lustra wody w zbiorniku wody i są skierowane wylotami ku górze.

Wieża, począwszy mniej więcej od poziomu otworu dysz do sa­mej góry, ma ściany zbite z desek. Między dolnymi krawędziami ściany a górną powierzchnią zbiornika wody pozostawia się otwory wlotowe do przepływu powietrza ochładzającego (zewnętrznego).

W wieżowych chłodniach zraszających ogrzana woda napływa z góry; spływając w dół zrasza po dro­dze różnorodnie ukształtowane kraty zraszające, usytuowane w wieży tak jak w chłodniach otwartych zraszających. Przepływa­jąc między listwami powietrze ochładzane odbiera wodzie cie­pło.

Jeżeli zraszacze są zbudowane nie z poziomych listew, jak w wypadku chłodni zraszających, lecz z ustawionych w bardzo małych odstępach płyt, to chłodnia nazywa się chłodnią ociekową, gdyż woda ochładzana ocieka cienką warstwą po powierzchni płyt. Taki przepływ zwiększa skuteczność chłodzenia.

Do zalet chłodni wieżowych należą:

1) niezależność chłodzenia od sił i kierunku wiatru, co ze­zwala na zlokalizowanie chłodni na obszarach zabudowanych,

2) mniejsze powierzchnie w porównaniu z basenami rozpryskowymi,

3) odprowadzenie ocieplonego powietrza na większą wysokość niż w chłodniach otwartych,

4) znaczne zmniejszenie ilości unoszonej przez powietrze wo­dy w postaci kropel w porównaniu z chłodniami otwartymi, a zwłaszcza z basenami rozpryskowymi.

Do wad chłodni wieżowych zalicza się:

1) stosunkowo duży koszt w porównaniu z basenami rozpryskowymi i chłodniami otwartymi,

2) skomplikowana eksploatacja zimą wskutek oblodzenia chłodni,

3) zakwitanie wody.

Oblodzenia zewnętrznych powierzchni chłodni unika się przez ciągłe zwilżanie ich strumieniem ciepłej wody. Latem wskutek sprzyjających warunków cieplnych woda zakwita tworząc na powierzchniach stosunkowo znaczne nawarstwienia i powodując tym samym zarastanie chłodni. Wówczas należy wyłączyć chłod­nię i oczyścić ją.

W celu uniknięcia zakwitania wody dodaje się chloru do wo­dy obiegowej.

27.KOMORA ZRASZANIA

Komora zraszania jest wymiennikiem ciepła, w którym zachodzą procesy wymiany ciepła na sposób mokry i na sposób suchy między przepływającym powietrzem a rozpylaną wodą. Stosowane są komory, w których następuje przepływ energii i masy przy bezpośredni kontakcie powietrza z rozpyloną wodą, a także komory o powierzchniach zraszanych oraz komory ze zraszanym złożem (z wypełnieniem).

Komora zraszania składa się z następujących części:

• korpusu zwykle prostopadłościennego, z otworami włazowymi i wziernikami,

• wanny, stanowiącej dolną część korpusu, w której znajdują się filtry wody, zawory umożliwiające uzupełnienie parującej wody, przelew i otwór spustowy,

• urządzenia do rozpylania wody, złożonego z jednego lub kilku zespołów dysz, pompy, instalacji rurociągów z armaturą

• kierownicy do wyrównania przepływu strumienia wody i nadania mu odpowiedniego kierunku

• odkraplacza, zatrzymującego krople wody unoszone przez powietrze.

W górnictwie stosowane są komory zraszania wykonane ze stalowej blachy oraz komory murowane, wykonane w specjalnie wydrążonych wyrobiskach kopalnianych. Na rys. 10 a i b przedstawione są ideowe schematy odpowiednio pionowej i poziomej komory zraszania. Rys. 10 c stanowi szkic chłodnicy kombinowanej.

Na intensywność wymiany ciepła w komorach zraszania mają wpływ przede wszystkim: wielkość pola powierzchni kontaktu rozpylonej wody i powietrza oraz względna prędkość przepływu powietrza i wody. Największą prędkość względną mają krople wypływające z dysz. Gdy zraszanie następuje w przeciwprądzie, krople tracą swoją prędkość i unoszone są przez przepływające powietrze. Najbardziej intensywna wymiana ciepła zachodzi w sąsiedztwie dysz zraszania i maleje w miarę oddalania się od nich.

30.Omówić trzy stadia rozwoju klimatyzacji

1 Pierwsze stadium - Klimatyzacja lokalna

W pierwszym stadium klimatyzacji kopalni stosuje się niestacjonarne urządzenia chłodnicze, których moc jednostkowa nie przekracza 300 kW. Są to dwuczęściowe agregaty chłodzące powietrze bezpośrednio freonem. Urządzenia te podwieszane są najczęściej na szynie kolejki i przemieszczane wraz z postępem wyrobiska.

Ziębiarkę stanowią dwa agregaty, tj. zespół maszynowy wraz ze skraplaczem oraz parowacz bezpośredniego działania. Dla zamknięcia obiegu freonu łączącego te dwa agregaty stosuje się opancerzone przewody giętkie.

2 Drugie stadium - Klimatyzacja zdecentralizowana

Dla wytworzenia większej mocy chłodniczej stosuje się jeden lub czasami dwa stacjonarne agre­gaty chłodzące wodę, która. rurociągami izolowanymi przesyłana jest do chłodnic powietrza znajdujących się w wyrobiskach korytarzowych oraz chłodnic podwieszonych na sekcjach obu­dowy w wyrobiskach ścianowych. Woda z agregatów może być wykorzystana do chłodzenia skraplaczy ziębiarek powietrza bezpośredniego działania lub skraplaczy agregatów wytwarzających lód, który przesyłany jest gumowymi wężami do chłodnic umocowanych na sek­cjach obudowy w wyrobisku ścianowym. W tym przypadku rurociągi przesyłające wodę nie wymagają izolacji.

3. Trzecie stadium - Klimatyzacja scentralizowana

Jeżeli zapotrzebowanie na, moc chłodniczą w kopalni przekracza wartość 4÷6 MW, korzystnym rozwiązaniem jest zastosowanie klimatyzacji centralnej. Jest to połączenie usytuowanych na powierzchni, pod ziemią, względnie na powierzchni oraz pod ziemią dwóch lub więcej agregatów chłodzących wodę, która za pomocą sieci izolowanych rurociągów jest przesyłana do urządzeni chłodzących powietrze w rejonach roboczych. Natomiast woda odbierająca ciepło skraplania kierowana jest rurociągiem szybowym najczęściej za pośrednictwem reduktora ciśnienia do wież chłodniczych znajdujących się na powierzchni kopalni.

32. Rodzaje centralnych układów klimatyzacyjnych (schematy ideowe rozmieszczenia urządzeń)

Klimatyzacja centralna:

-naziemna,

-podziemna,

-kombinowana,

Rozróżnia się nastę-pujące rodzaje cen-tralnych układów:

* układy centralne z ziębiarkami z amonia-kiem lub freonem R 22 chłodzące wodę wyko-rzystywaną następnie w chłodnicach powietrza

* układy centralne z wytwarzaniem lodu, który jest chłodziwem pośrednim

* układy centralne z ziębiarkami na powie-rzchni, które chłodzą wodę technologiczną

Rys.1. Centr sys klim z ziębiarkami rozmieszczonymi na powierzchni:

a-ziębiarka,b-chłodnia kominowa,c-wysoko-ciśnieniowy wymiennik ciepła,d-chłodnice powietrza

Rys.2. Centr sys klim kopalni z zię-biarkami rozmiesz-czonymi na dole i z powierzchniową chłodnią wody odbierającej ciepło od skraplaczy

a-ziębiarka,b-parownik chłodzący wodę obiegu dołowego (który na rys nie jest wy-kreślony),c-wysokociś-nieniowy wymiennik ciepła,d-chłodnia kominowa

Rys.3. Centr sys klim kopalni z ziębiarkami na dole i z wyparną chłodnią wody w prą-dzie zużytego powietrza

a-ziębiarka,b-dołowy obieg wody zimnej,c-wodna chłodnica po-wietrza,d-obieg wody chłodzącej skraplacz,e-wyparna chłodnia wody w prądzie zużytego po-wietrza,f-szyb wyde-chowy

Rys.4. Centr sys klim kopalni z ziębiarkami umieszczonymi na powierzchni i na dole

a-ziębiarka na dole,b- wysokociśnieniowy wymiennik ciepła,c- obieg dołowy zimnej wody,d-wodna chłodni-ca powietrza,e-opływ skraplacza ziębiarki dołowej,f-wstępna chłodnia wody,g-zię-biarka na powierz-chni,h-wieżachłodnicza

33.Chłodnice powietrza - zasada działania

-chł. przeponowe

-bezprzeponowe

-kombinowane

W systemach klimatyzacyjnych o działaniu bezpośrednim chłodnicą przeponową powietrza jest parownik natomiast w układach o działaniu pośrednim stosuje się wodne chłodnice powietrza. W chłodnicy powietrza o działaniu bezpośrednim kierunki przepływu chłodzonego powietrza i czynnika chłodnicze-go powinny być zgod-ne.Przy przeciwnych kierunkach mogą wys-tąpić oscylacje w pracy termostatycznego za-woru dławiącego i w związku z tym wahania mocy chłodniczej paro-wnika. Maksymalną długość wężownicy wymienni-ka zwykle wyznacza się przy założeniu, że do-puszczalne zmiany temperatury wrzenia w parowniku, związane ze spadkiem ciśnienia, nie powinny przekraczać 4-5 K. W związku z tym straty ciśnienia w wę-żownicy nie przekroczą 50-80 kPa. Aby zmniej-szyć opory przepływu czynnika chłodniczego i odpowiadający im spadek hydrauliczny stosuje się rozdzielnie strugi między równole-gle połączone

przewody. Rozdzielacz zamontowany jest za zaworem regulacyj-nym. Stosunek mas strumienia chłodzonego i strumienia przepływa-jącego w nie zmienio-nym stanie zależy od konstrukcji chłodnicy (tj. od liczby rzędów rurek, podziałki żeber, stopnia ożebrowania).

34.Chłodnia wyparna wody - zasada działania

Chłodnie wyparne są wymiennikami ciepła przeznaczonymi do chłodzenia wody przez wymianę ciepła i masy. Skraplacze i inne apara-ty ziębiarek,z których odprowadzane jest ciepło,zwykle chłodzo-ne są wodą.W klimaty-zacji chł. wyparne wy-korzystywane są do od-bioru ciepła transporto-wanego przez wodę chłodzącą skraplacz, która jest czynnkiem pośredniczącym w transporcie ciepła od ziębiarki do otoczenia. Z reguły wymaga to zbudowania zamknię-tego systemu z chło-dziwem krążącym w obiegu między skrapla-czem a chłodnią.W przypadku,gdy chło-dnia znajduje się na powierzchni, otocze-niem jest powietrze atmosferyczne.W przypadku chłodni znajdującej się na dole ,cieplo wymieniane jest między wodą i prądem zużytego powietrza. Podziemne chłodnie wody na ogół stosuje się w systemach klima-tyzacji z ziębiarkami rozmieszczonymi na dole,na poziomie eks-ploatacji złoża.W wa-runkach panujących w kopalni ciepło odbiera-ne od skraplacza prze-kazywane jest do po-wietrza o wysokiej tem-peraturze i wilgotności. Stwarza to niekorzystne warunki do wymiany ciepła między wodą a powietrzem. Moce cieplne wyparnych chł. wody w przybliżeniu równe są mocy chłodniczej ziębiarek powiększonej o moce ich sprężarek.

32. Rodzaje centralnych układów klimatyzacyjnych (schematy ideowe rozmieszczenia urządzeń)

Klimatyzacja centralna:

-naziemna,

-podziemna,

-kombinowana,

Rozróżnia się następujące rodzaje centralnych układów:

* układy centralne z ziębiarkami z amoniakiem lub freonem R 22 chłodzące wodę wykorzystywaną następnie w chłodnicach powietrza

* układy centralne z wytwarzaniem lodu, który jest chłodziwem pośrednim

* układy centralne z ziębiarkami na powierzchni, które chłodzą wodę technologiczną

Rys.1. Centr sys klim z ziębiarkami rozmieszczonymi na powierzchni:

a-ziębiarka,b-chłodnia kominowa,c-wysoko-ciśnieniowy wymiennik ciepła,d-chłodnice powietrza

Rys.2. Centr sys klim kopalni z ziębiarkami rozmieszczonymi na dole i z powierzchniową chłodnią wody odbierającej ciepło od skraplaczy

a-ziębiarka,b-parownik chłodzący wodę obiegu dołowego (który na rys nie jest wy-kreślony),c -wysokociśnieniowy wymiennik ciepła,d-chłodnia kominowa

Rys.3. Centr sys klim kopalni z ziębiarkami na dole i z wyparną chłodnią wody w prądzie zużytego powietrza

a-ziębiarka,b-dołowy obieg wody zimnej,c-wodna chłodnica powietrza, d-obieg wody chłodzącej skraplacz, e- wyparna chłodnia wody w prądzie zużytego powietrza, f-szyb wydechowy

Rys.4. Centr sys klim kopalni z ziębiarkami umieszczonymi na powierzchni i na dole

a-ziębiarka na dole,b- wysokociśnieniowy wymiennik ciepła,c- obieg dołowy zimnej wody,d-wodna chłodnica powietrza,e-opływ skraplacza ziębiarki dołowej,f-wstępna chłodnia wody,g-ziębiarka na powierzchni,h-wieża chłodnicza

33.Chłodnice powietrza - zasada działania

-chł. przeponowe

-bezprzeponowe

-kombinowane

W systemach klimatyzacyjnych o działaniu bezpośrednim chłodnicą przeponową powietrza jest parownik natomiast w układach o działaniu pośrednim stosuje się wodne chłodnice powietrza. W chłodnicy powietrza o działaniu bezpośrednim kierunki przepływu chłodzonego powietrza i czynnika chłodnicze-go powinny być zgodne. Przy przeciwnych kierunkach mogą wystąpić oscylacje w pracy termostatycznego zaworu dławiącego i w związku z tym wahania mocy chłodniczej paro-wnika. Maksymalną długość wężownicy wymiennika zwykle wyznacza się przy założeniu, że dopuszczalne zmiany temperatury wrzenia w parowniku, związane ze spadkiem ciśnienia, nie powinny przekraczać 4-5 K. W związku z tym straty ciśnienia w wężownicy nie przekroczą 50-80 kPa. Aby zmniejszyć opory przepływu czynnika chłodniczego i odpowiadający im spadek hydrauliczny stosuje się rozdzielnie strugi między równolegle połączone

przewody. Rozdzielacz zamontowany jest za zaworem regulacyjnym. Stosunek mas strumienia chłodzonego i strumienia przepływającego w nie zmienionym stanie zależy od konstrukcji chłodnicy (tj. od liczby rzędów rurek, podziałki żeber, stopnia ożebrowania).

34.Chłodnia wyparna wody - zasada działania

Chłodnie wyparne są wymiennikami ciepła przeznaczonymi do chłodzenia wody przez wymianę ciepła i masy. Skraplacze i inne aparaty ziębiarek,z których odprowadzane jest ciepło,zwykle chłodzone są wodą.W klimatyzacji chł. wyparne wykorzystywane są do odbioru ciepła transportowanego przez wodę chłodzącą skraplacz, która jest czynnikiem pośredniczącym w transporcie ciepła od ziębiarki do otoczenia. Z reguły wymaga to zbudowania zamkniętego systemu z chłodziwem krążącym w obiegu między skraplaczem a chłodnią. W przypadku,gdy chłodnia znajduje się na powierzchni, otoczeniem jest powietrze atmosferyczne.W przypadku chłodni znajdującej się na dole ,ciepło wymieniane jest między wodą i prądem zużytego powietrza. Podziemne chłodnie wody na ogół stosuje się w systemach klimatyzacji z ziębiarkami rozmieszczonymi na dole,na poziomie eksploatacji złoża.W warunkach panujących w kopalni ciepło odbierane od skraplacza przekazywane jest do powietrza o wysokiej temperaturze i wilgotności. Stwarza to niekorzystne warunki do wymiany ciepła między wodą a powietrzem. Moce cieplne wyparnych chł. wody w przybliżeniu równe są mocy chłodniczej ziębiarek powiększonej o moce ich sprężarek.

---