книги / Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт

2) сохранение хотя бы одного контура и связности вентиляционной сети: если изъять активные дуги из схемы вентиляционных соединении, то все же сеть должна остаться такой, чтобы каждая пассивная дуга входила по край­ ней мере в один контур, от которого есть связь (пусть по дугам) со всеми прочими, неизъятыми дугами.

При составлении простых и сложных вариантов желательно иметь ввиду также ограничения, накладываемые комплексом программ, по которым ведутся расчеты в вычислительном центре. Так, может быть ограничено число пар дуг в сложном варианте, общее количество записей в документе Д003БШ и др. Эти ограничения связаны с возможностями программ и вы­ числительной техники.

При несоблюдении требований к исходным данным машина пропускает вариант, выдает соответствующее сообщение и переходит к следующему варианту.

Идентифицирующая запись документа Д003БШ заполняется так же, как и в документе Д001БШ; на месте шифра данных записывается шифр, который присваивается совокупности данных, находящихся в заполняемом документе ДООЗБШ.

В последней строке листа документа над шаблоном из 13 символов X вписывается предупреждение о наличии продолжения: «Конец — доку­ мента — — » или «Смотри — продолжение».

V.6. Документ Д005БШ

Этот документ является итоговым. Он выдается машиной как результат расчетов показателей устойчивости или только воздухораспределения и со­ держит: таблицу соединений, шифры дуг, аэродинамические сопротивления, расходы и депрессии дуг, показатели устойчивости и другую информацию*

V.7. Краткие сведения об алгоритме расчета показателей устойчивости на ЭВМ.

Общие сведения о порядке расчетов на ЭВМ

Заполненные входные документы передаются в вычислительный центр,, где поступают в дальнейшую обработку. Первый этап этой обработки доку­ ментов — перенесение их содержимого на перфоленты или перфокарты, второй — ввод документов в ЭВМ (в хранилище информации на магнитных лентах), третий — выпечатка входных документов с целью выявления воз­ можных ошибок перфорирования и проверка выданных из машины докумен­ тов (третий этап не обязателен), четвертый — собственно расчеты показателей устойчивости воздухораспределения и выдача выходных документов из ЭВМ, после чего они передаются специалистам, анализирующим устойчивость.

Входные документы имеют позаписную структуру. Обработка докумен­ тов на этапе ввода в хранилище информации состоит в позаписной пере­ кодировке документов из кодов, удобных при вводе в ЭВМ, в коды, удобные при расчетах, и перекомпоновке или расчленении документов на более про­ стые (с той же целью). Для удобства исправления ошибок записи нумеруются (явно — в документе ДООЗБШ, неявно — в документе Д001БШ, в котором номер дуги фактически является номером записи).

Основными этапами при собственно расчетах являются: поиск псходпого варианта, временное исключение активных дуг варианта пз вентиляционной сети, формирование дерева по полученной усеченной сети, вычисление деп­ рессий и расходов активных дуг, таких, чтобы в соответствующих пассивных дугах был заданный расход воздуха, вычисление аэродинамического сопро­ тивления поочередно каждой активной дуги (если изменения его достаточно, чтобы получить рассчитанные ранее необходимые расход и депрессию этой же дуги), вычисление показателей устойчивости по исходным и новым

сопротивлениям дуг, формирование выходных документов и выдача их на выводное устройство. Поиск исходного варианта иногда включает в себя все только что перечисленные этапы, кроме выдачи на выводные устройства.

Более подробно описание документов, методика исправления ошибок и порядок решения задач устойчивости на ЭВМ изложены в разработанных ДонУГИ материалах, предназначенных для вычислительных центров.

П Р И Л О Ж Е Н И Е VI

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ РАСЧЕТА ШАХТНЫХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СЕТЕЙ

С помощью электрической модели можно рассчитать естественное распре­ деление воздуха по горным выработкам, устойчивость струй, величину допол­ нительных сопротивлений, обеспечивающих необходимое распределение воздуха в сети, выбрать параметры вентиляторов и рациональное место зало­ жения вентиляционного ствола или скважин, рациональный вариант рекон­ струкции вентиляции и т. д.

В основе электрического моделирования вентиляционных сетей лежит формальная аналогия между законами, описывающими распределение элек­ трического тока в электрической сети, и законами, описывающими движение воздуха в шахтной вентиляционной сети, геометрически подобной электри­ ческой.

Исходными данными для расчета шахтной вентиляционной сети являются: схемы вентиляционных соединений горных выработок, включа­ ющие утечки воздуха; величины аэродинамических сопротивлений путей движения, полученные на основании проектных данных или подсчитанные по результатам депрессионной съемки шахты (при реконструкции вентиля­ ции); расход воздуха на объектах проветривания (лавы, камеры и т. п.).

В настоящее время для расчета шахтных сетей широкое распространение получила электрическая модель ЭМВС-6. В модели все отсчеты берутся по измерительным приборам непосредственно в вентиляционных величинах (депрессия — в мм вод. ст., расход — в м3/с). В модели ЭМВС-6 (табл. VI.1) аналоги вентиляторов моделируют участок характеристики любого венти­

кроме основного назначения, могут быть аналогами вентиляторов местного проветривания, работающих на трубопровод. Конструкция аналогов глав­ ных вентиляторов позволяет исследовать совместную их работу, устойчи­ вость струи и необходимые режимы.

Т а б л и ц а VI. 1

К сети присоединены двухступенчатые осевые вентиляторы, диаметр* Колеса D которых, частота вращения 0 и угол установки лопаток составляют.

I D =» 2,4 м, п =я 720 об/мин, 0 = 30®;

II D = 2,4 м, п =» 580 об/мин, 0 =» 409;

III D =*■ 2,4 м, п =* 580 об/мин, 0 = 409-

Характеристики вентиляторов I, II, III представлены кривыми I—I,. II—II, III —III соответственно на рис. V I.1, б, в, г.

Соберем на аналоговой установке ЭМВС-6 электрическую цепь, подоб­ ную рассматриваемой вентиляционной сети. Если в электрической цепи вольт-амперные характеристики источников тока установить произвольно, а величины электрических сопротивлений будут эквивалентны соответству­ ющим аэродинамическим сопротивлениям вентиляционной сети, то, к при­ меру, у аналогов вентиляторов могут быть замерены некоторые величины тока и напряжения, которые после перевода в единицы расхода и депрессии определяются^координатами точек К г. Точки К 1 расположены на пересече­ нии отрезков вольт-амперных характеристик источников тока п 1 — п х с от­ резками вольт-амперных характеристик сети 7—7, переведенных в вентиля­ ционные параметры.

ляторов I I и I I I переместятся в новое положение 2—2 и будут пересекаться с вольт-амнерными характеристиками п х — п х в точках К 2 (см. рис. V I.1, в, г), что устанавливается замерами тока и напряжения.

Точно так же, изменяя вольт-амперную характеристику у аналога вен­ тилятора III, достигаем положения, при котором его расход и депрессия будут определяться точкой К 3, одновременно принадлежащей характери­

по показаниям приборов и переведенная в вентиляционные параметры, опять не будет принадлежать характеристике / —/.

Зафиксировав описанное выше положение, вольт-амперную характери­ стику аналога вентилятора / снова изменяем так, чтобы его режим работы переместился из точки К3 в точку К±, принадлежащую характеристике / —/; режимные точки аналогов вентиляторов I I и II I в этом случае практически останутся в прежнем положении: у аналога вентилятора I I I — в точке КЗУ расположенной на характеристике I I I —III, а у аналога вентилятора I I — в точке К3, расположенной на характеристике В — В . Таким образом, после­ довательным регулированием аналогов вентиляторов I и I I I вначале дости­ гается положение, при котором их режимные точки будут принадлежать

включенных в сеть вентиляторов будет устойчивой, так как характеристики

вентиляторов и аэродинамические характеристики сети в местах их подклю­ чения пересекаются только в одной точке.

Описанный способ определения аэродинамических характеристик сети с использованием электрических моделей рудничных сетей может успешно применяться и при более сложных схемах с большим числом параллельно работающих вентиляторов. При этом можно руководствоваться следующим правилом.

В электрическом аналоге любой системы проветривания с несколькими совместно работающими вентиляторами, в котором вольт-амперные харак­ теристики аналогов вентиляторов установлены произвольно, а величины электрических сопротивлений эквивалентны аэродинамическим сопротивле­ ниям соответствующих элементов сети, должно быть достигнуто такое поло­ жение, при котором %установленные по показаниям приборов координаты режимных точек аналогов вентиляторов будут эквивалентны координатам соответствующих точек характеристик всех вентиляторов, за исключением одного, в месте присоединения которого определяется характеристика сети. Напряжение и ток, замеренные у последнего, после перевода их в вентиля­ ционные единицы будут определять одну точку характеристики сети в месте присоединения этого вентилятора.

П Р И Л О Ж Е Н И Е VII

ПРИМЕР ПРОЕКТИРОВАНИЯ КАЛОРИФЕРНОЙ УСТАНОВКИ

Допустим, что требуется определить число калориферов типа КЗВП-11 для нагревания поступающего в шахту воздуха в количестве 150 м8/с с tв н = = —50? С (в Кузбассе) до tBmк = + 2 ° С.

В качестве теплоносителя принимается перегретая вода с температурой 150—70? С.

Проектирование производится в следующей последовательности. Намечается схема группы калориферов и ведется ее теплотехнический

расчет.

Для примера принята схема, приведенная на рис. VII.1.

Ряды калориферов подключены по теплоносителю параллельно. Задаемся скоростью движения воздуха ивув = 5 кг/(м* - с) и скоростью движения воды в трубках калорифера и,хЛ= 0,8 м/с*

Для принятых значений vuy B и увД по номограмме (см. рис. 40) для калориферов типа КЗВП находим

,4KfcTn _ 0,205.

^BYB

По формуле (10.2) находим значение о х:

Ст!= 1070 • 10-4 U,о = 0,669.

По формуле (10.3) находим а,:

2.0,205

ai z 1+0,205(1+0,669) -0,303.

Рис. VII. 1. Схема двух­ рядной группы с многохо­ довыми калориферами

По формулам (10.5) и (10.6) определяем значения ор и ар:

стр = 3 • 0,669 = 2,0|

_ 1 —(1-0,303-0,669)3

-0,250.

2,0

При двухрядном ' расположении калориферов, когда пкл = 2, по фор­ муле из табл. 46 определяем

ау = 1 —(1 —0,250)2 = 0,45.

По формуле ар = оупкл (см. табл. 46) определяем

Определяем степень охлаждения теплоносителя

Определяем количество воздуха, проходящего через калориферы, по формуле (10.9)

= 5-0,638-6 = 19,1 кг/с.

Рассчитываем по формуле (10.10) количество тепла, переданного воздуху группой калориферов,

G= 0,24 - 3600 -19,1 (40+50) = 1 485 216 ккал/ч.

Определяем по формуле (10.11) количество теплоносителя на группу ^калориферов

Устанавливаем по формуле (10.12) расход теплоносителя в одном потоке

3

Определяем по формуле (10.13) потерю депрессии при проходе воздуха

hy = 1,2 • 2 • 2 = 4,8 мм вод. ст.

Рассчитываем по формуле (10.14) потерю депрессии при проходе тепло­ носителя

Лт. у = 1,1.3.4,1 -180 = 2435,4 мм вод. ст.

Определяем по формуле (10.15) площадь сечения проемов для прохода холодного воздуха

Удельный расход тепла на нагрев 1 м*/с поступающего в шахту воздуха при tüm„ = —50s и *см = + 29 С по формуле (10.17)

£УД = 0,24 • 3600 - 1,28 (2+50) =57 500 ккал - с/(ч • м3).

Рассчитываем по формуле (10.20) количество теплоносителя для всей установки

GT. у = 17 - 6 = 102 мз/ч.

Определяем общую площадь сечения проемов для прохода холодного зоздуха

Sx = 1,21-6 = 7,26 м2.

Определяем площадь сечения проемов для прохода подогретого воздуха в камеру смешения

5 Г = 1,66-6 = 9.96 м2.

Аналогичные расчеты произведены для других основных типов калори­ феров применительно к условиям Донецкого, Карагандинского и Кузнецкого бассейнов.

Результаты расчетов приведены в табл. V II.1, V II.2, V II.3.

Т а б л и ц а VII. 1

Результаты расчета двухрядной группы калориферов КЗВП-11 по схеме рис. VII. 1

Теплоноситель—вода (150—70°С)

Результаты расчета однорядной группы из шести калориферов К4ВП-11 по схеме рис. VII.2

Теплоноситель—вода (150—70 9С)

РисЛУП«2. Схема однорядной группы о многоходо­ выми калориферами