В таблице введены дополнительно следующие обозначения: fn. — площадь сечения для прохода теплоносителя, м2; fm. — площадь сечения патрубка, м2; fк — площадь сечения коллектора, м2; nx — число ходов по теплоносителю; l — длина трубки в одном ходе, м; d = 0,0136 м — внутренний диаметр трубки для воздухонагревателей типа KCK3-02XJI3A, КСК4-02XJI3A, КВСБ-ПУЗ и КВББ-ПУЗ; h1 — сопротивление воздухонагревателя по воздуху; а — параметр для определения коэффициента теплопередачи kmn.
G = 0,279 Qш γ в.см (tсм – tв.н) *3600, (12.12)
где Qш — расход воздуха для проветривания шахты, м3/с;
tсм — температура смеси холодного и нагретого воздуха, °С.
8. Рассчитывается требуемая площадь поверхности теплообмена Fmp (м2) воздухонагревателей по формуле
Fmp = G / ( kmn ∆t) (12.13)
где ∆t — разность между средней температурой теплоносителя и средней температурой нагреваемого воздуха;
∆t = ( t т. н + tт. к ) / 2 – (t в. н + t в.к) / 2 (12.14)
9. Отклонение фактической площади поверхности теплообмена Fф (м2) от требуемой должно удовлетворять условию (в процентах)
10 ≤ (Fф - Fтр) / Fтр • 100 ≤ 20, (12.15)
где Fф — фактическая площадь поверхности теплообмена с воздушной стороны, м2; определяется суммой площадей поверхности теплообмена Р по технологической схеме всех воздухонагревателей. Значение F принимается по табл. 12.1 или указанному выше каталогу.
Если данное условие не выполняется, меняют номер воздухонагревателя или его тип (индекс) и расчет повторяют.
Таблица 12.2
Основные расчетные параметры воздухонагревательных установок
|
Показатели
|
Расчетные нормы для угольных бассейнов Украины |
|
Расчетная температура наружного воздуха t в. н, °С
|
По нормам СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика |
|
Плотность воздуха γ в. н, кг/м3
|
Рассчитывается в зависимости от барометрического давления, температуры и влажности |
|
Плотность воздуха γсм+2 , кг/м3 |
1,28 |
|
Минимальные значения степени нагрева воздуха ау : |
|
|
при параметрах теплоносителя- воды: |
|
|
150-70 °С |
0,19 |
|
130-70 °С |
0,22 |
|
при теплоносителе- паре с tn = 1 43 oС |
0,20 |
|
Пределы значений степени охлаждения воды ауσу при параметрах |
|
|
150-70 °С |
0,45 ... 0,50 |
|
130-70 оС |
0,35 ... 0,39 |
|
Максимальный удельный расход тепла на нагрев воздуха, поступающего в шахту, gуд, Вт-с/м3 |
40000
|
Таблица 12.3
Формулы для расчета многорядных воздухонагревательных установок
|
Теплоноситель
|
Схема соединения рядов воздухонагревателей по теплоносителю
|
Параметры всей установки, если известны параметры ряда
|
|
Горячая вода
|
Последовательно-прямоточная
|
σу=σр, ау=(1–(1-ар(1+σр))nкл) / (1+ σр) |
|
|
Последовательно противоточная при σ ≠ 1
|
σу=σр, ау= (1- [(1-ар σр)/ (1- ар )] nкл)/(σр – [(1-ар σр)/ (1- ар )] nкл) |
|
|
Последовательно противоточная при σ = 1
|
σу=σр, ау= (apnкл)/(1 + ap (nкл -1)) |
|
|
Параллельная
|
σу=σр /nкл , ау= 1–(1- ар)nкл |
|
Пар
|
Параллельная
|
— аy = 1 – ( 1- ар ) nкл
|
Примечание: здесь nкл— число рядов воздухонагревателей.
10. Массовый расход воздуха в труппе воздухонагревателей Qг(кг/с) определяют по формуле
Qг = v γв fв nk.p, (12.16)
где nk.p — число воздухонагревателей в группе в одном ряду
11. Расход тепла G (Вт), переданного воздуху группой воздухонагревателей, вычисляют из выражения
G = 0,279 Qг (tвк - tвн) • 3600. (12.17)
12. Расход теплоносителя w (м3/ч), проходящего через каждый воздухонагреватель, определяют:
W= 0,86 G nk.p.n / [ l00(t н.m -tm.k ) nk.p nk.л ] (12.18)
где nk.л — число рядов воздухонагревателей.
13. Вычисляют фактическую скорость теплоносителя-воды в трубках воздухонагревателя vвд (м/с)
vвд = w / Зб00 fm (12.19)
где fm — площадь сечения прохода теплоносителя, м2; определяется по табл. 12.1 или указанному выше каталогу.
14. Расход теплоносителя Wг (м3/ч) для группы воздухонагревателей вычисляют по формуле
Wг = Gг / 1000 (t н.m -tm.k ) (12.20)
15. Удельный расход топлива gyд (Вт-с/м3) на нагрев 1 м3/с поступающего в шахту воздуха определяют по формуле
gyд = 0.279 γ в.см(t см -tв.н ) 3600 (12.21)
16. Расход воздуха Q’г (м3/с), нагреваемого одной группой воздухонагревателей, определяют:
Q’г = Gг / gyд (12.22)
17. Сопротивление воздухонагревателей по воздуху hK (даПа) определяется по формуле
hK =1,2 nk.л h1 (12-23)
где 1,2 — коэффициент резерва;
h1 — сопротивление одного воздухонагревателя по воздуху, даПа; определяется по формуле табл. 12.1 или вышеуказанному каталогу.
18. Гидравлическое сопротивление воздухонагревателей hmy (даПа) определяется:
hm.y = 1,1 nkp.л h’1 (12,24)
где 1,1 — коэффициент резерва;
h’1 — гидравлическое сопротивление одного воздухонагревателя, даПа; определяется по формуле
h’1 =A v2вд, (12.25)
где
A = 48,5 [ 2,7 (fm/ fn) 2 + 67(nx-l)(fm/ fn) 2 + 0,6 nx + 0,0121{ (nx l)/ d1,126}+ 3,9. (12.26)
Значения fm, fn, nx, d и l определяются по таблице 12.1 или вышеуказанному каталогу.
19. Площадь сечения проемов Sхг (м2) для прохода холодного воздуха к одной группе воздухонагревателей определяется:
Sхг =Qг / γв.нvmах (12.27)
где γв.н— плотность воздуха при расчетной температуре холодного воздуха; определяется расчетом в зависимости от барометрического давления, температуры и влажности по формуле
γв.н = 0,464 Ва / k φ(t + 273) (12.28)
Ва — барометрическое давление окружающей воздушной среды (мм рт.ст);
k φ — коэффициент, зависящий от температуры и влажности перемещаемого воздуха; значение ;L, определяется по табл. 12.4;
t — температура перемещаемого воздуха, оС;
vmах— допустимая максимальная скорость поступающего холодного воздуха в проемах воздухонагревательной установки, м/с; vmах= 3-4 м/с.
Таблица 12.4
Значение коэффициента k φ в зависимости от температуры и влажности перемещаемого воздуха
|
t, оС
|
10 |
20
|
30
|
40
|
50
|
|||||
|
φ, %
|
50
|
100
|
50
|
100
|
50
|
100
|
50
|
100
|
50
|
100
|
|
k φ |
0,998
|
1,003
|
1,000
|
1,005
|
1,004
|
1,012
|
1,010
|
1,020 |
1,025
|
1,040
|
20. Площадь сечения проемов Sгг (м2) для прохода нагретого воздуха в камеру смешения от группы воздухонагревателей определяется:
Sгг = Qг / ( γв+30 v’mах ) (12.29)
где- γв+30 — плотность нагретого воздуха, кг/м3;
γв+30 =1,15;
v’mах — максимально допустимая скорость в проемах для прохода нагретого воздуха в камеру смешения, м/с;
v’mах = 8-10 м/с
21. Производится расчет всей воздухонагревательной установки, при этом определяется:
• число групп nг в технологической схеме воздухонагревательной установки
nг =1,1 Qш / Q’г (12.30)
где 1,1 — коэффициент запаса по теплопроизводительности установки;
• расход теплоносителя для всей установки Wy (м3/ч)
Wy =Wгnг (12.31)
• площадь сечения проемов Sx (м2) для прохода холодного воздуха
Sx = Sхгnг ; (12.32)
• площадь сечения проемов для прохода подогретого воздуха в камеру смешения
Sг = Sггnг (12.33)
Теплотехнический расчет (по воздуху) воздухонагревательных групп безвентиляторных и вентиляторных воздухонагревательных установок при теплоносителе — насыщенном паре производится по следующей методике.
Исходные данные и порядок расчета аналогичны теплотехническому расчету воздухонагревательной установки при теплоносителе-воде.
Значение параметра а1 определяется по формуле (12.6), а конечная температура воздуха — по формуле (12.10).
Поверхность теплообмена воздухонагревательной установки Fmp (м2) рассчитывают по формуле
Fmp =( 0,279 Qш γ в.см(t см -tвн ) ) /(∆t kmn ) (12.34)
где ∆t — разность между средними температурами теплоносителя и воздуха, oС; определяется по формуле
∆t =t’n – (tв.к + tв.н ) /2 (12.35)
t’n = 100 °С — средняя температура насыщенного пара при давлении его 0,03 МПа;
kmn — коэффициент теплоотдачи, Вт/м2 • °С; определяется по табл. 12.1 или вышеупомянутому каталогу для принятого типа воздухонагревателя.
Расход пара wn (кг/ч) группой воздухонагревателей может быть определен по формуле
wn = (1,1 Gг) / (i – ik) (12.36)
где 1,1 — увеличение необходимого расхода тепла для покрыта потерь в паропроводе;
i — энтальпия (теплосодержание) сухого насыщенного пaра (Вт-кг/ч) при давлении его 0,03 МПа; i = 760 Вт-кг/ч;
iк — энтальпия (теплосодержание) конденсата, выходящего из обогревательных элементов (Вт-кг/ч); приближенно принимается равным по числовой величине температуре входящего в воздухонагреватель насыщенного пара; tк = 1,163 tn Вт-кг/ч.
При определении числа групп воздухонагревателей, площади сечения проемов для прохода холодного и нагретого воздуха соблюдается такой же порядок расчета, как и при теплоносителе-воде.
13. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ВЕНТИЛЯЦИИ ДЕЙСТВУЮЩИХ ШАХТ
С целью совершенствования вентиляции действующих шахт производится оценка состояния проветривания, выявляются его недостатки и их причины, разрабатываются мероприятия по обеспечению проветривания шахты на год и на пятилетие.
Для оценки состояния проветривания шахты используются показатели, приведенные в табл. 13.1.
Таблица 13.1
Показатели состояния проветривания шахт
|
Показатели |
Значения показателей |
|
1. Обеспеченность расходом воздуха: |
|
|
1.1. Шахты |
Не менее расчетного |
|
1.2. Выемочных участков |
То же |
|
1.3. Тупиковых выработок (по расходу у всаса ВМП) |
То же |
|
1.4. Камер |
То же |
|
1.5. Прочих выработок |
То же |
|
2. Максимальная скорость воздуха в выработках |
Согласно ПБ
|
|
3. Утечки воздуха (внутренние, внешние) |
Не более расчетных |
|
4. Давление главных вентиляторов |
Не более регламентированного ПТЭ |
|
5. КПД главных вентиляторов |
Не менее 0,6 |
|
6. Резерв подачи воздуха в шахту главными вентиляторами |
Не менее 14 %
|
|
7. Температура воздуха в призабойных пространствах очистных и тупиковых выработок |
Согласно ПБ
|
|
8. Температура воздуха на сопряжении канала воздухонагревательной установки со стволом в зимний период |
Согласно ПБ
|
Примечание. При естественной температуре пород 30 °С и более температура воздуха в призабойных пространствах очистных и тупиковых выработок при оценке состояния проветривания шахты не учитывается.
Для каждого из приведенных в табл. 13.1 показателей определяется наличие или отсутствие его отклонений от требуемых значений.
По результатам оценки состояния проветривания шахты разделяются на три группы.
К 1 группе относятся шахты, на которых все показатели, характеризующие состояние проветривания, соответствуют требуемым значениям; не применяется последовательное проветривание объектов (очистных и тупиковых выработок, камер), кроме не газовых шахт, тупиковых выработок, примыкающих к очистным забоям или проводимым по не газоносным породам; схема проветривания по устойчивости относится к 1 Категории.
Ко 2 группе относятся шахты, на которых все объекты и шахта в целом обеспечены расчетным расходом воздуха; не применяется последовательное проветривание объектов (кроме не газовых шахт, тупиковых выработок, примыкающих к очистным забоям или проводимых по не газоносным породам); схема проветривания по устойчивости относится к 1 и 2 категориям, а один или несколько из остальных показателей табл. 13.1 отличается от требуемых значений.
К 3 группе относятся газовые шахты, не обеспеченные расчетным расходом воздуха, на которых обеспеченность необходимым расходом воздуха достигается за счет последовательного проветривания объектов, кроме тупиковых выработок, проводимых по не газоносным породам или примыкающих к очистным забоям; схема проветривания по устойчивости относится к 1 и 2 категориям.
При разработке мероприятий по совершенствованию проветривания предусматривается обеспечение шахты и отдельных объектов проветривания необходимым расходом воздуха с учетом перспективы развития горных работ и устранение имеющихся отклонений показателей, характеризующих состояние проветривания, от требуемых значений. Для выбора их, прежде всего, определяются причины отклонений отдельных показателей от требуемых значений. При этом используются данные «Вентиляционного журнала», материалы депрессионных съемок.
