Расстояние от конца всасывающего трубопровода принимаем: 20м
Техническая характеристика металлических труб
Диаметр, м | 0,6 |
Материал | металл |
Длина звена, м | |
Масса 1 м трубы, кг | 35,7 |
Коэффициент аэродинамического сопротивления, Н*с2/м4 | 0,0030 |
Для стыковки гибких труб друг с другом в их концы вмонтированы стальные разрезные пружинящие кольца. Для соединения соседних звеньев пружинное кольцо одного звена сжимают и вводят внутрь другого. При включении вентилятора стык самоуплотняется.
7. Расчёт аэродинамических параметров трубопроводов
Проветривание проектируемой горной выработки при её проведении осуществляется с помощью вентиляторов местного проветривания.
Аэродинамическими параметрами трубопровода являются аэродинамическое сопротивление, воздухопроницаемость и депрессия. По трубам воздух движется за счет разности давлений у их концов, которая затрачивается на преодоление сопротивлений, оказываемых ими. Аэродинамическое сопротивление трубопровода при любой форме его сечения определяется по формуле:
где
- коэффициент аэродинамического сопротивления, ;
- длина трубопровода, м;
- диаметр трубопровода, м.
Найдём аэродинамическое сопротивление трубопровода:
- для всасывающего вентилятора:
RТ1 = 225
Где - коэффициент аэродинамического сопротивления;
- диаметр вентиляционной трубы для всасывающего вентилятора.
- для нагнетательного вентилятора:
RТ2 = 127
- коэффициент аэродинамического сопротивления;
- диаметр вентиляционной трубы для нагнетательного вентилятора.
Найдём воздухопроницаемость трубопроводов:
- коэффициент подсосов для всасывающего трубопровода:
ку = (0,1* кп *dт *[LТ*R1/2]/l + 1)2 = (0,1*0,002*0,6*[900*2251/2]/4 + 1)2 = 1,97
- коэффициент, характеризующий плотность соединения звеньев трубопровода (при хорошем качестве сборки).
- длина одной трубы, м;
LТ = 900- длина всасывающего трубопровода, м;
- диаметр труб, м;
RТ1=225 - аэродинамическое сопротивление всасывающего трубопровода ;
- коэффициент утечек для нагнетательного трубопровода:
ку = (0,1* кп *dт *[LТ*R1/2]/l + 1)2 = (0,1*0,0016*0,4*[80*1271/2]/10 + 1)2 = 1,01
- коэффициент, характеризующий плотность соединения звеньев трубопровода.
- длина одной трубы, м;
LТ = 80- длина нагнетательного трубопровода, м;
- диаметр труб, м;
RТ2=127 - аэродинамическое сопротивление нагнетательного трубопровода ;
Депрессия вентиляционных трубопроводов:
Общая депрессия, которую должен преодолеть вентилятор:
Где - статическая депрессия, Па;
- депрессия за счёт местных сопротивлений (уменьшение диаметра, повороты трубопровода), Па;
- динамическая депрессия, Па.
Под депрессией вентиляционного трубопровода понимаются потери напора.
Статическая депрессия трубопровода (статистический напор вентиляторов):
Где - коэффициент воздухопроницаемости трубопровода;
- необходимая подача свежего воздуха, м3/с.
- аэродинамическое сопротивление трубопровода.
Депрессия вентилятора, необходимая для преодоления сопротивления трубопровода определяется по формуле:
- для всасывающего трубопровода
hвс ст = 1,97*2,922 *225 = 3780 Па
- для нагнетательного трубопровода
hН ст = 1,01*2,252 *127 = 649 Па
Депрессия на преодоление местных сопротивлений в гибком трубопроводе – зависит от степени турбулентности воздушного потока и количества стыков между отдельными звеньями:
Где - число стыков по всей длине трубопровода;
- коэффициент местного сопротивления одного стыка;
- скорость движения воздуха в трубопроводе, м/с;
- плотность воздуха, кг/м3.
Приближённо депрессия на преодоление местных сопротивлений в гибком трубопроводе может приниматься равной 20% от статической депрессии:
hМ = 0,2* hН ст = 0,2*649 = 130 Па
В металлическом трубопроводе депрессия на преодоление сопротивлений на стыках невелика, и ею можно пренебречь.
Динамическая депрессия гибких трубопроводов:
Где - средняя скорость движения воздуха в трубопроводе на прямолинейном участке; V = 4Q/p*d2
- плотность воздуха, кг/м3.
- для всасывающего трубопровода:
hд = 10,32 * 1,222/2 = 65 Па
- для нагнетательного трубопровода:
hд = 17,92 * 1,222/2 = 196 Па
Теперь подсчитаем общую депрессию для всасывающего и нагнетательного трубопровода:
- для всасывающего трубопровода:
hТ.ВС = 3780 +65 = 3845 Па
- для нагнетательного трубопровода:
hТ.Н = 649 + 130 + 196 = 975 Па
Необходимая производительность вентиляторов:
- для всасывающего трубопровода
QВС = КУ*QЗ.ВС = 1,97*2,92 = 5,6 м3/сек = 336 м3/мин
КУ - коэффициент воздухопроницаемости всасывающего трубопровода;
QЗ.ВС - наибольшая расход воздуха в забой, с учётом различных факторов.
- для нагнетательного трубопровода
QН = КУ*QЗ = 1,01*2,25 = 2,27 м3/сек = 136,2 м3/мин
КУ-коэффициент воздухопроницаемости нагнетательного трубопровода;
QЗ - наибольшая подача воздуха в забой, с учётом различных факторов.
8. Выбор типа вентиляторов
Производительность вентиляторов определяем с учётом количества воздуха, необходимого для проветривания выработок, и коэффициента воздухопроницаемости.
Выбор типа нагнетательного вентилятора
2 – характеристики вентилятора ВМ-4М Нагнетательный вентилятор располагается не ближе 90 метров от забоя проектируемой штольни. Длина нагнетательного трубопровода 80 метров.
Депрессия нагнетательного трубопровода 975 Па.
Необходимая производительность вентилятора 136,2 м3/мин. Поэтому принимаем осевой вентилятор местного проветривания с электроприводом ВМ-4М.
Это означает, что вентилятор ВМ-4М способный создавать максимальную подачу равную 156 м3/мин при максимальной депрессии 1450 Па, обеспечивает требуемую подачу необходимого количества воздуха 136,2 м3/мин, при депрессии 975 Па и КПД (0,7) лежащим в оптимальной зоне.