Файл: Шемаханов, М. М. Основы термодинамики и кондиционирования рудничной атмосферы учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 109
Скачиваний: 0
7. |
И з м е н е н и е т е м п е р а т у р ы |
в о з д у х а |
при |
р а |
|
б о т е |
п н е в м а т и ч е с к и х у с т р о й с т в . |
Изменение |
темпера |
||
туры воздуха |
вызывают также пневматические устройства (отбой |
||||
ные молотки, |
пневмоинструменты). Следует |
учесть, что |
при рас |
||
ширении сжатого воздуха в пневмодвигателях его температура понижается. Однако работа, производимая пневмоинструментом при отбойке, тратится на преодоление сопротивлений и также пере ходит в тепло. Следовательно, когда вся работа сжатого воздуха расходуется на преодоление различного рода сопротивлений, вы деление теплоты при этом равно тому охлаждающему эффекту, который производит воздух при расширении, и температура воз духа фактически не меняется.
Если работа сжатого воздуха используется на преодоление сил тяжести (насосы, подающие воду на поверхность), то с помощью пневмодвигателя вследствие расширения воздуха в нем темпера тура воздуха понизится, что будет представлять собой отдачу
холода на |
понижение температуры шахтного воздуха. |
В табл. |
11 [23] приведены примерные величины тепловыделений, |
зависящих от глубины выработки и различных факторов, дейст вующих в шахтах Донбасса. Тепловыделения даны в горных вы работках от околоствольного двора до верхнего пункта очистного забоя.
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 11 |
|
|
|
Влияние глубины выработки на |
тепловыделение |
|
|||||
|
|
|
|
|
Т епловы деление, |
% |
|
||
Глуби н а |
вы работ |
|
О кисление |
у г |
О хлаж дение |
М ехан ическая |
|
||
ки , |
м |
Горные породы |
О стальны е |
||||||
|
|
ля и д ерева |
|
добы того |
и ск о р абота н эл ек т |
факторы |
|||
|
|
|
|
п аем ого |
роэнергия |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
900 |
44,6 |
31,5 |
|
|
8,3 |
|
9,3 |
6,3 |
1 0 0 0 |
48,5 |
28,8 |
|
|
8 , 6 |
|
8,5 |
5,6 |
|
1 1 0 0 |
52,2 |
25,6 |
|
|
9,1 |
|
8 , 2 |
4,9 |
|
Как видно, важнейшими источниками тепловыделений являются горные породы и окислительные процессы, связанные с наличием
вшахте угля, угольной пыли и деревянной крепи.
Внастоящее время разработаны и применяются различные методы тепловых расчетов рудничного воздуха для определения температуры рудничного воздуха. Существуют и упрощенные спо собы тепловых расчетов рудничного воздуха [23].
§ 4. |
П Р И М Е Н Я Е М Ы Е С Х Е М Ы И СК УССТВЕН Н О ГО О Х Л А Ж Д Е Н И Я |
|
РУ Д Н И Ч Н О ГО ВО З Д У ХА |
Для искусственного рудничного воздуха применяются: |
|
1. |
Централизованное охлаждение всего поступающего в шахту |
воздуха на поверхности или в шахте.
6 |
З а к . 993 |
161 |
2. Охлаждение участков, или полуцентрализованное охлажде ние (охлаждение части воздуха, проходящего по горизонту).
3.Местное охлаждение (охлаждение отдельных забоев в шахте).
4.Передвижные кондиционеры при частичном проветривании.
Наиболее простой и легкой, о точки зрения эксплуатации, является централизованная схема охлаждения воздуха на поверх ности. Однако применение этой схемы целесообразно лишь для забоев, находящихся на определенном расстоянии от воздухо подающего ствола, у устья которого на поверхности установлено холодильное оборудование, так как на большем расстоянии от ствола шахты наступает ухудшение климатических условий. Но это ухудшение наступает не по всему шахтному стволу одновре менно, а только на определенных участках.
Очевидно, развитие схем охлаждения воздуха будет происхо дить от местной до полуцентрализованной и централизованной. При этом большое значение имеет размещение холодильных ма шин и воздухоохладителей.
1. Холодильная машина и воздухоохладитель размещаются на поверхности.
Преимущества: а) выбор холодильного агента (хладоагента) не зависит от требований безопасности подземных работ; б) обес печение установки охлаждающей водой не представляет труд ности.
Недостатки: а) необходимо охлаждать весь поступающий в шахту воздух, хотя, возможно, на ряде горизонтов такого глу бокого охлаждения не требуется. Это вызывает излишние затраты средств и энергии; б) воздух по пути движения нагревается вследствие теплообмена с породой и при этом уменьшается его охладительный эффект; в) значительный перепад температур в стволе, околоствольном дворе и лавах, что опасно для здоровья рабочих.
По мнению акад. АН УССР А. Н. Щербаня, такая установка применима для шахт с весьма большим расходом воздуха, малой протяженностью выработок и примерно одинаковым расстоянием от лавы до околоствольного двора во все периоды разработки горизонта.
2. Холодильная машина размещается на поверхности, воздухо охладитель— под землей, где охлаждается весь проходящий воз
дух или только его часть. |
|
Преимущества: а) удобство монтажа, |
простота обслуживания |
и надежность работы холодильных машин; |
б) применение крупных |
холодильных установок; в) меньший объем горных работ и расхо дов на монтаж установки; г) удобный и простой способ отвода тепла конденсации в конденсаторах установки с замкнутой систе мой охлаждающей воды (градирни, брызгальные бассейны).
Недостатки: а) подача холодоносителя с поверхности на глу бокий горизонт при высоком давлении; б) большая протяженность трубопроводов холодоносителя и связанные с этим потери холода
162
через стенки трубопроводов. Вследствие этого возникает необхо димость охлаждения холодоносителя до более низкой температуры в холодильной установке и работе машины при более низких тем пературах испарения.
3. Холодильная машина и воздухоохладители размещаются под землей.
При выборе места воздухоохладителя необходимо иметь в виду, что температура воздуха непосредственно за воздухоохладителем более низкая, чем вдали от него. При охлаждении воздуха воз никает большой перепад температур между воздухом и горными породами и больше отдается тепла воздуху. Температура воздуха возрастает, а эффективность работы воздухоохладителя умень шается с увеличением расстояния его от забоя, и холодопроизводительность установки должна быть повышена. Применяют и комби нированные установки, в которых воздух охлаждается как на поверхности, так и вблизи лав. Холодильные машины частично устанавливаются на поверхности и на глубоких горизонтах. Конденсаторы холодильных машин охлаждаются водой, выходящей из воздухоохладителей, в которые холодильный агент подается с поверхности шахты. Эта схема весьма громоздка и требует повы шенного расхода энергии на откачку охлаждающей воды. Такая установка работает в Бельгии. В этой схеме воздухоохладитель—■ теплообменник — располагается на глубинном горизонте, причем обычно в него подается охлажденный холодоноситель (рассол). В этом случае в трубопроводе рассолом создается очень высокое давление, соответствующее той глубине, на которой установлен воздухоохладитель (100— 130 кгс/см2 и выше). При замкнутой схеме трубопроводов высокого давления насосы можно устанав ливать на поверхности. Такая подача холода позволяет иметь тем пературу холодоносителя ниже 0°С и распределять его рациональ но, подводя к тем участкам, где необходимо охлаждение воздуха.
Давление холодоносителя снижают также установкой проме жуточного теплообменника. В этом случае в теплообменник посту пает рассол из холодильной установки (высокого давления). Насос, прогоняющий рассол по замкнутой системе трубопроводов, расходует энергию только на его циркуляцию. Рассол низкого дав ления или вода проходит через теплообменник и воздухоохлади тель на глубоком горизонте.
Способы размещения холодильного оборудования и схему ох лаждения воздуха выбирают для каждой шахты индивидуально, на основе анализа ее климатических параметров, температурного расчета и технико-экономического анализа эксплуатации шахты.
Участковое и местное охлаждение воздуха применяют в сле дующих случаях.
1. При охлаждении только части поступающего на отдельные участки или в забои воздуха (когда климатические условия ухуд шаются только на определенном участке шахтного поля).
2. Если централизованное ■охлаждение воздуха не может обес
6:
печить нормальные климатические условия в отдельных забоях,
лавах или участках.
Местное охлаждение воздуха применяется для охлаждения в забоях или лавах, а участковое — для охлаждения воздуха в не скольких близко находящихся забоях или лавах.
Холодильное оборудование разделяют на три вида.
1. Стационарный — холодильная машина и воздухоохладитель установлены в одном месте под землей в течение всего времени эксплуатации. Такой способ обычно применяют при участковом охлаждении.
2.Передвижной — все холодильное оборудование передви гается в процессе работы в зависимости от потребности (подвигание забоя, лавы) на более удобное место.
3.Комбинированный — холодильная машина установлена ста
ционарно, а воздухоохладитель (нестационарного типа) переме щается в зависимости от подвигания забоя или лавы.
В шахтах, где нет необходимости применять централизованную схему охлаждения, местные и участковые способы охлаждения воздуха являются наиболее простыми и эффективными. При этом отпадает надобность в теплоизоляционных трубопроводах в ство лах, сокращается длина трубопроводов как для подачи к воздухо охладителям, так и для канализации воды (у комбинированного вида).
Одной из сложных проблем является подвод и отвод воды, когда охлаждение воздуха в охладителях осуществляется водой.
Расположение воздухоохладителя может , быть следующих видов.
1. Центральное — в воздухоохладителе охлаждается весь воз дух, поступающий в лавы. Он может быть расположен на поверх ности, а также под землей в районе околоствольного двора.
2. |
Групповое — воздухоохладитель |
обслуживает |
несколько |
|
участков и расположен у центрального |
уклона |
на |
групповом |
|
штреке или в квершлаге. |
|
|
|
|
3. |
Местное — воздухоохладитель устанавливается |
непосредст |
||
венно у забоя и переносится по мере удаления лавы. |
|
|||
4. |
Комбинированное — воздух охлаждается в |
стволе, затем |
||
у забоя или в околоствольном дворе. |
|
|
|
|
§5. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
ВХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ. ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ
ПОЛУЧЕНИЯ ХОЛОДА
Для получения температуры среды более низкой, чем темпера тура окружающей среды, в соответствии со вторым законом термо динамики необходимо осуществить обратный круговой процесс, обусловливающий передачу тепла от менее нагретого тела к более нагретому путем затраты работы.
164