Алгоритм паспортизации аэродинамических сопротивлений вентиляционных трубопроводов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Института вычислительных технологий СО РАН

Алгоритм паспортизации аэродинамических сопротивлений вентиляционных трубопроводов

С.П. Казаков

С целью разработки алгоритма расчета аэродинамического сопротивления вентиляционных трубопроводов проведенными ранее исследованиями [1, 2] было установлено, что падение давления в шахтном вентиляционном трубопроводе ртр, кг/м2, связано с расходом воздуха, подаваемого к забою, Q0, м3/с; коэффициентом аэродинамического сопротивления ткани труб, ш, кг•с2 /м4 [3]; их диаметром, d, м; длиной трубопровода или выработки L, м; коэффициентом утечек воздуха в трубопроводе Кут и коэффициентом, учитывающим деформируемость труб под действием внутреннего давления Кд . Эта связь имеет вид:

Здесь аэродинамическое сопротивление метра длины трубопровода диаметром d, м, кг• с2 /м9.

Коэффициент утечек воздуха в трубопроводе определяется формулой:

Kут=,

где в - безразмерный параметр,

Здесь lзв - длина звена трубопровода, м; rст - удельное аэродинамическое сопротивление стыка труб, кг•с2 /м4 .

Коэффициент, учитывающий деформируемость тела труб под действием внутреннего давления Кд , описывается следующим графиком (рисунок 1).

Рисунок 1 - Зависимость коэффициента Кд, учитывающего деформируемость труб от давления воздуха

Здесь ркр - давление воздуха в трубопроводе, при котором исчерпывается линейная составляющая деформируемости ткани и ниток утка в поперечном направлении и тело трубы становится практически недеформируемым.

Для определения ркр и вида графика (рисунок 1) необходимы два вида исследований: аэродинамический вентиляционный трубопровод давление

- лабораторные исследования зависимости зоны линейности и модуля упругости материала труб на стенде, растягивающем его по утку;

- шахтные исследования деформируемости тела труб под внутренним давлением воздуха, например, путем замеров избыточного давления воздуха и диаметра труб вблизи вентилятора.

Левая часть графика (до ркр) описывается формулой [1] , где б - безразмерный параметр, . Здесь н, Е - коэффициент Пуассона и модуль Юнга трубного материала, кг/м2. В правой части графика б = б (ркр). Как правило, значение ркр достигается при длине выработки от 300 до 500 м. Для приближенного расчета б значение Q0 принимается равным 0,5 Sс - расходу воздуха, рассчитанному по минимально допустимой скорости его движения в выработке (здесь Sс - поперечное сечение выработки в свету).

На рисунке 2 приведен алгоритм паспортизации вентиляционных трубопроводов.

Формула для расчета аэродинамического сопротивления трубопровода диаметром d и длиной L имеет вид:

Рисунок 2 - Алгоритм паспортизации вентиляционных трубопроводов

На рисунке 3 приведены зависимости Rтр(d,L) при усредненных значениях аэродинамических параметров вентиляционных трубопроводов для произвольного d: ш=0,00071; = 6,5 ш/d5; . Здесь принято L? 500 м.

Для реализации алгоритма необходимо предварительно провести лабораторные и шахтные исследования аэродинамических параметров трубопроводов. Методика их проведения нами разработана.

Рисунок 3 - Аэродинамические сопротивления вентиляционных трубопроводов

Библиографический список

1 Оперативная оценка аэродинамических параметров вентиляционных трубопроводов и последующий прогноз проветривания подготовительных выработок / С.П.Казаков, Б.А. Гриценко, К.Х. Ли, В.Б. Попов // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. -2012. -№2. - С.63-67.

2 Расчет системы «вентилятор-трубопровод» для современных средств проветривания подготовительных выработок шахт / С.П.Казаков, Б.А. Гриценко, К.Х. Ли, В.Б. Попов // Вестник Научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. -2012. -№2. - С.68-72.

3 Абрамов, Ф.А. Рудничная аэрогазодинамика / Ф.А. Абрамов. - М.: Недра, 1972. - 274 с.

Аннотация

Разработан алгоритм расчета аэродинамических сопротивлений вентиляционных трубопроводов различной длины и диаметра. Предложены направления дальнейших лабораторных и шахтных исследований их параметров.

Ключевые слова: Вентиляционный трубопровод, аэродинамическое сопротивление, паспортизация

Certification algorithm of different length and diameter ventilation ducts airdynamic resistance is developed. Directions for further laboratory and mine researches of their parameters are suggested.

Key words: Ventilation duct, airdynamic resistance, certification

Размещено на Allbest.ru