Źródło: Zwolan S., Czapliński A.: GÓRNICTWO, Materiały pomocnicze do ćwiczeń, Lublin 1984
Uwaga. Plik wymaga dalszej korekty. Zauważone błędy proszę mi zgłaszać. F. Rosiek
7. PROGNOZA WARUNKÓW KLIMATYCZNYCH W WYROBISKACH GÓRNICZYCH */
*/ Niniejszy rozdział został zaczerpnięty z wykładów prof. Hansa Joachima Luriga prowadzonych na Uniwersytecie Technicznym w Clausthal-Zellerfeld /RFN/.
Warunki klimatyczne w wyrobiskach górniczych określić można tzw. temperaturą efektywną wg Yaglou. Temperatura efektywna °ET jest to liczba przyporządkowana takiej kombinacji temperatury, wilgotności i prędkości przepływu powietrza, w jakiej samopoczucie wykonującego pracę oraz reakcje fizjologiczne jak np. podniesienie temperatury ciała, przyspieszenie tętna są takie same jak w powietrzu nieruchomym o wilgotności względnej równej 100% oraz temperaturze mierzonej termometrem suchym równej temperaturze efektywnej.
Przyjmuje się, że najkorzystniejsza temperatura efektywna wynosi dla pracy lekkiej 15 do 20 °ET, zaś dla pracy ciężkiej jest o 3°ET niższa.
Powyżej 32°ET, a wg polskich przepisów powyżej 33°C mierzonej termometrem suchym lub powyżej 30°C mierzonej termometrem wilgotnym nie może odbywać się żadna regularna praca, zaś poniżej tych wartości czas pracy jest ograniczony. Dopiero poniżej temperatury 28°C mierzonej termometrem suchym lub 25°C mierzonej termometrem wilgotnym może odbywać się praca w normalnym czasie.
Stan warunków klimatycznych w wyrobiskach górniczych ustala się na podstawie wartości temperatury powietrza mierzonej termometrem suchym ts i wilgotnym tw, prędkości przepływa powietrza w oraz ciśnienia powietrza p.
Korzystając z tych wartości można również obliczyć lub odczytać z diagramu h-x wilgotność względną
, wilgotność właściwą /zawartość pary wodnej/ x oraz entalpię h powietrza.
Żeby móc ocenić wpływ poszczególnych czynników na kształtowanie się warunków klimatycznych jak również móc przewidzieć jak one same będą się kształtowały w planowanym wyrobisku górniczym, konieczne jest przeprowadzenie analizy obliczeniowej wielkości cieplnych.
W wyrobiskach górniczych bez dodatkowych źródeł ciepła, całkowita ilość ciepła, którą powietrze przyjmuje jest odebrana z masywu skalnego. Ciepło to przedostaje się z głębi masywu skalnego na jego powierzchnię w skałach litych w wyniku przewodnictwa, a w występujących porach i szczelinach skał przez dyfuzję lub przepływ wody albo pary wodnej.
Całkowity strumień ciepła przepływający przez powierzchnię masywu skalnego przedstawia się następująco:
kJ/(m2hK) (7.1)
gdzie:
- ekwiwalentny współczynnik przewodnictwa cieplnego, W/(mK),
- temperatura nienaruszonego robotami górniczymi masywu skalnego, °C,
ts - temperatura przepływającego powietrza, °C,
ro - równoważny promień poprzecznego przekroju wyrobiska, m.
Natomiast występująca wielkość bezwymiarowa
przedstawia zmiany w czasie ilości przyjmowanego ciepła od skał i jest funkcją liczby Fourier'a oraz liczby Biot'a.
Z tego całkowitego strumienia ciepła, jak każdorazowo wykazują wartości mierzone, tylko jego część powoduje przyrost temperatury powietrza, mierzonej termometrem suchym a mianowicie:
, kJ/(m2hK) (7.2)
przy czym
wyraża stosunek suchego do całkowitego przejmowania ciepła przez powietrze, a zatem:
(7.3)
gdzie: cpp - ciepło właściwe powietrza przy stałym ciśnieniu, J/(kgK)
- przyrost temperatury powietrza wzdłuż całkowitej drogi mierzonej termometrem suchym, °C
- przyrost entalpii powietrza wzdłuż tej drogi, kJ/kg.
Zaś sama temperatura powietrza mierzona termometrem suchym przedstawia się następująco:
, °C
gdzie:
B - obwód poprzecznego przekroju wyrobiska,
- wydatek masowy powietrza, kg/h,
L - długość wyrobiska, m.,
- temperatura powietrza u wlotu do wyrobiska mierzona termometrem suchym, °C.
Liczbowe wartości dla
zostały określone przez staranne i obszerne pomiary w drogach powietrznych wyrobisk górniczych. Okazało się, że z powodu dość dużego rozrzutu wartości pomiarowych celowym jest rozłączyć wartości
dla chodników kamiennych, chodników przyścianowych oraz dla wyrobisk ścianowych i tak:
- wartości
dla chodników kamiennych rozrzucone są w szerokim zakresie.
Najniższe z nich osiągają wartości
W/mK i odpowiadają wartości współczynnika przewodnictwa cieplnego dla łupku ilastego. Zaś najwyższe wartości pochodzą z tych chodników, w których rozpoznano dodatkowe źródła ciepła i wynoszą
W/mK. Jeszcze wyższe wartości
pochodzą z reguły z tych dróg powietrza, w których znajdują się "ciepłe" rurociągi oraz występuje urabianie i transport urobku.
Średnia wartość ekwiwalentna współczynnika przewodnictwa cieplnego dla chodników kamiennych wynosi około
W/mK. Natomiast część konwekcyjnego przekazania ciepła w tych chodnikach wynosi średnio
.
Najmniejsze wartości ekwiwalentnego współczynnika cieplnego otrzymuje się przede wszystkim w tych chodnikach, które już naocznie wydają się suche i prowadzone są w skałach w których przeważają łupki ilaste. Szczególnie wysokie wartości
pochodzą przede wszystkim z chodników prowadzonych w pokładach wilgotnych lub w których występuje przepływ wody ciepłej. Wyrobiska te znajdują się najczęściej w piaszczystym i szczelinowatym górotworze lub w jego strefie zaburzeń.
- w chodnikach przyścianowych wartości ekwiwalentnego współczynnika przewodnictwa cieplnego zależą przede wszystkim od tego, czy w tych chodnikach prowadzi się urabianie/ eksploatacja . do granic/ czy też nie.
W przypadku gdy w chodnikach nie prowadzi się urabiania /eksploatacja do granic/, ekwiwalentny współczynnik przewodnictwa cieplnego średnio wynosi
W/mK, a rozrzut mierzonych wartości leży w granicach stosunkowo wąskiego zakresu 3,5 >
>1,2 W/mK co w przybliżeniu odpowiada współczynnikowi przewodnictwa cieplnego dla skał. W stosunku do tego średnia wartość ekwiwalentnego współczynnika cieplnego uzyskana w wynika pomiarów w przypadku gdy w chodniku prowadzi się urabianie wynosi
W/mK. W tym przypadku znane wartości
wahają się niezmiernie mocno między 15 i 5 W/mK. Najwyższe wartości
pochodzą z chodników odstawczych w których transport urobku sięga powyżej 100 t/h lub w których użyto dużej ilości wody do zraszania.
- w wyrobiskach ścianowych wartości
przede wszystkim zależy od tego, czy wyrobiska te prowadzone są z zawałem czy też z podsadzką.
Wartości ekwiwalentnego współczynnika przewodnictwa cieplnego określanego w ścianach prowadzonych na zawał wahają się bardzo mocno. Najwyższe wartości zostały uzyskane dla pokładów o dużej miąższości, w których przekazanie ciepła przez świeżo przychodzący zawał jest szczególnie duże. W zależności od intensywności urabiania otrzymuje się wartości od 5 do 11 W/mK. Średnia wartość ekwiwalentnego współczynnika przewodnictwa cieplnego w tych ścianach wynosi
W/mK. Natomiast dla ścian prowadzonych z podsadzką otrzymuje się nieduże wartości ekwiwalentnego współczynnika przewodnictwa cieplnego mieszczącego się między 1,5 i 3 W/mK.
0 ile tylko przy określaniu warunków klimatycznych nie są wymagane bardzo dokładne wartości dla ekwiwalentnego współczynnika przewodnictwa cieplnego modna do obliczeń przyjmować następujące średnie wartości:
a. chodniki kamienne,
b. chodniki przyścianowe:
w przypadku urabiania,
w przypadku nieurabiania,
c. wyrobiska ścianowe:
z zawałem,
z podsadzką,
Liczne pomiary wykazały również, że jeśli porówna się wartości ekwiwalentnego przewodnictwa cieplnego
z laboratoryjnie określoną wartością współczynnika przewodnictwa cieplnego dla skał
, to zachodzi następująca relacja:
oraz
(7. 5)
Obok ekwiwalentnego współczynnika przewodnictwa cieplnego, dla obliczeń klimatycznych musi być znany lub przez pomiar określony stosunek konwekcyjnej do całkowitej ilości przekazywanego ciepła
(wzór 7.3)
Wielkość bezwymiarowa
jest wielkością charakteryzującą ochłodzenia się górotworu. Ochłodzenie to zależy naturalnie od całkowitego przepływu ciepła z górotworu q a nie tylko od jego strumienia częściowego
. Z tego też powodu musi się liczbę Fourier'a
związać z ekwiwalentnym współczynnikiem przewodnictwa temperaturowego
w następujący sposób:
(7.6)
i równocześnie
(7.7)
gdzie ciepło właściwe skał
wyrażone jest w J/kgK a gęstość skał
w kg/m3.
Liczba Fourier'a stanowi kryteria jednoczesności w procesach przewodnictwa cieplnego, zaś liczba Biota porównuje opór na przejmowanie ciepła
, do oporu wywołanego przewodnością
(7.8)
Porównanie to musi się zawsze do tej samej ilości ,ciepła odnosić tzn. albo do ilości całkowitej przekazanego ciepła albo tylko ilości konwekcyjnie przekazanego ciepła.
W rozważanym przypadku gdy chodzi o określenie temperatury powietrza mierzonej termometrem suchym powinno się to porównanie odnieść do ilości ciepła przekazanego konwekcyjnie.
Zatem liczba Biota jest określona następującym związkiem:
(7.9)
a współczynnik przejmowania ciepła
można określić z następującego empirycznego wzoru:
, W/m2K (7.l0)
gdzie prędkość przepływu powietrza w wyrażona jest w m/s, natomiast
jest stosunkiem spadków ciśnienia w rozpatrywanym wyrobisku do spadku ciśnienia w rurowym przewodzie gładkim, którego promień jest równy hydraulicznemu promieniowi wyrobiska.
Dla wyrobisk chodnikowych wartość tego stosunku zawarta jest w granicach 3,5 ÷ 5,8 natomiast dla wyrobisk ścianowych w granicach 4,7 ÷ 9.3.
Żeby obliczenia klimatyczne dla dróg powietrza w wyrobiskach górniczych unaocznić, zostaną przedstawione następujące przykłady:
7.1. Wyrobiska chodnikowe
Dla chodnika przyścianowego, należy określić warunki klimatyczne w dwóch przypadkach, a mianowicie:
- gdy w chodniku tym nie prowadzi się urabiania /eksploatacja od granic/ oraz gdy w chodniku tym prowadzi się urabianie /eksploatacja do granic/.
Następujące wielkości posiadają wartości:
Głębokość zalegania pokładu, H = 910 m
Długość chodnika, z = 500 m
Powierzchnia przekroju poprzecznego wyrobiska /b=4 m, h=3 m/, A = 12 m2
Wydatek objętościowy powietrza,
=1080 m3/min.
Temperatura nienaruszonego robotami górniczymi masywu skalnego,
Temperatura powietrza u wlotu do wyrobiska;
mierzona termometrem suchym,
mierzona termometrem wilgotnym,
Gęstość powietrza u wlotu do wyrobiska,
8. Ekwiwalentny współczynnik przewodnictwa cieplnego do chodnika w którym:
nie urabia się,
urabia się,
9. Stosunek suchego /konwekcyjnego/ do całkowitego przejmowania ciepła dla chodników w których:
nie urabia się,
urabia się,
10.Ciepło właściwe skał,
11. Gęstość skał,
12. Czas przewietrzania wyrobiska, t = 1 rok = 8,76 · 103h.
Celem doboru odpowiedniego diagramu h-x, który jest pomocny dla określenia warunków klimatycznych w pierwszym rzędzie należy określić ciśnienie barometryczne panujące w tym chodniku. Korzystać tu można z tzw. barometrycznej formuły wysokości w postaci:
, hPa (7.11 )
a więc
czyli
zatem podstawą do dalszych obliczeń będzie diagram h-x sporządzony dla 1125 hPa zamieszczony na rysunku 7.1.
Wydatek ciężarowy powietrza jest określony wzorem:
, kg/h (7.12.)
i wynosi:
kg/h
Natomiast prędkość przepływu powietrza przez wyrobisko wynosi:
(7.13)
Równoważny promień poprzecznego przekroju wyrobiska określony jest wzorem
(7.14)
gdzie U oznacza obwód poprzecznego przekroju wyrobiska, zatem
liczba Fourier'a przedstawia się następująco:
gdzie ekwiwalentny współczynnik przewodnictwa temperaturowego dla chodnika w którym nie urabia się wynosi:
zaś dla chodnika w którym prowadzi się urabianie wynosi:
Zatem liczba Fourier'a dla chodnika w którym nie prowadzi się urabiania wynosi:
a dla chodnika, w którym prowadzi się urabianie wynosi:
Liczba Biot'a określona jest następującym wzorem:
gdzie współczynnik przejmowania ciepła
dla chodnika można określić następująco:
Zatem liczba Biot'a dla chodników w których nie urabia się wynosi:
natomiast dla chodnika, w którym urabia się wynosi:
Z diagramu
przedstawionego na rys.7.2 można odczytać następujące wartości dla
w przypadku gdy w chodniku tym:
nie urabia się:
urabia się:
Dla określenia bezwymiarowego współczynnika
można korzystać również z uproszczonego wzoru wg Batzel'a w następującej postaci:
(7.15)
Stąd też dla chodnika w którym nie urabia się:
natomiast dla chodnika w którym urabia się:
Z tak przyjętymi i obliczonymi danymi temperatura powietrza przy końcu chodnika na termometrze suchym wynosi po 1 roku przewietrzania w przypadku gdy w chodniku tym:
- nie urabia się:
, °C (7.16)
- urabia się:
, °C (7.17)
Przyrost temperatury powietrza w chodniku określany termometrem suchym wynosi, w przypadku gdy w chodniku tym:
nie urabia się
urabia się
Przyrost entalpii powietrza wynosi po 1 roku przewietrzania wyrobiska w przypadku gdy w wyrobisku tym:
nie urabia się
urabia się
Przyrost ciepła powietrza wynosi po 1 roku przewietrzania wyrobiska w przypadku gdy w wyrobisku tym:
nie urabia się
(7.18)
urabia się
Przyrost zawartości pary wodnej w powietrzu płynącym wyrobiskiem określa się
z następującego wzoru:
, g/kg (7.19)
gdzie ciepło parowania wody
. Zatem w przypadku gdy w chodniku tym:
nie urabia się :
urabia się:
Z tak obliczonych wartości poszczególnych wielkości można przy użyciu diagramu h-x i nomogramu dla temperatury efektywnej określić warunki klimatyczne w rozpatrywanym wyrobisku.
Wartości temperatury powietrza mierzone termometrem suchym i wilgotnym pozwalają ustalić przy użyciu diagramu h-x dla 1125 hPa, zawartość pary wodnej w powietrzu X / wilgotność właściwą / oraz wilgotność względną powietrza i tak:
A / u wlotu do chodnika powietrze posiada:
Z diagramu h-x w sposób podany na rys. 7.1, p.(1) określamy zawartość pary wodnej
oraz wilgotność względną
Zaś warunki klimatyczne określone tzw. temperaturą efektywną odczytujemy z nomogramu w sposób przedstawiony na rysunku 7.3,p.(1)
i wynoszą one:
B/ u wylotu z chodnika po jednym roku przewietrzania wyrobiska i tych samych wartościach wejściowych u wlotu do chodnika w przypadku gdy
- nie urabia się
temperatura powietrza na termometrze suchym
zawartość pary wodnej w powietrzu wynosi:
zaś temperaturę powietrza na termometrze wilgotnym odczytujemy z diagramu h-x w sposób podany na rys. 7.1, p.(2) i wynosi ona:
Z tego diagramu równiej odczytujemy wilgotność względną powietrza, która wynosi
Natomiast warunki klimatyczne określone tzw. temperaturą efektywną odczytujemy z nomogramu w sposób przedstawiony na rysunku 7.3, p.(2) i wynoszą one:
w przypadku gdy w chodnika tym nie urabia się
Podobnie określa się warunki klimatyczne w chodniku w którym prowadzi się urabianie.
A Zatem temperatura powietrza na termometrze suchym
a zawartość pary wodnej w powietrzu wynosi:
zaś temperaturę powietrza na termometrze wilgotnym odczytujemy z diagramu h-x w sposób podany na rys. 7.1 , p.(3) wynoszą one
Z powyższego diagramu odczytuje się również wilgotność względną powietrza, która wynosi:.
Natomiast warunki klimatyczne określone tzw. temperaturą efektywną odczytuje się z nomogramu w sposób pokazany na rys. 7.3, p. (3) i wynoszą one:
7.2. Wyrobiska ścianowe
Dla zaplanowanego wyrobiska ścianowego prowadzonego na zawał palety przewidzieć jakie wystąpią w nim warunki klimatyczne jeśli:
- nie będzie prowadziło się chłodzenia powietrza,
- na wlocie do wyrobiska ścianowego znajduje się chłodziarka.
Następujące wielkości posiadaj wartości:
Głębokość zalegania pokładu, H = 850 m
2.2. Nachylenie pokładu, 0°
3. Skały otaczające wyrobisko, łupek piaszczysty
4. Długość wyrobiska ścianowego, z = 210 m
5. Wysokość wyrobiska ścianowego, h = 1,5 m
6. Max. otwarcie wyrobiska ścianowego, b = 4 m
7. Czas pracy na zmianę (dwuzmianowe wydobycie), t = 7 h
8. Moc zainstalowanych silników elektrycznych, PN = 650 kW
9. Wydatek objętościowy powietrza w chodniku przyścianowym,
= 840 m3/min
10. Prędkość przepływu powietrza przez wyrobisko ścianowe, w = 2 m/s
11. Temperatura powietrza u wlotu do wyrobiska ścianowego mierzona. termometrem:
suchym
= 27.0 °C
wilgotnym
= 21,0°C
12. Stopień geotermiczny,
= 27,0 m/°C
13. Stosunek suchego /konwekcyjnego/ do całkowitego przekazania ciepła ze skał do powietrza wynosi:
bez chłodzenia powietrza,
= 0,15
z chłodzeniem powietrza,
= 0,25
14. Ekwiwalentny współczynnik przewodnictwa cieplnego,
= 7,0 W/(mK)
15. Przyjęta efektywna zdolność chłodnicza chłodziarki,
= 1,676·106 kJ/h
16. Temperatura na powierzchni chłodziarki,
= 10,0 °C.
Entalpię powietrza u wlotu do wyrobiska ścianowego można obliczyć na podstawie wyżej przyjętych danych lub też może być ona odczytana z diagramu h-x.
Do obliczeń korzysta się z następującego wzoru:
(7.20)
gdzie zawartość pary wodnej w powietrzu określona jest wzorem
(7.21)
Prężność pary wodnej
otrzymuje się z empirycznego wzoru Sprung'a
(7.22)
Natomiast prężność pary wodnej nasyconej w powietrzu
dla
określa się z tablicy 7.1 i wynosi ona:
Zaś barometryczne ciśnienie powietrza określić można z następującego wzoru
a więc dla zadanych wartości wynosi ono:
Zatem do dalszych obliczeń korzystać się będzie z diagramu h-x, sporządzonego dla 1125 hPa /rys.7.1/.
Kontynuując dalej obliczenia mamy:
a więc zawartość pary wodnej w powietrzu u wlotu do wyrobiska ścianowego wynosi:
Przy przyjęciu z tablic fizycznych wartości dla ciepła właściwego
, entalpia powietrza u wlotu do wyrobiska ścianowego wynosi:
Tablica 7.1. Prężność pary nasyconej nad wodą w zależności od temperatury
Temperatura |
Prężność pary nasyconej nad wodą, hPa |
|||||||||
°C |
0,0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
-4 |
4,55 |
4,51 |
4,48 |
4,44 |
4,41 |
4,37 |
4,35 |
4,31 |
4,28 |
4,24 |
-3 |
4,89 |
4,87 |
4,83 |
7,79 |
4,76 |
4,72 |
4,68 |
4,65 |
4,61 |
4,59 |
-2 |
5,28 |
5,24 |
5,20 |
5,16 |
5,12 |
5,08 |
5,04 |
5,01 |
4,97 |
4,93 |
-1 |
5,68 |
5,64 |
5,60 |
5,56 |
5,52 |
5,47 |
5,44 |
5,39 |
5,36 |
5,32 |
-0 |
6,11 |
6,07 |
6,03 |
5,97 |
5,93 |
5,89 |
5,84 |
5,80 |
5,76 |
5,72 |
0 |
6,11 |
6,16 |
6,19 |
6,24 |
6,29 |
6,33 |
6,37 |
6,43 |
6,47 |
6,52 |
1 |
6,56 |
6,61 |
6,67 |
6,71 |
6,76 |
6,80 |
6,85 |
6,91 |
6,96 |
7,00 |
2 |
7,05 |
7,11 |
7,16 |
7,21 |
7,25 |
7,31 |
7,36 |
7,41 |
7,47 |
7,52 |
3 |
7,57 |
7,63 |
7,68 |
7,73 |
7,79 |
7,85 |
7,91 |
7,96 |
8,01 |
8,08 |
4 |
8,13 |
8,19 |
8,24 |
8,31 |
8,36 |
8,43 |
8,48 |
8,53 |
8,60 |
8,65 |
5 |
8,72 |
8,79 |
8,84 |
8,91 |
8,96 |
9,03 |
9,09 |
9,16 |
9,21 |
9,28 |
6 |
9,35 |
9,41 |
9,48 |
9,53 |
9,61 |
9,68 |
9,75 |
9,81 |
9,88 |
9,95 |
7 |
10,01 |
10,08 |
10,15 |
10,23 |
10,29 |
10,36 |
10,43 |
10,51 |
10,57 |
10,65 |
8 |
10,72 |
10,80 |
10,87 |
10,95 |
11,01 |
11,09 |
11,17 |
11,24 |
11,32 |
11,40 |
9 |
11,48 |
11,55 |
11,63 |
11,71 |
11,79 |
11,87 |
11,95 |
12,03 |
12,11 |
12,19 |
10 |
12,27 |
12,36 |
12,44 |
12,52 |
12,61 |
12,69 |
12,77 |
12,87 |
12,95 |
13,04 |
11 |
13,12 |
13,21 |
13,29 |
13,39 |
13,47 |
13,56 |
13,65 |
13,75 |
13,84 |
13,93 |
12 |
14,01 |
14,11 |
14,20 |
14,29 |
14,39 |
14,48 |
14,59 |
14,68 |
14,77 |
14,87 |
13 |
14,97 |
15,07 |
15,17 |
15,27 |
15,36 |
15,47 |
15,57 |
15,67 |
15,77 |
15,88 |
14 |
15,97 |
16,08 |
16,19 |
16,29 |
16,40 |
16,51 |
16,61 |
16,72 |
16,83 |
16,93 |
15 |
17,04 |
17,16 |
17,27 |
17,37 |
17,49 |
17,16 |
17,72 |
17,83 |
17,95 |
18,05 |
16 |
18,17 |
18,29 |
18,41 |
18,52 |
18,64 |
18,76 |
18,88 |
19,00 |
19,12 |
19,25 |
17 |
19,37 |
19,49 |
19,61 |
19,73 |
19,87 |
19,99 |
20,12 |
20,24 |
20,37 |
20,51 |
18 |
20,63 |
20,76 |
20,89 |
21,03 |
21,16 |
21,29 |
21,43 |
21,56 |
21,69 |
21,83 |
19 |
21,96 |
22,11 |
22,24 |
22,39 |
22,52 |
22,67 |
22,80 |
22,95 |
23,09 |
23,23 |
20 |
23,37 |
23,52 |
23,67 |
23,81 |
23,96 |
24,11 |
24,25 |
24,41 |
24,56 |
24,71 |
21 |
24,87 |
25,01 |
25,17 |
25,32 |
25,48 |
25,64 |
25,80 |
25,95 |
26,11 |
26,27 |
22 |
26,43 |
26,60 |
26,76 |
26,92 |
27,08 |
27,25 |
27,41 |
27,59 |
27,75 |
27,92 |
23 |
28,09 |
28,25 |
28,43 |
28,60 |
28,77 |
28,95 |
29,12 |
29,31 |
29,48 |
29,65 |
24 |
29,84 |
30,01 |
30,19 |
30,37 |
30,56 |
30,75 |
30,92 |
31,11 |
31,29 |
31,48 |
25 |
31,68 |
31,87 |
32,05 |
32,24 |
32,44 |
32,63 |
32,83 |
33,01 |
33,21 |
33,41 |
26 |
33,61 |
33,81 |
34,01 |
34,21 |
34,41 |
34,61 |
34,83 |
35,03 |
35,24 |
35,44 |
27 |
35,65 |
35,87 |
36,08 |
36,28 |
36,49 |
36,71 |
36,93 |
37,15 |
37,36 |
37,57 |
28 |
37,80 |
38,03 |
38,24 |
38,47 |
38,69 |
38,92 |
39,15 |
39,37 |
39,60 |
39,83 |
29 |
40,05 |
40,29 |
40,52 |
40,76 |
41,00 |
41,23 |
41,47 |
41,71 |
41,95 |
42,19 |
30 |
42,43 |
42,68 |
42,92 |
43,17 |
43,41 |
43,67 |
43,92 |
44,17 |
44,43 |
44,68 |
31 |
44,93 |
45,19 |
45,44 |
45,71 |
45,96 |
46,23 |
46,49 |
46,75 |
47,01 |
47,28 |
32 |
47,56 |
47,83 |
48,09 |
48,37 |
48,64 |
48,92 |
49,19 |
49,47 |
49,75 |
50,03 |
33 |
50,31 |
50,60 |
50,88 |
51,16 |
51,45 |
51,73 |
52,03 |
52,32 |
52,61 |
52,91 |
34 |
53,20 |
53,51 |
53,80 |
54,11 |
54,40 |
54,71 |
55,01 |
55,32 |
55,63 |
55,93 |
35 |
56,24 |
56,55 |
56,87 |
57,17 |
57,49 |
57,81 |
58,13 |
58,45 |
58,77 |
59,11 |
36 |
59,43 |
59,76 |
60,08 |
60,41 |
60,75 |
61,08 |
61,41 |
61,75 |
62,08 |
62,43 |
37 |
62,77 |
63,11 |
63,45 |
63,80 |
64,15 |
64,49 |
64,85 |
65,20 |
65,56 |
65,91 |
38 |
66,27 |
66,63 |
66,99 |
67,35 |
67,72 |
68,08 |
68,45 |
68,83 |
69,19 |
69,56 |
39 |
69,95 |
70,32 |
70,69 |
71,07 |
71,45 |
71,84 |
72,23 |
72,61 |
73,00 |
73,39 |
40 |
73,79 |
74,17 |
74,57 |
74,97 |
75,37 |
75,77 |
76,17 |
76,59 |
76,99 |
77,40 |
41 |
77,81 |
78,23 |
78,64 |
79,05 |
79,47 |
79,89 |
80,32 |
80,73 |
81,16 |
81,59 |
42 |
82,03 |
82,45 |
82,89 |
83,32 |
83,76 |
84,20 |
84,64 |
85,08 |
85,53 |
85,97 |
43 |
86,43 |
86,88 |
87,33 |
87,79 |
88,25 |
88,71 |
89,17 |
89,64 |
90,11 |
90,57 |
44 |
91,04 |
91,52 |
91,99 |
92,47 |
92,95 |
93,43 |
93,91 |
94,40 |
94,88 |
95,37 |
45 |
95,87 |
96,36 |
96,85 |
97,35 |
97,85 |
98,36 |
98,85 |
99,36 |
99,88 |
100,39 |
46 |
100,89 |
101,41 |
101,93 |
102,45 |
102,97 |
103,51 |
104,04 |
104,57 |
105,09 |
105,63 |
47 |
106,17 |
106,71 |
107,25 |
107,79 |
108,33 |
108,89 |
109,44 |
109,99 |
110,55 |
111,11 |
48 |
111,67 |
112,23 |
112,80 |
113,37 |
113,93 |
114,51 |
115,08 |
115,65 |
116,24 |
116,83 |
49 |
117,41 |
118,00 |
118,59 |
119,17 |
119,79 |
120,37 |
120,99 |
121,57 |
122,19 |
122,80 |
Natomiast z diagramu h-x dla 1125 hPa dla przedłożonej kombinacji temperatury na termometrze suchym i wilgotnym wartość entalpii można odczytać w sposób podany na rys.7.1, p.(4) i wynosi ona:
Ta niewielka różnica między obliczoną i odczytaną wartością entalpii wykazuje, że z diagramu h-x można uzyskiwać wystarczająco dokładne wartości mimo, że zaistniała pewna różnica między ciśnieniem rzeczywistym a ciśnieniem dla którego sporządzono ten diagram.
Zatem warunki klimatyczne określone temperaturą efektywną u wlotu do wyrobiska ścianowego odczytane w sposób pokazany na rys.7.3,p.(4) przedstawiają się następująco:
7.2.1. Powietrze niechłodzone
Temperatura powietrza na termometrze suchym nie uwzględniająca ciepła pochodzącego od pracujących urządzeń elektrycznych u wylotu z wyrobiska ścianowego określona jest następującym wzorem:
gdzie dotychczas nieobliczone wartości występujących wielkości przedstawiają się następująco:
- temperatura nienaruszonego robotami górniczymi masywu skalnego określana jest z następującego wzoru:
(7.23)
Zatem dla zadanych wartości wielkość ta posiada wartość:
- wydatek masowy powietrza w wyrobisku ścianowym określa się ze wzoru:
(7.24)
gdzie wzór na gęstość powietrza
po uwzględnieniu, że
przedstawi się następująco:
(7.25)
Stałą gazową dla powietrza wilgotnego
, wyznacza się korzystając w tym celu z diagramu przedstawiającego zależność tej stałej od zawartości pary wodnej w powietrzu X /rys.7.4/.
Natomiast zawartość pary wodnej w powietrzu
można określić wykorzystując w tym celu diagram h-x sporządzony dla ciśnienia 1125 hPa w sposób pokazany na rysunksu 7.1, p (5).
Zatem dla zadanych wartości zawartość pary wodnej w powietrzu
wynosi:
/uprzednio wyliczona ze wzoru (7.21) wielkość
/. Dla powyższej wartości stała gazowa dla powietrza wilgotnego
odczytana z diagramu zamieszczonego na rys.7.4 wynosi :
Temperatura powietrza mierzona termometrem suchym wyrażona w stopniach °K jest równa:
a więc gęstość powietrza u wlotu do wyrobiska ścianowego wynosi:
Zatem wydatek masowy powietrza w wyrobisku ścianowym wynosi:
- obwód poprzecznego przekroju wyrobiska określony jest następująco:
(7.26)
- równoważny promień wyrobiska określa się następująco:
- stała bezwymiarowa
jest funkcją liczby Fourier'a i liczby Biot'a, które to w pierwszym rzędzie należy wyznaczyć:
Liczba Fourier'a określona jest następująco:
a ekwiwalentny współczynnik przewodnictwa temperaturowego
Przy przyjęciu z tablic fizycznych średniej wartości dla ciepła właściwego skał otaczających wyrobisko
oraz średnie gęstości skał
ekwiwalenty współczynnik przewodnictwa temperaturowego wynosi:
Zatem dla tak obliczonych danych liczba Fourier'a będzie wynosiła:
Liczba Biot'a określona jest następująco
gdzie wartość współczynnika konwekcyjnego przekazywania ciepła
dla wyrobiska ścianowego można obliczyć następująco:
wówczas wartość liczby Biot'a jest równa
Dla tak określonych wartości odczytuje się z diagramu zamieszczonego na rys.7.2 wartość bezwymiarowego współczynnika
Z tak przyjętymi i obliczonymi danymi, temperatura powietrza na termometrze suchym / nie uwzględniająca ciepła pochodzącego od pracujących urządzeń elektrycznych/ u wylotu z wyrobiska ścianowego wynosi:
Wartość entalpii powietrza u wylotu z wyrobiska ścianowego,otr2ymuje eię z następującego wzoru:
(7.27)
po podstawieniu wartości dla występujących danych otrzymuje się:
Wartość temperatury powietrza na termometrze wilgotnym /nie uwzględniająca ciepła pochodzącego od pracujących urządzeń elektrycznych/ u wylotu z wyrobiska ścianowego jest określona z diagramu h-x w sposób pokazany na rys, 7.1, p.(6) i wynosi:
Dla tak przyjętych i obliczonych danych warunki klimatyczne określone temperaturą efektywną /nie uwzględniającą ciepła pochodzącego od pracujących urządzeń elektrycznych/ u wylotu z wyrobiska ścianowego są odczytane z diagramu w sposób pokazany na rys, 7,3, p.(5) i wynoszą one:
Jak wykazały przeprowadzone badania, tylko od 25% do 35% z wszystkich zainstalowanych urządzeń elektrycznych w wyrobiskach górniczych działa równocześnie, a to dlatego, że nie wszystkie urządzenia działają cały czas.
W rezultacie tarcia występującego w maszynach energia zamieniona na pracę przechodzi z powrotem na ciepło. Tylko w przypadku zamiany jej na inne postacie energii /np. potencjalnej przy transporcie w górę/ część energii pobranej przez urządzenie nie przechodzi w ciepło.
Ponieważ w rozpatrywanym przykładzie nie jest wykonywana żadna praca podnoszenia /nachylenie pokładu
/ wartość oddawanego ciepła przez urządzenia elektryczne można przyjąć jako:
(7.28)
a więc:
Zatem dodatkowy przyrost entalpii powietrza w wyrobisku powstały w wyniku pracujących tam urządzeń elektrycznych wyraża się następująco:
(7.29)
co po podstawieniu wartości liczbowych daje:
Liczne pomiary wykazały również, że tylko 90% uprzednio określonej ilości ciepła będzie oddziaływać, ponieważ ten dodatkowy przyrost entalpii między górotworem a prądem przepływającego powietrza spowoduje, że zostanie przytamowany strumień cieplny górotworu.
Stąd też entalpia powietrza u wylotu z wyrobiska ścianowego przy uwzględnieniu pracy urządzeń elektrycznych wynosi:
(7.30)
co po podstawieniu wartości liczbowych daje:
Z tego przez pracę urządzeń elektrycznych spowodowanego przyrostu entalpii wg stanu badań na dzień dzisiejszy tylko około 20% wystąpi w postaci suchego przekazania ciepła z czego tylko 80% będzie oddziaływać z powodu przyhamowania strumienia ciepła z górotworu.
Zatem przyrost temperatury powietrza na termometrze suchym wynikający z umieszczenia pracujących urządzeń elektrycznych wynosi:
(7.31)
Zaś wartość temperatury powietrza na termometrze suchym u wylotu z wyrobiska ścianowego uwzględniająca ciepło pochodzące od pracujących urządzeń elektrycznych wynosi:
(7.32)
Natomiast wartość temperatury powietrza na termometrze wilgotnym u wylotu z wyrobiska ścianowego uwzględniająca ciepło pochodzące z pracujących urządzeń elektrycznych określa się z diagramu h-x w sposób pokazany na rys. 7.1, p.(7) i wynosi ona:
Dla tai przyjętych i obliczonych danych, warunki klimatyczne określone temperaturą efektywną /uwzględniającą ciepło pochodzące od pracujących urządzeń elektrycznych/ u wylotu z wyrobiska ścianowego odczytujemy z diagramu w sposób pokazany na rys. 7.3, p.(6) i wynoszą one:
7.2.2. Powietrze chłodzone
ponieważ temperatura powietrza na termometrze suchym przekroczyła wg polskich przepisów dopuszczalną wartość przy której można pracować
, stąd też musi się pod jąć środki do jej obniżenia.
7.2.2.1. Zadana zdolność chłodnicza chłodziarki
W rozpatrywanym przykładzie zostanie sprawdzone na ile polepszy się warunki klimatyczne w wyrobisku ścianowym gdy u wlotu do tego wyrobiska zainstaluje się chłodziarkę o efektywniej zdolności chłodniczej
i temperaturze na powierzchni chłodziarki
W związku z tym, że chłodziarka ta nie znajduje się w wyrobisku ścianowym lecz została zainstalowana w chodniku podścianowym ilość powietrza przechodząca przez chłodziarkę jest równa ilości powietrza przepływającego w chodniku przyścianowym,
entalpia powietrza przechodzącego przez chłodziarkę zmniejszy się o
(7.33)
Z wystarczającą dokładnością mocna odczytać z diagramu h-x wartość entalpii powietrza opuszczającego chłodziarkę, wykorzystując w tym celu związek między stanem powietrza na wejściu do chłodziarki /punkt przecięcia
/ oraz temperaturą na powierzchni chłodziarki
przy pełnym nasyceniu powietrza
co pokazano na rys.7.1, p.(8). Można również wartość entalpii powietrza na wyjściu z chłodziarki o
kreślić z następującego wzoru:
(7.34)
Dla takiej wartości entalpii z diagramu h-x, w bliskim sąsiedztwie
; odczytać można temperaturę powietrza na termometrze suchym i wilgotnym u wlotu do wyrobiska ścianowego po ochłodzeniu co pokazano na rys.7.l, p.(9).
Zatem
Wartość natomiast temperatury efektywnej u wlotu do wyrobiska ścianowego jest obecnie tak mała, iż nie można jej z nomogramu odczytać.
Wartość temperatury powietrza na termometrze suchym po ochłodzeniu /bez uwzględnienia ciepła pochodzącego od pracujących urządzeń elektrycznych/ u wylotu z wyrobiska ścianowego jest określona następującym wzorem:
(7.35)
Przy określaniu bezwymiarowego współczynnika
, liczba Fourier'a pozostaje niezmieniona, natomiast wartość liczby Biot'a obecnie wyrosi:
po podstawieniu danych liczbowych daje
Dla tak określonych powyżej wartości, odczytana wartość z diagramu zamieszczonego na rys.7.2 wynosi :
Zatem wartość temperatury powietrza na termometrze suchym u wylotu z wyrobiska ścianowego po ochłodzeniu bez uwzględnienia wpływu ciepła od pracujących urządzeń elektrycznych wynosi:
Zaś entalpia powietrza po ochłodzeniu u wylotu z wyrobiska ścianowego nie uwzględniająca przyrostu ciepła wynikającego z pracy urządzeń elektrycznych wynosi:
(7.36)
co po podstawieniu danych liczbowych daje:
W wyniku zainstalowania pracujących urządzeń elektrycznych, dodatkowy przyrost entalpii powietrza pozostaje niezmieniony i
wynosi:
Z tego dodatkowego przyrostu ciepła z powodu przyhamowania strumienia ciepła z górotworu będzie tylko około 90% oddziaływać. Stąd też entalpia ochłodzonego powietrza u wylotu z wyrobiska ścianowego uwzględniająca ciepło oddawane przez pracujące urządzenia elektryczne wynosi;
(7.37)
co po podstawieniu wartości liczbowych daje:
Z tego przez pracę urządzeń elektrycznych spowodowanego przyrostu entalpii tylko około 20% wystąpi w postaci suchego przekazania ciepła z czego tylko około 80% z powodu przyhamowania strumienia ciepła z górotworu będzie oddziaływać. Zatem przyrost temperatury powietrza na termometrze suchym wynikający z umieszczenia w wyrobisku pracujących urządzeń elektrycznych wynosi:
Zaś wartość temperatury powietrza na termometrze suchym u wylotu z wyrobiska ścianowego po ochłodzeniu i uwzględniająca ciepło pochodzące od pracujących urządzeń elektrycznych wynosi:
co po podstawieniu wartości liczbowych daje:
Natomiast wartość temperatury powietrza na termometrze wilgotnym u wylotu z wyrobiska ścianowego po ochłodzeniu, / uwzględniająca ciepło pochodzące od pracujących urządzeń elektrycznych/
określa się z diagramu h-x w sposób pokazany na rys. 7.1, p.(10)
Ponieważ
we wszystkich przypadkach powinna być mniejsza lub równa
, powietrze u wylotu z wyrobiska ścianowego jest więcej niż nasycone tj. wystąpi kondensacja /skroplenie pary wodnej/. Do dalszych natomiast obliczeń przyjmujemy w tym przykładzie:
Dla tak przyjętych i obliczonych danych warunki klimatyczne określone temperaturą efektywną u wylotu z wyrobiska ścianowego po ochłodzeniu i uwzględnieniu ciepła pochodzącego od pracujących urządzeń elektrycznych odczytujemy z diagramu w sposób pokazany na rys. 7.3, p.(7) i wynoszą one:
W wyniku ochłodzenia powietrza u wlotu uzyskano obniżenie temperatury powietrza na termometrze suchym u wylotu wyrobiska ścianowego
co pozwala na pracę w pełnym wymiarze czasu jak również uzyskano znaczną poprawę warunków klimatycznych w tym wyrobisku.
Jednakże z powodu mocnego obniżenia temperatury powietrza u wlotu do tego wyrobiska /11,8°C/, warunki klimatyczne dla zatrudnianych tam ludzi należy uznać za nieodpowiednie. Zatem należy dobrać chłodziarkę o takiej zdolności chłodniczej aby na całej długości wyrobiska ścianowego zapewniała odpowiednie warunki klimatyczne.
7.2.2.2. Określenie zdolności chłodniczej chłodziarki
W przypadku gdy temperatura powietrza na termometrze suchym u wylotu z wyrobiska ścianowego przekracza temperaturę dopuszczalną, należy wówczas powietrze u wlotu do wyrobiska ścianowego ochłodzić do takiej temperatury
aby temperatura powietrza u wylotu z wyrobiska
, nie przekraczała temperatury powietrza wymaganej przepisami górniczymi
tj. dla:
- normalnego czasu pracy, 28°C,
- skróconego do 6 h czasu pracy, 33°C.
Zatem
(7.39)
Uwzględniając powyższy związek we wzorze (7.35) i odpowiednio go przekształcając otrzymujemy:
(7.40)
gdzie
oraz
(7.41)
Zatem temperatura powietrza na termometrze suchym u wlotu do wyrobiska ścianowego powinna zostać obniżona w przypadku:
zastosowania normalnego czasu pracy do:
zastosowania skróconego do 6 h czasu pracy do
Sposób obliczania zdolności chłodniczej maszyny klimatyzacyjnej
Celem obniżenia wartości temperatury powietrza na termometrze suchym u wylotu wyrobiska ścianowego
, tak aby temperatura powietrza na wylocie z tego wyrobiska nie przekraczała
, należy odprowadzić od każdego kg tego powietrza ciepło równe różnicy entalpii:
gdzie:
- entalpia
kg powietrza przed chłodzeniem
- entalpia
kg powietrza po chłodzeniu
Wartość entalpii określa się z następującego wzoru:
gdzie zawartość pary wodnej w powietrzu określa się z wzoru:
Prężność pary wodnej
otrzymuje się z empirycznego wzoru Sprung'a
Natomiast prężność pary wodnej nasyconej w powietrzu
dla
przyjęta z tablicy 7.1 wynosi:
Zaś ciśnienie barometryczne powietrza określić można z następującego wzoru:
gdzie dla zadanych wartości wynosi ono:
a więc
Zatem zawartość pary wodnej w powietrzu wynosi:
Zaś wartość entalpii powietrza przed ochłodzeniem wynosi:
Następnie określamy wartość entalpii powietrza po jego ochłodzeniu do temperatury
Z diagramu h-x zamieszczonego na rys.7.l, p.(11) wynika, że powietrze po ochłodzeniu do temperatury
będzie w stanie nasycenia i wobec tego:
Wówczas prężność pary wodnej
jest równa prężności pary wodnej nasyconej w powietrzu
, którą to odczytano z tablicy 7.1 jako:
Zatem zawartość pary wodnej w powietrzu po jego ochłodzeniu do temperatury
wynosi:
Zaś wartość entalpii powietrza po jego ochłodzeniu do temperatury
wynosi:
Dla ochłodzenia 1 kg powietrza suchego wraz ze zmianą zawartości pary wodnej przypadającej na 1 kg powietrza suchego należy odprowadzić:
W objętości V, m3 powietrza jest zawarte
, kg powietrza suchego
(7.42)
Dla ochłodzenia całej ilości powietrza do temperatury
należy odprowadzić ilość ciepła równą zdolności chłodniczej chłodziarki
(7.43)
W podobny sposób określamy wartość entalpii powietrza po jego ochłodzeniu do temperatury
.
W tym celu prężność pary wodnej nasyconej w powietrzu
odczytuje się dla
z tablicy 7.1. Zaś samą wartość temperatury
odczytuje się z diagramu h-x w sposób pokazany na rysunku 7.1, p.(12) i wynosi ona:
zatem
A więc
Zatem zawartość pary wodnej w powietrzu wynosi:
Zaś wartość entalpii powietrza po jego ochłodzeniu do temperatury
wynosi:
Dla ochłodzenia 1 kg powietrza suchego i wraz ze zmianami zawartości pary wodnej przypadającej na 1 kg powietrza należy odprowadzić
Zatem dla ochłodzenia całej ilości powietrza do temperatury
należy odprowadzić ilość ciepła równą zdolności chłodniczej chłodziarki
(7.44)
B. Sposób wyznaczania zdolności chłodniczej chłodziarki przy użyciu diagramu h-x
W stosunku do tego rodzaje obliczeń duże ułatwienie przy określaniu zdolności chłodniczej chłodziarki uzyskuje się przez zastosowanie do tego celu diagramu h-x..
Zdolność chłodniczą chłodziarki określa się jak uprzednio ze wzoru:
(7.45)
Z punktu przecięcia się temperatury
/rys. 7.1/ otrzymujemy zawartość pary wodnej w powietrzu
p. (5) oraz wartość entalpii powietrza przed jego ochłodzeniem
, p.(4)
Ponieważ mamy ochłodzić powietrze do temperatury na termometrze suchym
, kreślimy linię równą tej temperaturze do przecięcia się z prostą
, p. (11).
Z punktu przecięcia się prostej
z krzywą
odczytujemy wartość entalpii powietrza
kJ/kg, p.(13), po jego ochłodzeniu do wspomnianej temperatury. Odczytane w ten sposób wartości z diagramu h-x i podstawione do wzoru /7.45/ określają zdolność chłodniczą chłodziarki, która w tym przypadku wynosi:
Podobnie czynimy w przypadku ochłodzenia powietrza do temperatury
= 23,3 °C: W tym celu wykreślamy prostą przedstawiającą temperaturę na termometrze suchym
= 23,3°C równej do przecięcia się z linią
= 11,6 g/kg, p.12. Punkt przecięcia się tych dwóch prostych określa wartość entalpii powietrza
= 52,4 kJ/kg, p.(14) po jego ochłodzeniu.
Uzyskane w ten sposób wartości podstawione do wzoru /7.45/
określają zdolność chłodniczą chłodziarki, która w tym przypadku wynosi:
7.3. Założenia do prognostycznych obliczeń warunków k1imatycznych przy zastosowaniu ETO
Zamieszczone przykłady obliczeń prognostycznych dla chodnika i wyrobiska ścianowego wykazały, że w obliczeniach tych przyjęto wiele danych, których wartości są niepewne. Oznacza to, że wyniki prognostyczne zostały więcej lub mniej dokładnie odczytane. Niepewne wielkości w ostatnim przykładzie dotyczą np. przyjętej wartości wieku wyrobiska ścianowego t.
Dla wyrobisk ścianowych nie ma jasno zdefiniowanego wieków sensie trwania przewietrzania. Calizna węglowa jest bardzo młoda, natomiast front po stronie podsadzki lub zawału w zależności od szerokości ściany i postępu obudowy jest o wiele starszy.
Inny problem to przyjęcie wydatku powietrza w wyrobisku ścianowym. Ta znana ilość powietrza u wlotu do wyrobiska ścianowego w wyniku strat powietrza przez zroby zmienia się mniej lub więcej. Także wybór wartości wielkości cieplnych w zależności od osobliwości miejsc pracy jest nadzwyczaj trudny. Główną trudność przy obliczeniach prognostycznych stanowi oszacowanie stosunku suchego do całkowitej ilości przekazywanego ciepła
, którego wartość tylko na gruncie czystego doświadczenia może czynić w pewnym sensie godną zaufania.
Z powodu wymienionych trudności w instytutach naukowych zajmujących się problemem przewietrzania kopalni czynione są postępowania do obliczeń prognostycznych warunków klimatycznych za pomocą elektronicznej techniki obliczeniowej, które tutaj w głównym zarysie zostaną przedstawione.
Z masywu skalnego płynie strumień ciepła q/kJ/m2h/. Jest on tym większy im większa jest rzeczywista wartość współczynnika przewodnictwa cieplnego
na powierzchni skał oraz im większy jest wzrost spadku temperatury w skałach pod ich powierzchnią /grad tg/.
Pewna część tego przepływającego strumienia ciepła q przez powierzchnię skały zostanie przekazana powietrzu w wyniku konwekcji /unoszenie/ jest to tzw. przekazanie suche. Ta właśnie część strumienia ciepła qs podwyższa temperaturę powietrza. Jest ona proporcjonalna do współczynnika przejmowania ciepła
, który wzrasta wraz ze wzrostem prędkości powietrza oraz różnicą między temperaturą powierzchni skał tg i temperaturą powietrza tps. Temperatura powierzchni skał
jest tym wyższa im jest ona młodsza i im bardziej sucha jest droga powietrza. Reszta strumienia ciepła
jest przekazana przez parowanie i podnosi zawartość pary wodnej /wilgotność właściwą/ powietrza X. Strumień
jest tym większy, im wyższa jest temperatura powierzchni skał, która to określa prężność pary wodnej
oraz im bardziej jest wilgotna powierzchnia skały oraz im bardziej suche powietrze przepływa w wyrobisku. W wilgotnych drogach powietrza wyrobisk górniczych
jest najczęściej znacznie większe niż
.
Określenie temperatury powierzchni skał
jest nadzwyczaj pracochłonne i odbywa się na podstawie szacowanych wartości iteracyjnie. Ten zakres obliczeń a także i inne kroki obliczeniowe można przeprowadzić przy użyciu ETO a obliczenia te będą tym dokładniejsze im na więcej odcinków podzielona zostanie długość danego wyrobiska np.: z9 = 10 m.
Niepewność wyniku pozostanie także przy dalszym ulepszeniu obliczeń, ponieważ nie możemy dość dokładnie przewidzieć ile powietrza przepływa przez stare zroby lub czy woda z górotworu przedostawać się będzie do wyrobiska ?
Jak również nie można znać dość dokładnie wpływu długości ściany i wielkości wydobycia na przyjęte wartości do obliczeń.
Powyższe okoliczności mogą uwarunkować niepewność obliczeń prognostycznych /wg stanu na dzisiaj/ na około ± 2°C suchej i efektywnej temperatury. Jest to w zasadzie zadawalająca dokładność, jeśli się zważy że np., w wyrobisku ścianowym różnica temperatur między calizną węglową a frontem podsadzki może wynosić od 2 do 3°C. Podczas gdy obliczone wartości są rozumiane jako wartości przeciętne dla poprzecznego przekroju wyrobiska. Jednakże w wielu przypadkach są wymagane dokładne wyniki, ponieważ informacja że np.
nie gwarantuje, że wartość dopuszczalna temperatury powietrza na termometrze suchym 33°C jest nie przekroczona.
Nawet gdyby obliczenia były na 100% poprawne, znajdzie się jeszcze inny problem a mianowicie utrzymanie planowanych danych.
Jeśli np.: planowane ilości powietrza, prędkości postępu urabiania oraz długość ściany są nieutrzymywane lub planowana szczelność pasów przychodnikowych jest zaniechana, wówczas naturalnie nie możemy oczekiwać, ze obliczenia prognostyczne zgodzą się z rzeczywistoscią.