Расчет параметров вентиляции тупиковых выработок
Расчет вентиляции тупиковых выработок сводится к определению необходимого количества воздуха, подаваемого в забой, депрессии вентилятора, выбору трубопроводов и вентиляторов.
Количество воздуха по выносу пыли
Qв > 60 · V · Sсв, м2/мин
где V – скорость движения воздуха, обеспечивающая вынос витающей пыли, 0,35 м/с;
Sсв - площадь сечения в свету, м2.
По количеству людей
Qв = 6 · Nл, м3/мин,
где N л – количество рабочих в тупиковой выработке, чел.
Количество воздуха для выноса газов при использовании самоходных машин с дизельным приводом
Qв = 6,8 · Nдв, м3/мин
где Nдв - мощность двигателя, кВт.
Количество воздуха по расходу ВВ при нагнетательном способе – находится по формуле В.Н. Воронина, которая наиболее полно отражает фактическое положение, т.к. разработана на современных представлениях о теории турбулентных потоков
Qнв = (2,3 / t) (A·S2·L2·B)1/3, м3/мин
где t – расчетное время проветривания (не более 30 мин.),
А – количество ВВ, взрываемого в забое, кг,
S – площадь сечения выработки, м2,
L – длина проветриваемой выработки, м,
В – газовость ВВ, в пересчете на условную окись углерода (40 л/кг).
Для формулы В.Н. Воронина расстояние от конца трубопровода до забоя должно удовлетворять условию
Lу < 0,5(S)0,5[1+1 / (2a)], м
где а – коэффициент структуры свободной струи для новых вентиляционных труб а = 0,06; для старых а = 0,08.
Количество воздуха по расходу ВВ при всасывающем способе проветривания
Qвв = (2,83 / t) (А · S · L3.0)0,5 ,
где L3.0 - длина зоны отброса газов после взрыва, 50-90 м.
Формула справедлива при условии
lу < 3 (S)0,5.
Количество воздуха по расходу ВВ при комбинированном способе проветривания
Qкв = (z·2,3 / t) (A·S2·Lз.о 2·B)1/3, м3/мин
где z - коэффициент запаса, 1,3;
L3.0 - длина зоны отброса газов после взрыва, 50-90 м.
При этом должно соблюдаться условие
Qнв = 0,8 Qвв.
Максимальный диаметр вентиляционных труб
D = 0,22 (S)0,5 , м.
Аэродинамическое сопротивление трубопровода
R = 6,5 α · Lтр / d5тр,
где Lтр - длина трубопровода, м;
dтр - диаметр трубопровода, м;
α - коэффициент аэродинамического сопротивления (Па · с2/м4).
Таблица 1. Значения коэффициента аэродинамического сопротивления
| Тип труб | α 10-3 для труб диаметром, мм | ||||
| Фанерные | 3-3,5 | - | - | - | - |
| Металлические | - | 4,23 | 3,96 | 3,74 | 3,0 |
| Прорезиненные «МУ» | - | 6,99 | 6,4 | 5,66 | - |
| Текстовинитовые | - | 1,66 | 1,60 | 1,51 | 1,30 |
Если металлические трубы имеют вмятины и подвешены неровно, то«α»увеличивают на 25%, новые уменьшают на 25%.
Качество натяжения трубопровода из прорезиненной ткани учитывают коэффициентом К (на который изменяют величину сопротивления трубопровода):
сильно натянутые - 0,65
нормально натянутые - 1,0
слабо натянутые со складкой - 1,25
Коэффициент утечек воздуха
Ку = [1/3 Кв · d (Lтр / l3) (0,1 R)0,5 + 1]2,
где Кв – коэффициент удельной воздухонепроницаемости;
dтр – диаметр труб, м;
Lтр – длина трубопровода, м;
l3 – длина звена труб, м;
Кв=0,001 – 0,003 при удовлетворительном качестве соединения труб.
Депрессия вентиляторов
Нв = Ку · R · Q2в + Σhм, Па
где hм – сумма депрессий местных сопротивлений,
для каждого поворота - hм = ψ ·υ2·γ0 / 2g,
где ψ – коэффициент местного сопротивления;
υ – скорость воздушного потока, (υ =Qв/Sтр) м/с;
γ – плотность воздуха, 1,2 кг/м3;
Qв - необходимое количество воздуха подаваемое в забой, м3/с;
g – ускорение свободного падения, м/с2.
Величина коэффициента местного сопротивления при отношении радиуса закругления трубопровода к диаметру трубопровода.
| R / dтр | 0,5 | 1,0 | 1,5 | |||||
| ψ | 0,18 | 0,1 | 0,09 | 0,08 | 0,075 | 0,073 | 0,071 | 0,07 |
Для случая перехода трубопровода с меньшего d на больший ψ = 0,06; с большего на меньший ψ = 0,07.
Доставочный коэффициент nв = 1/Ку
Производительность вентилятора
Qвп = Ку · Qв = Qв / nв, м3/мин.
На график характеристик вентиляторов наносят расчетный режим (Нв; Qвн) и подбирают вентилятор с к.п.д. не менее 0,6.
Рис.1. Сводный график областей промышленного использования шахтных осевых вентиляторов местного проветривания с электрическим приводом (ВМ) регулируемых поворотом гибких концов лопаток НА, и с пневматическим приводом (ВАШ), регулируемых изменением п с помощью отключения части рабочих сопел в уменьшения подачи сжатого воздуха на турбинное колесо
Таблица 1. Техническая характеристика осевых вентиляторов
| Показатели | ВМ-3М | ВМ-4М | ВМ-5М | ВМ-6М | ВМ-8М | ВМ-12М |
| Номинальный диаметр трубопровода, мм | ||||||
| Производительность м3/с: оптимальная в рабочей зоне | 1,1 0,7-1,7 | 1,9 0,8-2,6 | 3,2 1,7-4,7 | 5,7 2,3-8 | 5,4-13 | 10-32 |
| Полное давление, Па: оптимальное в рабочей зоне | 400-1000 | 700-1450 | 600-2400 | 750-3400 | 800-4200 | 800-3800 |
| Максимальный КПД: Вентилятора Агрегата | 0,7 0,58 | 0,72 0,61 | 0,75 0,67 | 0,76 0,68 | 0,80 0,72 | 0,76 0,71 |
| Потребляемая мощность в рабочей зоне, кВт | 1-2,2 | 2,8-3,8 | 5-13 | 10-22,5 | 15-50 | 40-110 |
В случае если давления одного вентилятора недостаточно, предусматривают установка двух или несколько вентиляторов.
При последовательной установке вентиляторов напоры вентиляторов суммируются. При параллельной работе суммируются производительности вентиляторов.
Вентиляторы в одном трубопроводе можно устанавливать рассредоточение и сосредоточенно (каскадом). В первом случае вентилятора располагаются один от другого на расстоянии 8-150 м, во втором – друг за другом, обычно в начале трубопровода.
При рассредоточенном расположения вентиляторов устанавливается расход воздуха и утечки в трубопроводе. Производительность первого вентилятора
Qв1п =Qв + Qу
Депрессия первого вентилятора может приниматься произвольно. Затем по Qвп и Нв выбирают вентилятор. По характеристике выбранного вентилятора рассчитывается точная депрессия первого вентилятора, соответствующая его производительности. Второй вентилятор располагают на расстоянии
L1 = 0,8 Hв1 / rу Q2n1
где rу – удельное сопротивление трубопровода, Па * с2 / м7.