Файл: Цейтлин Ю.А. Установки для кондиционирования воздуха в шахтах [Текст] 1974. - 166 с.pdf

стоянном барометрическом давлении парциальное давление водяного пара в воздухе является однозначной и фактически линейной функцией влагосодержания. Энергия, отводимая от поверхности воды при испарении или подводимая к ней за счет конденсации влаги,

где I и /„ — соответственно энтальпии ненасыщенного влажного воздуха вдали от поверхности воды и насыщенного влажного воздуха при температуре поверхности воды, дж/кг с. в.

Если известны начальные и конечные параметры влажного воздуха в процессе тепло- и влагообмена его с водой, то коли­ чество тепла может быть определено и по уравнению

<2 = М (7нач — / кон) = Мср (ітч — /кон) + Mr (du < U ) , ( И )

где /нач, 4ач, ^нач — соответственно начальная энтальпия, темпе­ ратура и влагосодержание воздуха;

/кон, 4оп, duon — конечные значения тех же величин.

График рассматриваемого процесса тепло- и массообмена между водой и воздухом в I—d-диаграмме может быть построен исходя из следующих соображений. Деля уравнение (13) на (9) и учитывая (12), получим

9

Это же соотношение можно записать в виде

где М — массовый расход воздуха в потоке. Тогда

Выражение (17) представляет собой дифференциальное уравне­ ние изменения состояния воздуха, движущегося над поверх­ ностью воды.

Если принять температуру воды постоянной, то /„ и dn также будут постоянными. Уравнение (17) в этом случае будет пред­ ставлять собой уравнение прямой, проходящей через точку с координатами / и d, а также точку, лежащую на линии на­ сыщения (ф=1) и соответствующую температуре поверхности воды (линия 6—7). Если же температура воды меняется, то гра­ фик процесса нелинеен. Если воздух и вода движутся навстречу

ветствующих конечной и начальной температурам поверхности воды.

Если температура воды изменяется незначительно, то можно приближенно считать, что график изменения состояния воздуха представляет собой прямую, соединяющую точку, определяющую начальное состояние воздуха, с точкой на линии насыщения, соответствующей средней температуре воды (линия 6—7).

При использовании I—d-диаграммы следует помнить, что она составляется для определенного давления влажного воздуха, поэтому, если фактическое барометрическое давление не соот­ ветствует тому значению, для которого составлена диаграмма, в расчетах появятся погрешности. При расчетах систем для кон­ диционирования воздуха в шахтах используют таблйцы и диа­

(точка 2). Процесс изобарного охлаждения влажного воздуха идет сначала при постоянном влагосодержании (линия 1—2), а затем, по линии насыщения до температуры +20° С (линия 2—3). Конечное влагосодержание воздуха в процессе 13,5 г/кг с. в., энтальпия 65 кдж/кг с. в.

10

Н — глубина залегания рассматриваемого слоя пород, м; //их — глубина залегания пород нейтрального слоя.

Так, например, в условиях Донецкого бассейна температура пород нейтрального слоя на глубине около 30 м равна примерно 8° С. Геотермический градиент в среднем равен 1/30 град/м. Это значит, что температура породы, залегающей на глубине 800 м, + 34°С, а на глубине 1000 м +40°С.

При движении воздуха по выработкам глубоких шахт проис­ ходит непрерывный подвод тепла к нему от окружающих пород. Расчет теплового потока, поступающего в горную выработку из

анизотропной средой (породным массивом) и потоком воздуха, движущимся в полости сложной конфигурации (горные выра­ ботки). Для упрощения решения принимают ряд допущений (например, изотропность и однородность породного массива), влияние которых на получаемые расчетные зависимости учиты­ вается эмпирическими поправочными коэффициентами [2, 3].

Согласно исследованиям, проведенным Институтом тепло­ энергетики АН УССР, тепловой поток, поступающий от горных пород в воздух, движущийся по горизонтальной горной выра­

где k г — коэффициент нестационарного теплообмена, вт/м2-град;

ляет наибольшие трудности. Поскольку процесс нестационарного теплообмена породного массива и воздуха характеризуется сложными аналитическими зависимостями между рядом величин (временем, параметрами, определяющими физические свойства пород и воздуха, коэффициентом теплоотдачи от стенок выра­ ботки воздуху), поэтому рационально при его исследовании использовать критериальные зависимости. Применение теории подобия в этом случае позволяет для определения коэффициента

* Геотермический градиент является величиной, обратной геотермиче­ ской ступени, представляющей собой разницу глубин залегания слоев пород, температура которых отличается на 1°С.

12

I