Метод расчета вентиляционной системы с гибким трубопроводом, аэродинамическое сопротивление которого учитывает утечки воздуха
В статті приводиться розрахунок основних параметрів вентиляції тупикових виробок при гнучкому трубопроводі, аеродинамічний опір якого враховує витоки повітря. In the article the calculation of basic parameters ventilation of the deadlock making is resulted at a flexible pipeline aerodynamic resist...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2011
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33549 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Метод расчета вентиляционной системы с гибким трубопроводом, аэродинамическое сопротивление которого учитывает утечки воздуха / Н.Ф. Кременчуцкий, О.А. Муха, Е.В. Столбченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 94. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859575378271535104 |
|---|---|
| author | Кременчуцкий, Н.Ф. Муха, О.А. Столбченко, Е.В. |
| author_facet | Кременчуцкий, Н.Ф. Муха, О.А. Столбченко, Е.В. |
| citation_txt | Метод расчета вентиляционной системы с гибким трубопроводом, аэродинамическое сопротивление которого учитывает утечки воздуха / Н.Ф. Кременчуцкий, О.А. Муха, Е.В. Столбченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 94. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | В статті приводиться розрахунок основних параметрів вентиляції тупикових виробок
при гнучкому трубопроводі, аеродинамічний опір якого враховує витоки повітря.
In the article the calculation of basic parameters ventilation of the deadlock making is resulted at a flexible pipeline aerodynamic resistance of which includes losses of air.
|
| first_indexed | 2025-11-27T01:57:53Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 622.452
Н.Ф. Кременчуцкий, д.т.н., проф.,
О.А. Муха, к.т.н, доц.,
Е.В. Столбченко, асист.
(ГВУЗ «Национальный горный университет»))
МЕТОД РАСЧЕТА ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ С ГИБКИМ
ТРУБОПРОВОДОМ, АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ
КОТОРОГО УЧИТЫВАЕТ УТЕЧКИ ВОЗДУХА
В статті приводиться розрахунок основних параметрів вентиляції тупикових виробок
при гнучкому трубопроводі, аеродинамічний опір якого враховує витоки повітря.
METHOD CALCULATION OF A VENT SYSTEM WITH FLEXIBLE
PIPELINE AERODYNAMIC RESISTANCE OF WHICH TAKES INTO
ACCOUNT LOSSES OF AIR
In the article the calculation of basic parameters ventilation of the deadlock making is re-
sulted at a flexible pipeline aerodynamic resistance of which includes losses of air.
Одним из основных источников метановыделения в шахтах являются под-
готовительные выработки, проводимые по угольным пластам или газоносным
породам. Увеличение глубины ведения горных работ или темпов проведения
выработок приводит к повышению газообильности шахты. [1]
Проветривание подготовительных выработок на газовых шахтах осущест-
вляется, как правило, нагнетательным способом. При этом способе вентиля-
тор местного проветривания (ВМП) должен располагаться на свежей струе
воздуха не ближе 10 м от устья выработки, его производительность не должна
быть более 70 % от расхода воздуха, поступающего к всасу вентилятора, а от-
ставание вентиляционного трубопровода от забоя тупиковой выработки не
должно превышать 8 м.
Нагнетательный способ проветривания подготовительных выработок име-
ет ряд преимуществ по сравнению со всасывающим:
в забой подготовительной выработки поступает чистый воздух, что значи-
тельно улучшает санитарно-гигиенические условия труда горнорабочих;
подача воздуха по вентиляционному ставу исключает его загрязнение по
пути движения к забою выработки;
через ВМП не проходит запыленная метановоздушная смесь, что исключа-
ет возможность возникновения взрыва;
возможность применения насадок и конфузоров для вентиляционного тру-
бопровода, что позволяет увеличить дальнобойность струи и обеспечить
активное перемешивание воздуха с загрязняющими веществами с после-
дующим их выносом за пределы призабойного пространства;
применение относительно дешевых и менее трудоемких в эксплуатации
гибких тканевых труб.
Последнему обстоятельству необходимо уделить особое внимание, так как
обоснованный и правильный выбор параметров системы вентиляции позво-
лит обеспечить безопасность труда шахтеров и создать благоприятные сани-
тарно-гигиенические условия на рабочих местах, что является для угольных
шахт актуальной проблемой.
Целью данной работы является разработка математической модели венти-
ляционной системы тупиковой выработки с учетом утечек воздуха через гиб-
кий вентиляционный став.
Для достижения поставленной цели необходимо:
установить зависимость аэродинамического сопротивления гибкого трубо-
провода с учетом утечек воздуха через него;
описать характеристику ВМП математической зависимостью в виде поли-
нома первой и второй степеней;
определить необходимый расход воздуха для проветривания тупиковой
выработки с учетом утечек воздуха и применением нескольких вентилято-
ров;
определить необходимое число одновременно работающих ВМП при опи-
сании их характеристики квадратичной зависимостью.
Аэродинамическое сопротивление гибкого трубопровода с учетом утечек
воздуха описывается уравнением [2]:
ledfR iу ,
8
2
м
cH
где fi – коэффициент, учитывающий степень натяжения прорезиненных труб
(для слабо натянутых труб со складками fi – 1,25; для почти прямолинейных
труб с волнами и небольшими складками fi – 1,1); l – длина трубопровода, м,
d и e – постоянные коэффициенты, значения которых приводится в табл. 1
Таблица 1- Величины коэффициентов в зависимости от диаметра трубы
Диаметр труб, м Коэффициенты
d e
400 9,7 0,23
500 6 0,065
600 2,42 0,025
Коэффициент утечек воздуха при длине трубопровода l (l≤1200 м) для
гибкого трубопровода, учитывающего при расчетах сопротивления утечек
воздуха с достаточной точностью можно определить
lp 0005,004,1 , (1)
где p – коэффициент утечек воздуха.
Характеристика вентилятора местного проветривания (например, ВМЦ-6)
может быть представлена в виде математической зависимости второй степени
22
10 зQpbbh ,
где h – депрессия вентилятора в призабойном пространстве; b0, b1 – коэффи-
циенты в формуле, описывающей характеристику вентилятора местного про-
ветривания (ВМП); Qp – расход воздуха, поступающего в призабойное про-
странство тупиковой выработки, м
3
/с.
Система вентиляции тупиковой выработки при гибком трубопроводе типа
М и вентиляторе местного проветривания с квадратичной характеристикой
описывается уравнением
22
10
22
ззу QbbnQR ,
где Rу – аэродинамическое сопротивление гибкого трубопровода, включаю-
щего утечки воздуха, Н·с
2
/м
8
; b0, b2 – коэффициенты в формуле, описывающей
характеристику вентилятора местного проветривания (ВМП); Qp – расход
воздуха, поступающего в призабойное пространство тупиковой выработки,
м
3
/с; n – количество вентиляторов, последовательно расположенных на тру-
бопроводе.
Преобразуем уравнение (2)
22
10
22
ззу QbbQR ; (3)
;105,200104,00816,1105,2
00104,00816,1105,21004,10816,1
22
31
72
31
2
310
32
3
7
22
3
2
3
22
3
72
3
32
3
lQblQbQbblfeQ
lfeQlfeQlfdQfdQfdQ
Значение, определяющее длину выработки находится при решении урав-
нения:
01
2
2
3
3 AlAlAlA ,
где 2
1
7
3 105,2 зeQfA ;
2
31
72
3
27
2 105,200104,0105,2 QbfeQfdQА з
,
32
1
223
1 1004,10816,11004,1 ззз QbfeQfdQA ,
22
100 0816,10816,1 зз fdQQbbA .
Уравнение может решаться одним из приближенных методов, например,
методом Ньютона.
Выражение (3) позволяет определить расход воздуха, поступающего в за-
бой тупиковой выработки, если другие параметры известны
2
1
0
nbR
nb
Q
у
з
.
Определяется также количество последовательно установленных вентиля-
торов с квадратической характеристикой
22
20
22
pQbb
pQR
n
з
зу
,
Ряд ВМП имеют линейную характеристику, так ВМ-5 – h = a1pQз. Венти-
ляционная система в этом случае будет в виде
310
22 QааQR зу
или
;0005,004,1105,2
00104,00816,1105,200104,00816,1
31310
32
3
7
22
3
2
3
22
3
72
3
2
3
lQаQаafelQ
felQfelQfdlQfdlQfdQ
Длина трубопровода определяется при решении уравнения
01
2
2
3
3 BlBlBlB ,
где 27
3 105,2 QfeB ,
2327
2 1004,1105,2 зз QfeQfdB ;
.
22
1 0005,00816,10816,1 ззз QQfeQfdB
031
2
0 04,10816,1 aQаQfdB з .
При работе вентилятора с линейной характеристикой вентиляционная сис-
тема которой описана уравнением (4), расход воздуха, поступающего в забой
определяется при решении
2
02
2
11
2
4
B
aBBB
Qз
, (4)
где B1 = a1p, B2 = Rуp
2
.
Значение p определяется по формуле (1). Используя характеристику вен-
тилятора можно найти для каждого сочетание депрессии и расхода воздуха
В
у
Q
h
R .
Используя производительность вентилятора по характеристике определя-
ются депрессия и сопротивление вентиляционного трубопровода. Получив
ряд значений Rу, соответствующих заданным значениям QВ, и зная изменения
мощности в зависимости от QВ можно построить кривую изменения мощно-
сти в зависимости от сопротивления неплотного трубопровода.
Выразив с помощью эмпирической формулы мощность вентилятора через
сопротивление неплотного трубопровода можно определить величину рас-
ходной мощности.
Для определения экономически выгодного диаметра трубопровода уста-
навливается зависимость между расходуемой мощностью вентилятора и соп-
ротивлением трубопровода
22
ВВ QRRуQh ,
где R – сопротивление плотного трубопровода, Н·с
2
/м
8
; h – депрессия венти-
лятора Н·с
2
/м
8
; Rу – аэродинамическое сопротивление неплотного трубопро-
вода, даПа·с
2
/м
8
, QВ – производительность вентилятора, м
3
/с; φ –
коэффициент, показывающий степень уменьшения сопротивления трубопро-
вода за счет утечек воздуха.
1
,
Для прорезиненного трубопровода при работе вентилятора на любое аэро-
динамическое сопротивление, кривую мощности с достаточной точностью
можно аппроксимировать прямой уравнение, которое будет иметь вид
baRN у ,
где а, b – постоянные коэффициенты, N – мощность вентилятора, кВт.
Затраты на электроэнергию, расходуемой вентилятором подсчитываются
по формуле
tbaRЗ уэл 3024 ,
где γ – стоимость 1 кВт·ч, потребляемой электроэнергии, грн; t – время про-
ведения выработки на длину l, мес.
Исходя из вышесказанного можно сделать следующий вывод:
разработана математическая модель расчета основных параметров венти-
ляционных систем тупиковых выработок, содержащих гибкий трубопровод,
аэродинамическое сопротивление которых определяется с учетом утечек воз-
духа. При этом в статье было рассмотрено два варианта: работа вентилятора с
квадратичной и линейной характеристиками.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Правила безпеки у вугільних шахтах. НПАОП 10.0-1.01 –К.:Держнаглядохоронпраці України, 2005.-
(Нормативно-правовий акт з охорони праці).-400 с.
2. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. – К.: Основа, 1994.–311 с
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-33549 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-27T01:57:53Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кременчуцкий, Н.Ф. Муха, О.А. Столбченко, Е.В. 2012-05-28T16:27:31Z 2012-05-28T16:27:31Z 2011 Метод расчета вентиляционной системы с гибким трубопроводом, аэродинамическое сопротивление которого учитывает утечки воздуха / Н.Ф. Кременчуцкий, О.А. Муха, Е.В. Столбченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2011. — Вип. 94. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33549 622.452 В статті приводиться розрахунок основних параметрів вентиляції тупикових виробок при гнучкому трубопроводі, аеродинамічний опір якого враховує витоки повітря. In the article the calculation of basic parameters ventilation of the deadlock making is resulted at a flexible pipeline aerodynamic resistance of which includes losses of air. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Метод расчета вентиляционной системы с гибким трубопроводом, аэродинамическое сопротивление которого учитывает утечки воздуха Method calculation of a vent system with flexible pipeline aerodynamic resistance of which takes into account losses of air Article published earlier |
| spellingShingle | Метод расчета вентиляционной системы с гибким трубопроводом, аэродинамическое сопротивление которого учитывает утечки воздуха Кременчуцкий, Н.Ф. Муха, О.А. Столбченко, Е.В. |
| title | Метод расчета вентиляционной системы с гибким трубопроводом, аэродинамическое сопротивление которого учитывает утечки воздуха |
| title_alt | Method calculation of a vent system with flexible pipeline aerodynamic resistance of which takes into account losses of air |
| title_full | Метод расчета вентиляционной системы с гибким трубопроводом, аэродинамическое сопротивление которого учитывает утечки воздуха |
| title_fullStr | Метод расчета вентиляционной системы с гибким трубопроводом, аэродинамическое сопротивление которого учитывает утечки воздуха |
| title_full_unstemmed | Метод расчета вентиляционной системы с гибким трубопроводом, аэродинамическое сопротивление которого учитывает утечки воздуха |
| title_short | Метод расчета вентиляционной системы с гибким трубопроводом, аэродинамическое сопротивление которого учитывает утечки воздуха |
| title_sort | метод расчета вентиляционной системы с гибким трубопроводом, аэродинамическое сопротивление которого учитывает утечки воздуха |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/33549 |
| work_keys_str_mv | AT kremenčuckiinf metodrasčetaventilâcionnoisistemysgibkimtruboprovodomaérodinamičeskoesoprotivleniekotorogoučityvaetutečkivozduha AT muhaoa metodrasčetaventilâcionnoisistemysgibkimtruboprovodomaérodinamičeskoesoprotivleniekotorogoučityvaetutečkivozduha AT stolbčenkoev metodrasčetaventilâcionnoisistemysgibkimtruboprovodomaérodinamičeskoesoprotivleniekotorogoučityvaetutečkivozduha AT kremenčuckiinf methodcalculationofaventsystemwithflexiblepipelineaerodynamicresistanceofwhichtakesintoaccountlossesofair AT muhaoa methodcalculationofaventsystemwithflexiblepipelineaerodynamicresistanceofwhichtakesintoaccountlossesofair AT stolbčenkoev methodcalculationofaventsystemwithflexiblepipelineaerodynamicresistanceofwhichtakesintoaccountlossesofair |