Файл: Практикум санктпетербург 2003 Министерство образования Российской Федерации.doc

3. Подготовьте табл.3.

4. Исследуйте распределение воздуха при изменении сопротивления нижней ветви. Для этого выполните следующие действия.

4.1. С помощью двух микроманометров или микроманометра и тягомера одновременно измерьте статическую депрессию на участке 0-1 и скоростную депрессию между точками 7 и 6 при полностью открытом шибере 1 и пяти различных положениях шибера 2. В первом положении шибер 2 должен быть полностью закрыт; при этом по нижней ветви воздух не пойдет (при отсутствии подсосов) и h _{с к 7-6} = 0; во втором положении шибер 2 должен быть приоткрыт примерно на 10 мм (см. риски на шибере), в третьем – на 20 мм, в четвертом – на 30 мм и в пятом – полностью открыт.

При наличии одного прибора измерения выполняются так, как указано в работе 11.

4.2. Для каждого из пяти положений шибера определите:

-площадь окна S_ок, регулируемую шибером; эта площадь определяется по формуле S_ок = КН, м², где Н – высота подъема шибера над почвой выработки (высота щели), м; К – эмпирический коэффициент; для аэродинамических моделей № 2, 3, 4 К = 0,043; для модели № 1- верхняя ветвь (без крепи) К =0, 050, нижняя ветвь (с крепью) К = 0,045.

-отношение площади окна S_ок к площади S поперечного сечения выработки, в которой установлено окно (шибер); значение S принимается по табл.1;

-количество воздуха, поступающего в модель (формулы 22 и 23);

-скорость движения воздуха в точке 7 v_т = v₇ (формула 16);

-расход воздуха в нижней ветви модели
Q _н = K_р v_т S_т (48)
-величину коэффициента расхода воздуха K_р примите по материалам работы 11; площадь сечения выработки в точке 7 S_т примите по табл.1;

-расход воздуха в верхней ветви модели
Q _в = Q – Q _н (49)
Исходные данные и результаты расчетов занесите в табл. 16.

Таблица 16

Номер регулирующего шибера	Отношение Sок / S	h ст 0-1 мм вод. ст.	h ск 7-6 мм вод. ст.	V1, м / с	V7, м / с	Q м3 / c	Q н м3 / c	Q в м3 / c
1	2	3	4	5	6	7	8	9
	0 . . . 1

---

Результаты измерений и расчетов расхода воздуха изобразите графически (рис. 13).

5. Исследуйте распределение воздуха при изменении сопротивления верхней ветви. Для этого выполните те же действия, измерения и расчеты, что и в пункте 4, но расход воздуха регулируйте шибером 1. Начинайте измерения при полностью открытом шибере 2 и полностью закрытом шибере 1.

6. Оформите и защитите отчет.


Рис. 13. Распределение воздуха в двухструйном соединении

Контрольные вопросы
1. Что такое депрессия?

2. От чего зависит величина статической депрессии?

3. Чем отличается точка 7 модели от точки 6?

4. Какое давление действует в точках 6 и 7 модели?

5. Что такое скоростная депрессия?

6. Скорость движения воздуха в точке 7 больше или меньше средней по сечению и почему?

7. Как определить среднюю скорость движения воздуха в любом сечении модели?

8. Что выражает коэффициент расхода воздуха?

9. Какие значения может принимать коэффициент расхода воздуха: равные единице, больше или меньше ее?

10. Как определить расход воздуха в коллекторе, в верхней и в нижней ветви модели?

11. Как и почему меняется количество воздуха, поступающего в коллектор модели при изменении положения шибера?

12. Если полностью открыты оба шибера, то по какой ветви (верхней или нижней) проходит большее количество воздуха?

---

Работа 13. Определение аэродинамических
параметров модели

Цель работы: закрепление навыков измерения депрессии, практическое определение аэродинамических параметров системы выработок, изучение взаимосвязи между ними, построение аэродинамической характеристики сети выработок.
Общие сведения
К основным аэродинамическим параметрам выработки или сети выработок относятся: расход воздуха Q, депрессия h, расходуемая на преодоление всех видов сопротивления сети выработок движению воздуха ( h = h _сопр), сопротивление этой сети R, эквивалентное отверстие А, пропускная способность К, вентиляционная (аэродинамическая) характеристика, полезная мощность N, затрачиваемая на проветривание. Размерность названных параметров в зависимости от принимаемой системы единиц указана в табл.2.

На действующей шахте или на модели параметры Q и h можно измерить. Тогда остальные параметры могут быть получены расчетным путем по следующим формулам:
R = h / Q ² ; (50)
A = 1,19 Q / h ^0,5 (если h выражено в Па) ; (51)
A = 0,38 Q / h ^0,5 (если h выражено в мм вод. ст.) ; (52)
K = Q / h ^0,5 ; (53)
N = Q h (54)
При проектировании вентиляционной сети определяют расчетным путем параметры Q и R и по ним рассчитывают остальные параметры:
h = R Q ² ; (55)
A = 1,19 / R ^0,5 (если R выражено в H с ² / м ⁸ (56)
A = 0,38 / R ^0,5 (если R выражено в кгс с ² / м ⁸ , т.е. в кμ); (57)
K = 1 / R ^0,5 ; (58)
N = h Q = R Q ³ ; (59)
Характеристика выработки или системы выработок представляет собой график зависимости депрессии от расхода воздуха, т.е. h = ƒ(Q).

Для выработки (или системы выработок) с турбулентным движением воздуха и известным сопротивлением R характеристика строится следующим образом: в уравнение h = RQ² подставляют произвольные значения Q и вычисляют соответствующие им значения h, полученные результаты изображают графически (см. рис.14).

Объектом исследования в этой работе служит вся система выработок модели от входа в модель (точка 0) до точки 8.

Уравнение Бернулли (8) применительно к участку 0-8 можно представить в виде
h _{с т 0-8} + h _{с к 0-8} = h _{с о п р 0-8} = h; (60)
Это уравнение служит исходным для расчета аэродинамических параметров модели.

---

План работы
1. Освежите теоретические знания об аэродинамических параметрах горных выработок.

2. Изучите общие сведения к работе.

3. Подготовьте табл.3.

4. Исследуйте верхнюю ветвь модели. Для этого при полностью закрытом шибере 1 и полностью открытом шибере 2 одновременно (двумя приборами) или последовательно (одним прибором) измерьте статическую депрессию на участках 0-1 h _{с т 0-1} и 0-8

h _{с т 0-8} . Исходные данные и результаты замеров занесите в табл.3.

5. Исследуйте нижнюю ветвь модели. Для этого при полностью закрытом шибере 2 и полностью открытом шибере 1 одновременно (двумя приборами) или последовательно (одним прибором) измерьте статическую депрессию на участках 0-1 h _{с т 0-1} и 0-8 h _{с т 0-8}. Исходные данные и результаты замеров занесите в табл.3.

6. Исследуйте модель в целом (обе ее ветви). Для этого измерьте статическую депрессию на участках 0-1 h _{с т 0-1} и 0-8 h _{с т 0-8} , а также скоростную депрессию h _{ск 7-6} в точках 6 и 7. При этих измерениях оба шибера 1 и 2 должны быть полностью открыты и воздух должен двигаться по обеим ветвям. Результаты измерений также занесите в табл.3.

7. Для верхней, нижней ветви и модели в целом по результатам выполненных в пунктах 4, 5, 6 замеров определите:

-количество воздуха Q, поступающего в коллектор модели (формулы 22 и 23);

-среднюю скорость движения воздуха в сечении, где расположена точка 8 (формула 28);

-величину скоростной депрессии h _{ск 0-8} на участке 0-8 (формула 41);

-полную величину депрессии h на участке 0-8 (формула 60).

8. Для двухструйного параллельного соединения, когда открыты оба шибера (см. пункт 6) определите:

-скорость движения воздуха в точке 7 (формула 16);

-расход воздуха в нижней ветви модели (формула 48);

-расход воздуха в верхней ветви модели (формула 49);

9. Выберите систему единиц и по формулам (50) – (54) рассчитайте значения аэродинамических параметров для верхней, для нижней ветви и для всей модели в целом. Проконтролируйте правильность выполненных расчетов по формулам (55) – (59).

10. Исходные данные и результаты расчетов сведите в табл. 17.

11. Постройте аэродинамические характеристики верхней ветви, нижней ветви, модели в целом (рис. 14).

12. Нанесите точки режимов работы вентилятора при работе на каждую ветвь и модель в целом (точки А, Б, В рис.14). Соединив их, построите характеристику вентилятора (кривая 4 рис.14)

---

Таблица 17

Исследуемый объект модели	Величина депрессии				Аэродинамические параметры
	h ст 0-1	h ск 6-7	h ст 0-8	h ск 0-8	h	Q	R	A	K	N
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Верхняя ветвь						Q в
Нижняя ветвь						Q н
Модель в целом						Q

13. Оформите и защитите отчет.



Рис. 14. Характеристика верхней ветви (1), нижней (2), модели в целом (3) и вентилятора (4); А,Б,В - режимы работы вентилятора.

Контрольные вопросы
1. Какие виды сопротивления учитывает показатель R?

2. От каких факторов зависит величина сопротивления R?

3. Каковы причины различия величины сопротивления модели и ее ветвей?

4. Каковы причины различия расхода воздуха в модели в целом и в ее ветвях?

5. Что такое эквивалентное отверстие и что оно характеризует?

6. От каких факторов зависит величина эквивалентного отверстия?

7. Что характеризует пропускная способность выработок?

---