Projekt z klimatyzacji kopalń
W ramach projektu należy wykonać:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Prognozę temperatury powietrza w szybie wdechowym metodą J. Wacławika.
Prognozę temperatury suchej i wilgotnej dla każdego z wyrobisk korytarzowych oraz prognozę temperatury
powietrza w wyrobisku ścianowym metodą J. Voss’a.
Sprawdzić czy spełnione są następujące normy klimatyczne:
a) polska
b) francuska
c) propozycja „Cuprum”
d) belgijska
e) australijska
f) bułgarska
g) amerykańska
h) niemiecka
Stosując metodę J. Voss’a wyznaczyć w sposób iteracyjny jaka powinna być temperatura powietrza na
wlocie do wyrobiska ścianowego, tak żeby na wylocie z niego temperatura powietrza nie przekraczała 28°C.
Wyznaczyć zdolność chłodniczą maszyny klimatyzacyjnej.
Zaproponować efektywny sposób odprowadzania ciepła z MK.
Dokonać doboru MK oraz narysować szkic rozmieszczenia urządzeń w wyrobiskach.
Uwagi dodatkowe
-
obliczenia wykonać za pomocą arkusza kalkulacyjnego MS „EXCEL”,
w przypadku, gdy temperatura powietrza w wyrobiskach chodnikowych przekroczy 28°C lub na wylocie ze
ściany będzie niższa od 28°C proszę zwrócić się do prowadzącego o korektę danych wejściowych,
potrzebne współczynniki dobrać z literatury:
[1] Wacławik J., Cygankiewicz J., Knechtel J.: Warunki klimatyczne w kopalniach głębokich,
Poradnik, PAN, Kraków 1995
[2] Czapliński A., Zwolan : Górnictwo, Materiały pomocnicze do ćwiczeń, Lublin 1984.
WSTĘP TEORETYCZNY DO OBLICZANIA TEMPERATURY POWIETRZA
Temperatura sucha powietrza na podszybiu
ZASTOSOWANO DO OBLICZEŃ METODĘ J. WACŁAWIKA.
Zgodnie z tą metodą temperatura sucha powietrza na podszybiu szybu wdechowego jest
równa:
g
.
V c p q d
1 exp q s c p
Ts s Tos s
.
q
V c
p
gdzie:
Tos - średnioroczna temperatura powietrza atmosferycznego, °C,
- gradient geotermiczny, °C/m., przy czym:
1
- stopień geotermiczny, m/°C,
s - współrzędna bieżąca, m,
- współczynnik przewodzenia ciepła, W/(m K),
q * - bezwymiarowy strumień cieplny, wyznaczany z wzoru:
q * 2 K i
cp - ciepło właściwe powietrza przy stałym ciśnieniu, cp = cpa = 1005 J/(kg K),
g - przyspieszenie ziemskie, g = 9,80665 m/s2,
Ki - liczba Kirpiczewa charakteryzująca ochłodzenie się górotworu wyznaczana z nomogramów lub wzorów empirycznych jako funkcja liczb Fouriera i Biota, Ki = f (Fo, Bi),
jeżeli: F0 1
Ki Bi Fo
Ki
(
0, 245 ( Fo 2 ) 2 9
F 1, 02
)
o
1,2 Ki Bi Bi
1,2 Bi Ki Bi
jeżeli: 0,001 F0 1
Ki( F0 , Bi ) S (1 0,05 log 10 F0 )
gdzie:
S
A Bi K
A Bi K
A 1 0,02 log 10 F0
Fo – liczba Fouriera dana wzorem:
Fo
- czas przewietrzania wyrobiska, s,
a
ro2
1
a - współczynnik wyrównywania temperatury, m2/s, równy:
a
cs s
cs - pojemność cieplna skał, J/(kg K),
s - gęstość pozorna skał otaczających wyrobisko, kg/m3,
Bi - liczba Biota dana wzorem:
r
Bi k o
k -
(…)
… - stopień zawilżenia powietrza na wypływie z wyrobiska, kg/kg,
4
rb - ciepło parowania wody w termometrze 0°C; rb = 2500000 J/kg,
cpw - pojemność cieplna pary wodnej przy stałym ciśnieniu, cpw = 1927 J/(kg K).
Ciśnienie statyczne bezwzględne powietrza pw na końcu wyrobiska wyznacza się z
przybliżonego wzoru:
n f BL 2
p w p d g n z w z d
wm
8 A3
gdzie:
f - liczba oporu wyrobiska…
… strumieni liczymy ze wzoru:
h ha hw c pa t s (rb c pw t s ) x
gdzie:
h - entalpia powietrza wilgotnego, J/(1+x)kg,
ha- entalpia powietrza suchego, J/kg,
hw- entalpia pary wodnej, J/kg,
rb- ciepło parowania wody w temperaturze 0°C, rb = 2500000 J/kg,
cpw - pojemność cieplna pary wodnej przy stałym ciśnieniu, cpw = 1927 J/(kg K),
x - stopień zwilżenia, kg/kg.
6
Temperatura sucha…
…
Ciśnienie statyczne powietrza na dopływie, p, Pa
Ciśnienie statyczne powietrza na wypływie, p, Pa
Gęstość powietrza, , kg/m3
Strumień masy powietrza suchego, m a
Moc dodatkowych źródeł ciepła, Nz, kW
Współczynnik wpływający na podwyższenie temperatury, czs
Zagęszczenie strumienia ciepła od dodatkowych źródeł ciepła, q za , W/m.
o
Temperatura sucha na wypływie, tsw, C
Temperatura wilgotna na wypływie…
… powietrza, , kg/m3
Strumień masy powietrza suchego, m a
Moc dodatkowych źródeł ciepła, Nz, kW
Współczynnik wpływający na podwyższenie temperatury, czs
Zagęszczenie strumienia ciepła od dodatkowych źródeł ciepła, q za , W/m.
o
Temperatura sucha na wypływie, tsw, C
Temperatura wilgotna na wypływie, tww, oC
5.4. Chodnik odstawczy
Przyjęto następujące parametry:
cs = 705J/(kg K)
s = 2500 kg/m3
e…
…, kW
Współczynnik wpływający na podwyższenie temperatury, czs
Zagęszczenie strumienia ciepła od dodatkowych źródeł ciepła, q za , W/m.
o
Temperatura sucha na wypływie, tsw, C
Temperatura wilgotna na wypływie, tww, oC
44,98
37,5
78,37890
3,08499
4,60E-06
0,33
6,431702
1,36
0,0140
301,1
111212,08
111329,70
1,288
15,456
340
0,24
62,77
32,04
28,68
5.5. Ściana
Eksploatacja prowadzona jest do granic…
… cieplna skał, J/(kg K),
s - gęstość pozorna skał otaczających wyrobisko, kg/m3,
Bi - liczba Biota dana wzorem:
r
Bi k o
k - współczynnik przejmowania ciepła z górotworu, W/(m2K),
0
wm,8
0, 2
k 3,336
De
V - strumień objętości powietrza, m3/s,
- gęstość powietrza, kg/m3, liczona ze wzoru:
p
Ra TV
p - ciśnienie statyczne bezwzględne powietrza w miejscu pomiaru…
… w miejscu pomiaru prędkości, K,
Ts(s) - temperatura powietrza w przekroju wylotu szybu wdechowego,°C,
x - stopień zawilżenia powietrza, kg/kg,
p pn
x 0,622
p ( p pn )
ppn - ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia, Pa,
17,27 t s. pod
p pn 610,5 exp
237,3 t
s . pod
Temperatura wilgotna na podszybiu
Wyznacza się z zależności na ciśnienie cząstkowe pary wodnej w postaci:
17,27 t ww
0,000644 p t sw t ww
p p 610,5 exp
237,3 t ww
przy czym:
2
p p p pn
17,27 t s
p pn 610,5 exp
237,3 t s
gdzie:
p p - ciśnienie cząstkowe pary wodnej, Pa,
p pn - ciśnienie cząstkowe pary wodnej w stanie nasycenia w temperaturze ts, Pa ,
- wilgotność względna powietrza, %,
t s , t w - odpowiednio temperatury powietrza…
… zabroniona praca 8 h
praca zabroniona praca 7,5 h
praca zabroniona praca 8 h
praca zabroniona praca 8 h
praca zabroniona praca 8 h
14
7. Szkic rozmieszczenia urządzeń klimatyzacyjnych w wyrobiskach
1. chłodnica wody chłodzącej – skraplacz
2. tama z przejściem dla ludzi i oknem regulacyjnym
3. maszyna klimatyzacyjna
4. chłodnica powietrza (chłodziarka) 214,5 kW
5. chłodnica powietrza (chłodziarka) 3,28 kW…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)