Górnictwo Voss, wykłady, wentylacja, Minikowski, Prognoza temperatury


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 0x01 graphic
, 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:

0x01 graphic
0x01 graphic
kJ/(m2hK) (7.1)

gdzie:

0x01 graphic
- ekwiwalentny współczynnik przewodnictwa cieplnego, W/(mK),

0x01 graphic
- temperatura nienaruszonego robotami górniczymi masywu skalnego, °C,

ts - temperatura przepływającego powietrza, °C,

ro - równoważny promień poprzecznego przekroju wyrobiska, m.

Natomiast występująca wielkość bezwymiarowa 0x01 graphic
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:

0x01 graphic
, kJ/(m2hK) (7.2)

przy czym 0x01 graphic
wyraża stosunek suchego do całkowitego przejmowania ciepła przez powietrze, a zatem:

0x01 graphic
(7.3)

gdzie: cpp - ciepło właściwe powietrza przy stałym ciśnieniu, J/(kgK)

0x01 graphic
- przyrost temperatury powietrza wzdłuż całkowitej drogi mierzonej termometrem suchym, °C

0x01 graphic
- przyrost entalpii powietrza wzdłuż tej drogi, kJ/kg.

Zaś sama temperatura powietrza mierzona termometrem suchym przedstawia się następująco:

0x01 graphic
, °C

gdzie:

B - obwód poprzecznego przekroju wyrobiska,

0x01 graphic
- wydatek masowy powietrza, kg/h,

L - długość wyrobiska, m.,

0x01 graphic
- temperatura powietrza u wlotu do wyrobiska mierzona termometrem suchym, °C.

Liczbowe wartości dla 0x01 graphic
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 0x01 graphic
dla chodników kamiennych, chodników przyścianowych oraz dla wyrobisk ściano­wych i tak:

- wartości 0x01 graphic
dla chodników kamiennych rozrzucone są w szerokim zakresie.

Najniższe z nich osiągają wartości 0x01 graphic
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 0x01 graphic
W/mK. Jeszcze wyższe wartości 0x01 graphic
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 0x01 graphic
W/mK. Na­tomiast część konwekcyjnego przekazania ciepła w tych chodni­kach wynosi średnio 0x01 graphic
.

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 0x01 graphic
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 0x01 graphic
W/mK, a rozrzut mierzonych warto­ści leży w granicach stosunkowo wąskiego zakresu 3,5 > 0x01 graphic
>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 0x01 graphic
W/mK. W tym przypadku znane wartości 0x01 graphic
wahają się niezmier­nie mocno między 15 i 5 W/mK. Najwyższe wartości 0x01 graphic
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 0x01 graphic
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 0x01 graphic
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, 0x01 graphic

b. chodniki przyścianowe:

w przypadku urabiania, 0x01 graphic

w przypadku nieurabiania, 0x01 graphic

c. wyrobiska ścianowe:

z zawałem, 0x01 graphic

z podsadzką, 0x01 graphic

Liczne pomiary wykazały również, że jeśli porówna się war­tości ekwiwalentnego przewodnictwa cieplnego 0x01 graphic
z laboratoryj­nie określoną wartością współczynnika przewodnictwa cieplnego dla skał0x01 graphic
, to zachodzi następująca relacja:

0x01 graphic
oraz 0x01 graphic
(7. 5)

Obok ekwiwalentnego współczynnika przewodnictwa cieplnego, dla obliczeń klimatycznych musi być znany lub przez pomiar określo­ny stosunek konwekcyjnej do całkowitej ilości przekazywanego ciepła 0x01 graphic
(wzór 7.3)

Wielkość bezwymiarowa 0x01 graphic
jest wielkością charakteryzującą ochłodzenia się górotworu. Ochłodzenie to zależy naturalnie od całkowitego przepływu ciepła z górotworu q a nie tylko od jego strumienia częściowego 0x01 graphic
. Z tego też powodu musi się liczbę Fourier'a 0x01 graphic
związać z ekwiwalentnym współczyn­nikiem przewodnictwa temperaturowego 0x01 graphic
w następujący sposób:

0x01 graphic
(7.6)

i równocześnie

0x01 graphic
(7.7)

gdzie ciepło właściwe skał 0x01 graphic
wyrażone jest w J/kgK a gęstość skał 0x01 graphic
w kg/m3.

Liczba Fourier'a stanowi kryteria jednoczesności w procesach przewodnictwa cieplnego, zaś liczba Biota porównuje opór na przejmowanie ciepła 0x01 graphic
, do oporu wywołanego przewodnością 0x01 graphic

0x01 graphic
(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:

0x01 graphic
(7.9)

a współczynnik przejmowania ciepła 0x01 graphic
można określić z nastę­pującego empirycznego wzoru:

0x01 graphic
, W/m2K (7.l0)

gdzie prędkość przepływu powietrza w wyrażona jest w m/s, na­tomiast 0x01 graphic
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:

  1. Głębokość zalegania pokładu, H = 910 m

  2. Długość chodnika, z = 500 m

  3. Powierzchnia przekroju poprzecznego wyrobiska /b=4 m, h=3 m/, A = 12 m2

  4. Wydatek objętościowy powietrza, 0x01 graphic
    =1080 m3/min.

  5. Temperatura nienaruszonego robotami górniczymi masywu skalnego, 0x01 graphic

  6. Temperatura powietrza u wlotu do wyrobiska;

  1. Gęstość powietrza u wlotu do wyrobiska, 0x01 graphic

8. Ekwiwalentny współczynnik przewodnictwa cieplnego do chodni­ka w którym:

9. Stosunek suchego /konwekcyjnego/ do całkowitego przejmowania ciepła dla chodników w których:

10.Ciepło właściwe skał, 0x01 graphic

11. Gęstość skał, 0x01 graphic

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:

0x01 graphic
, hPa (7.11 )

a więc

0x01 graphic

czyli

0x01 graphic

zatem podstawą do dalszych obliczeń będzie diagram h-x sporzą­dzony dla 1125 hPa zamieszczony na rysunku 7.1.

Wydatek ciężarowy powietrza jest określony wzorem:

0x01 graphic
, kg/h (7.12.)

i wynosi: 0x01 graphic
kg/h

Natomiast prędkość przepływu powietrza przez wyrobisko wynosi:

0x01 graphic
(7.13)

Równoważny promień poprzecznego przekroju wyrobiska określony jest wzorem

0x01 graphic
(7.14)

gdzie U oznacza obwód poprzecznego przekroju wyrobiska, zatem

0x01 graphic

liczba Fourier'a przedstawia się następująco:

0x01 graphic

gdzie ekwiwalentny współczynnik przewodnictwa temperaturowego dla chodnika w którym nie urabia się wynosi:

0x01 graphic

zaś dla chodnika w którym prowadzi się urabianie wynosi:

0x01 graphic

Zatem liczba Fourier'a dla chodnika w którym nie prowadzi się urabiania wynosi:

0x01 graphic

0x01 graphic

a dla chodnika, w którym prowadzi się urabianie wynosi:

0x01 graphic

Liczba Biot'a określona jest następującym wzorem:

0x01 graphic

gdzie współczynnik przejmowania ciepła 0x01 graphic
dla chodnika można określić następująco:

0x01 graphic

Zatem liczba Biot'a dla chodników w których nie urabia się wyno­si:

0x01 graphic

natomiast dla chodnika, w którym urabia się wynosi:

0x01 graphic

Z diagramu 0x01 graphic
przedstawionego na rys.7.2 można odczytać następujące wartości dla 0x01 graphic
w przypadku gdy w chod­niku tym:

nie urabia się:

0x01 graphic

urabia się:

0x01 graphic

Dla określenia bezwymiarowego współczynnika 0x01 graphic
można korzys­tać również z uproszczonego wzoru wg Batzel'a w następującej po­staci:

0x01 graphic
(7.15)

Stąd też dla chodnika w którym nie urabia się:

0x01 graphic

natomiast dla chodnika w którym urabia się:

0x01 graphic

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:

0x01 graphic
, °C (7.16)

0x01 graphic

- urabia się:

0x01 graphic
, °C (7.17)

0x01 graphic

0x01 graphic

Przyrost temperatury powietrza w chodniku określany termometrem suchym wynosi, w przypadku gdy w chodniku tym:

0x01 graphic

0x01 graphic

Przyrost entalpii powietrza wynosi po 1 roku przewietrzania wy­robiska w przypadku gdy w wyrobisku tym:

0x01 graphic

0x01 graphic

Przyrost ciepła powietrza wynosi po 1 roku przewietrzania wyro­biska w przypadku gdy w wyrobisku tym:

0x01 graphic
(7.18)

0x01 graphic

Przyrost zawartości pary wodnej w powietrzu płynącym wyrobis­kiem określa się

z następującego wzoru:

0x01 graphic
, g/kg (7.19)

gdzie ciepło parowania wody 0x01 graphic
. Zatem w przypadku gdy w chodniku tym:

0x01 graphic

0x01 graphic

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:

0x01 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic

Z diagramu h-x w sposób podany na rys. 7.1, p.(1) określamy za­wartość pary wodnej

0x01 graphic

oraz wilgotność względną 0x01 graphic

Zaś warunki klimatyczne określone tzw. temperaturą efektywną od­czytujemy z nomogramu w sposób przedstawiony na rysunku 7.3,p.(1)

i wynoszą one:

0x01 graphic

B/ u wylotu z chodnika po jednym roku przewietrzania wy­robiska i tych samych wartościach wejściowych u wlotu do chod­nika w przypadku gdy

0x01 graphic

- nie urabia się

temperatura powietrza na termometrze suchym 0x01 graphic
zawartość pary wodnej w powietrzu wynosi:

0x01 graphic

zaś temperaturę powietrza na termometrze wilgotnym odczytujemy z diagramu h-x w sposób podany na rys. 7.1, p.(2) i wynosi ona:

0x01 graphic

Z tego diagramu równiej odczytujemy wilgotność względną powie­trza, która wynosi 0x01 graphic

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

0x01 graphic

Podobnie określa się warunki klimatyczne w chodniku w któ­rym prowadzi się urabianie.

A Zatem temperatura powietrza na termometrze suchym 0x01 graphic
a zawartość pary wodnej w powietrzu wynosi:

0x01 graphic

zaś temperaturę powietrza na termometrze wilgotnym odczytujemy z diagramu h-x w sposób podany na rys. 7.1 , p.(3) wynoszą one

0x01 graphic

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:

0x01 graphic

0x01 graphic

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:

  1. 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, 0x01 graphic
= 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 0x01 graphic
= 27.0 °C

wilgotnym 0x01 graphic
= 21,0°C

12. Stopień geotermiczny, 0x01 graphic
= 27,0 m/°C

13. Stosunek suchego /konwekcyjnego/ do całkowitego przekazania ciepła ze skał do powietrza wynosi:

14. Ekwiwalentny współczynnik przewodnictwa cieplnego, 0x01 graphic
= 7,0 W/(mK)

15. Przyjęta efektywna zdolność chłodnicza chłodziarki, 0x01 graphic
= 1,676·106 kJ/h

16. Temperatura na powierzchni chłodziarki, 0x01 graphic
= 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:

0x01 graphic
(7.20)

gdzie zawartość pary wodnej w powietrzu określona jest wzorem

0x01 graphic
(7.21)

Prężność pary wodnej 0x01 graphic
otrzymuje się z empirycznego wzoru Sprung'a

0x01 graphic
(7.22)

Natomiast prężność pary wodnej nasyconej w powietrzu 0x01 graphic
dla 0x01 graphic
określa się z tablicy 7.1 i wynosi ona:

0x01 graphic

Zaś barometryczne ciśnienie powietrza określić można z następu­jącego wzoru

0x01 graphic

a więc dla zadanych wartości wynosi ono:

0x01 graphic

Zatem do dalszych obliczeń korzystać się będzie z diagramu h-x, sporządzonego dla 1125 hPa /rys.7.1/.

Kontynuując dalej obliczenia mamy:

0x01 graphic

a więc zawartość pary wodnej w powietrzu u wlotu do wyrobiska ścianowego wynosi:

0x01 graphic

Przy przyjęciu z tablic fizycznych wartości dla ciepła właści­wego0x01 graphic
, entalpia powietrza u wlotu do wyrobiska ścianowego wynosi:

0x01 graphic

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:

0x01 graphic

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:

0x01 graphic

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:

0x01 graphic

gdzie dotychczas nieobliczone wartości występujących wielkości przedstawiają się następująco:

- temperatura nienaruszonego robotami górniczymi masywu skalnego określana jest z następującego wzoru:

0x01 graphic
(7.23)

Zatem dla zadanych wartości wielkość ta posiada wartość:

0x01 graphic

- wydatek masowy powietrza w wyrobisku ścianowym określa się ze wzoru:

0x01 graphic
(7.24)

gdzie wzór na gęstość powietrza0x01 graphic
po uwzględnieniu, że 0x01 graphic
przedstawi się następująco:

0x01 graphic
(7.25)

Stałą gazową dla powietrza wilgotnego0x01 graphic
, wyznacza się korzys­tając w tym celu z diagramu przedstawiającego zależność tej sta­łej od zawartości pary wodnej w powietrzu X /rys.7.4/.

0x01 graphic

Natomiast zawartość pary wodnej w powietrzu 0x01 graphic
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 0x01 graphic
wynosi:

0x01 graphic

/uprzednio wyliczona ze wzoru (7.21) wielkość0x01 graphic
/. Dla powyższej wartości stała gazowa dla powietrza wilgot­nego 0x01 graphic
odczytana z diagramu zamieszczonego na rys.7.4 wyno­si :

0x01 graphic

Temperatura powietrza mierzona termometrem suchym wyrażona w stopniach °K jest równa:

0x01 graphic

a więc gęstość powietrza u wlotu do wyrobiska ścianowego wynosi:

0x01 graphic

Zatem wydatek masowy powietrza w wyrobisku ścianowym wynosi:

0x01 graphic

- obwód poprzecznego przekroju wyrobiska określony jest następująco:

0x01 graphic
(7.26)

- równoważny promień wyrobiska określa się następująco:

0x01 graphic

- stała bezwymiarowa 0x01 graphic
jest funkcją liczby Fourier'a i liczby Biot'a, które to w pierwszym rzędzie należy wyznaczyć:

Liczba Fourier'a określona jest następująco:

­

0x01 graphic

a ekwiwalentny współczynnik przewodnictwa temperaturowego

0x01 graphic

Przy przyjęciu z tablic fizycznych średniej wartości dla ciepła właściwego skał otaczających wyrobisko 0x01 graphic
oraz średnie gęstości skał 0x01 graphic
ekwiwalenty współ­czynnik przewodnictwa temperaturowego wynosi:

0x01 graphic

Zatem dla tak obliczonych danych liczba Fourier'a będzie wynosiła:

0x01 graphic

Liczba Biot'a określona jest następująco

0x01 graphic

gdzie wartość współczynnika konwekcyjnego przekazywania ciepła 0x01 graphic
dla wyrobiska ścianowego można obliczyć następująco:

0x01 graphic

wówczas wartość liczby Biot'a jest równa

0x01 graphic

Dla tak określonych wartości odczytuje się z diagramu zamieszczonego na rys.7.2 wartość bezwymiarowego współczynnika 0x01 graphic

­ 0x01 graphic

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:

0x01 graphic

Wartość entalpii powietrza u wylotu z wyrobiska ścianowego,o­tr2ymuje eię z następującego wzoru:

0x01 graphic
(7.27)

po podstawieniu wartości dla występujących danych otrzymuje się:

0x01 graphic

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:

0x01 graphic

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:

0x01 graphic

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 0x01 graphic
/ wartość oddawanego cie­pła przez urządzenia elektryczne można przyjąć jako:

0x01 graphic
(7.28)

a więc:

0x01 graphic

Zatem dodatkowy przyrost entalpii powietrza w wyrobisku powsta­ły w wyniku pracujących tam urządzeń elektrycznych wyraża się następująco:

0x01 graphic
(7.29)

co po podstawieniu wartości liczbowych daje:

0x01 graphic

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:

0x01 graphic
(7.30)

co po podstawieniu wartości liczbowych daje:

0x01 graphic

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:

0x01 graphic
(7.31)

Zaś wartość temperatury powietrza na termometrze suchym u wylo­tu z wyrobiska ścianowego uwzględniająca ciepło pochodzące od pracujących urządzeń elektrycznych wynosi:

0x01 graphic
(7.32)

0x01 graphic

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:

0x01 graphic

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:

0x01 graphic

7.2.2. Powietrze chłodzone

ponieważ temperatura powietrza na termometrze suchym prze­kroczyła wg polskich przepisów dopuszczalną wartość przy której można pracować0x01 graphic
, 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 0x01 graphic
i tem­peraturze na powierzchni chłodziarki 0x01 graphic

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

0x01 graphic
(7.33)

0x01 graphic

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 0x01 graphic
/ oraz temperaturą na powierzchni chłodziarki 0x01 graphic
przy pełnym nasyceniu powietrza 0x01 graphic
co pokazano na rys.7.1, p.(8). Można również wartość entalpii powietrza na wyjściu z chłodziarki o­

kreślić z następującego wzoru:

0x01 graphic
(7.34)

0x01 graphic

Dla takiej wartości entalpii z diagramu h-x, w bliskim sąsiedz­twie0x01 graphic
; 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

0x01 graphic

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:

0x01 graphic
(7.35)

Przy określaniu bezwymiarowego współczynnika 0x01 graphic
, liczba Fo­urier'a pozostaje niezmieniona, natomiast wartość liczby Biot'a obecnie wyrosi:

0x01 graphic

po podstawieniu danych liczbowych daje

0x01 graphic

Dla tak określonych powyżej wartości, odczytana wartość z dia­gramu zamieszczonego na rys.7.2 wynosi :

0x01 graphic

Zatem wartość temperatury powietrza na termometrze suchym u wy­lotu z wyrobiska ścianowego po ochłodzeniu bez uwzględnienia wpływu ciepła od pracujących urządzeń elektrycznych wynosi:

0x01 graphic

Zaś entalpia powietrza po ochłodzeniu u wylotu z wyrobiska ścia­nowego nie uwzględniająca przyrostu ciepła wynikającego z pracy urządzeń elektrycznych wynosi:

0x01 graphic
(7.36)

co po podstawieniu danych liczbowych daje:

0x01 graphic

W wyniku zainstalowania pracujących urządzeń elektrycznych, do­datkowy przyrost entalpii powietrza pozostaje niezmieniony i

wynosi:

0x01 graphic

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;

0x01 graphic
(7.37)

co po podstawieniu wartości liczbowych daje:

0x01 graphic

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:

0x01 graphic

Zaś wartość temperatury powietrza na termometrze suchym u wylo­tu z wyrobiska ścianowego po ochłodzeniu i uwzględniająca ciepło pochodzące od pracujących urządzeń elektrycznych wynosi:

0x01 graphic

co po podstawieniu wartości liczbowych daje:

0x01 graphic

Natomiast wartość temperatury powietrza na termometrze wilgot­nym u wylotu z wyrobiska ścianowego po ochłodzeniu, / uwzględ­niająca ciepło pochodzące od pracujących urządzeń elektrycz­nych/ 0x01 graphic
określa się z diagramu h-x w sposób pokazany na rys. 7.1, p.(10)

0x01 graphic

Ponieważ 0x01 graphic
we wszystkich przypadkach powinna być mniej­sza lub równa 0x01 graphic
, powietrze u wylotu z wyrobiska ściano­wego jest więcej niż nasycone tj. wystąpi kondensacja /skrople­nie pary wodnej/. Do dalszych natomiast obliczeń przyjmujemy w tym przykładzie:

0x01 graphic

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:

0x01 graphic

W wyniku ochłodzenia powietrza u wlotu uzyskano obniżenie tem­peratury powietrza na termometrze suchym u wylotu wyrobiska ścia­nowego 0x01 graphic
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 0x01 graphic
aby temperatura powietrza u wylotu z wyrobiska 0x01 graphic
, nie przekraczała tem­peratury powietrza wymaganej przepisami górniczymi 0x01 graphic
tj. dla:

- normalnego czasu pracy, 28°C,

- skróconego do 6 h czasu pracy, 33°C.

Zatem

0x01 graphic
(7.39)

Uwzględniając powyższy związek we wzorze (7.35) i odpowiednio go przekształcając otrzymujemy:

0x01 graphic
(7.40)

gdzie

0x01 graphic

oraz

0x01 graphic
(7.41)

Zatem temperatura powietrza na termometrze suchym u wlotu do wy­robiska ścianowego powinna zostać obniżona w przypadku:

0x01 graphic

0x01 graphic

  1. Sposób obliczania zdolności chłodniczej maszyny klimatyzacyjnej

Celem obniżenia wartości temperatury powietrza na termometrze suchym u wylotu wyrobiska ścianowego0x01 graphic
, tak aby tempe­ratura powietrza na wylocie z tego wyrobiska nie przekraczała0x01 graphic
, należy odprowadzić od każdego kg tego powietrza ciepło równe różnicy entalpii:

0x01 graphic

gdzie:

Wartość entalpii określa się z następującego wzoru:

0x01 graphic

gdzie zawartość pary wodnej w powietrzu określa się z wzoru:

0x01 graphic

Prężność pary wodnej 0x01 graphic
otrzymuje się z empirycznego wzoru Sprung'a

0x01 graphic

Natomiast prężność pary wodnej nasyconej w powietrzu 0x01 graphic
dla 0x01 graphic
przyjęta z tablicy 7.1 wynosi:

0x01 graphic

Zaś ciśnienie barometryczne powietrza określić można z następującego wzoru:

0x01 graphic

gdzie dla zadanych wartości wynosi ono:

0x01 graphic
0x01 graphic

a więc

0x01 graphic

Zatem zawartość pary wodnej w powietrzu wynosi:

0x01 graphic

Zaś wartość entalpii powietrza przed ochłodzeniem wynosi:

0x01 graphic

Następnie określamy wartość entalpii powietrza po jego ochłodzeniu do temperatury 0x01 graphic

Z diagramu h-x zamieszczonego na rys.7.l, p.(11) wynika, że powietrze po ochłodzeniu do temperatury 0x01 graphic
bę­dzie w stanie nasycenia i wobec tego:

0x01 graphic

Wówczas prężność pary wodnej 0x01 graphic
jest równa prężności pary wodnej nasyconej w powietrzu 0x01 graphic
, którą to odczytano z tablicy 7.1 jako:

0x01 graphic

Zatem zawartość pary wodnej w powietrzu po jego ochłodzeniu do temperatury 0x01 graphic
wynosi:

0x01 graphic

Zaś wartość entalpii powietrza po jego ochłodzeniu do temperatury ­0x01 graphic
wynosi:

0x01 graphic

Dla ochłodzenia 1 kg powietrza suchego wraz ze zmianą zawartoś­ci pary wodnej przypadającej na 1 kg powietrza suchego należy odprowadzić:

0x01 graphic

W objętości V, m3 powietrza jest zawarte0x01 graphic
, kg powietrza su­chego

0x01 graphic
(7.42)

Dla ochłodzenia całej ilości powietrza do temperatury 0x01 graphic
należy odprowadzić ilość ciepła równą zdolności chło­dniczej chłodziarki

0x01 graphic
(7.43)

W podobny sposób określamy wartość entalpii powietrza po jego ochłodzeniu do temperatury 0x01 graphic
.

W tym celu prężność pary wodnej nasyconej w powietrzu 0x01 graphic
odczytuje się dla 0x01 graphic
z tablicy 7.1. Zaś samą wartość tem­peratury 0x01 graphic
odczytuje się z diagramu h-x w sposób poka­zany na rysunku 7.1, p.(12) i wynosi ona:

0x01 graphic

zatem

0x01 graphic

A więc

0x01 graphic

Zatem zawartość pary wodnej w powietrzu wynosi:

0x01 graphic

Zaś wartość entalpii powietrza po jego ochłodzeniu do tempera­tury 0x01 graphic
wynosi:

0x01 graphic

Dla ochłodzenia 1 kg powietrza suchego i wraz ze zmianami zawartości pary wodnej przypadającej na 1 kg powietrza należy odprowadzić

0x01 graphic

Zatem dla ochłodzenia całej ilości powietrza do temperatury 0x01 graphic
należy odprowadzić ilość ciepła równą zdolnoś­ci chłodniczej chłodziarki

0x01 graphic
(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:

0x01 graphic
(7.45)

Z punktu przecięcia się temperatury 0x01 graphic
/rys. 7.1/ otrzymujemy zawartość pary wodnej w powietrzu 0x01 graphic
p. (5) oraz wartość entalpii powietrza przed jego ochłodzeniem

0x01 graphic
, p.(4)

Ponieważ mamy ochłodzić powietrze do temperatury na termo­metrze suchym0x01 graphic
, kreślimy linię równą tej tempera­turze do przecięcia się z prostą 0x01 graphic
, p. (11).

Z punktu przecięcia się prostej 0x01 graphic
z krzywą 0x01 graphic
odczytujemy wartość entalpii powietrza 0x01 graphic
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:

0x01 graphic

Podobnie czynimy w przypadku ochłodzenia powietrza do tem­peratury 0x01 graphic
= 23,3 °C: W tym celu wykreślamy prostą przed­stawiającą temperaturę na termometrze suchym 0x01 graphic
= 23,3°C rów­nej do przecięcia się z linią 0x01 graphic
= 11,6 g/kg, p.12. Punkt prze­cięcia się tych dwóch prostych określa wartość entalpii powie­trza 0x01 graphic
= 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:

0x01 graphic

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 0x01 graphic
, 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 0x01 graphic
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 0x01 graphic
, który wzrasta wraz ze wzrostem prędkości powietrza oraz różnicą mię­dzy temperaturą powierzchni skał tg i temperaturą powietrza tps. Temperatura powierzchni skał 0x01 graphic
jest tym wyższa im jest o­na młodsza i im bardziej sucha jest droga powietrza. Reszta stru­mienia ciepła 0x01 graphic
jest przekazana przez parowanie i podnosi zawartość pary wodnej /wilgotność właściwą/ powietrza X. Strumień 0x01 graphic
jest tym większy, im wyższa jest temperatura powie­rzchni skał, która to określa prężność pary wodnej 0x01 graphic
oraz im bardziej jest wilgotna powierzchnia skały oraz im bardziej suche powietrze przepływa w wyrobisku. W wilgotnych drogach po­wietrza wyrobisk górniczych 0x01 graphic
jest najczęściej znacznie więk­sze niż 0x01 graphic
.

Określenie temperatury powierzchni skał 0x01 graphic
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. 0x01 graphic
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.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Pyt Klimatyzacja Kopalń wykład, wykłady, wentylacja, Minikowski, Prognoza temperatury, nowy rosiek
Współczynniki termiczne skał, wykłady, wentylacja, Minikowski, Prognoza temperatury
Metoda Vossa, wykłady, wentylacja, Minikowski, Prognoza temperatury
cz V, wykłady, wentylacja, Minikowski, PAWEŁ KLIMA
czIV, wykłady, wentylacja, Minikowski, PAWEŁ KLIMA
Projekt zestaw E, wykłady, wentylacja, Minikowski
czII, wykłady, wentylacja, Minikowski, PAWEŁ KLIMA
zagadnienia do egzaminu z wentylacji, wykłady, wentylacja, Minikowski, egzamin, opracowane pytania
word 2, wykłady, wentylacja, Minikowski, sprawozdanie
Rurociągi, wykłady, wentylacja, Minikowski, majcher
ŚCI ĄGA NA EGZAMIN, wykłady, wentylacja, Minikowski, egzamin, opracowane pytania

więcej podobnych podstron