Sławek.doc

WYDZIAŁ GÓRNICZY                                  WROCŁAW, 10.02.1998

ROK V, SEMESTR  IX

SPECJALIZACJA  GP

PROJEKT

Z KLIMATYZACJI KOPALŃ 

1.     Prognozowanie temperatury powietrza w wyrobiskach górniczych metodami:

J. Wacławika – w szybie wdechowym,

J. Vossa – w wyrobiskach korytarzowych i wyrobisku ścianowym

2.  Ocena warunków klimatycznych

3.  Obliczenie zdolności chłodniczej MK i propozycja rozwiązania klimatyzacji dla projektowanych wyrobisk

                                                                                        GÓRECKI MARIUSZ

1.      Wstęp teoretyczny do obliczania temperatury powietrza

1.1.  Temperatura sucha powietrza na podszybiu

Zastosowano do obliczeń metodę J. Wacławika [1].

Zgodnie z tą metodą temperatura sucha powietrza na podszybiu szybu wdechowego jest równa:

                            (1)       

gdzie:

              Tos - średnioroczna temperatura powietrza atmosferycznego,°C,

              - gradient geotermiczny,°C/m., przy czym

- stopień geotermiczny, m/°C,

              s - współrzędna bieżąca, m,

- współczynnik przewodzenia ciepła, W/(m K),

- bezwymiarowy strumień cieplny, wyznaczany z wzoru:

cp - ciepło właściwe powietrza przy stałym ciśnieniu,

cp = cpa = 1005 J/(kg K)

g - przyspieszenie ziemskie,

g = 9,80665 m/s2

Ki - liczba Kirpiczewa charakteryzująca ochłodzenie się górotworu wyznaczana z nomogramów lub wzorów empirycznych jako funkcja liczb Fouriera i Biota,

              Ki = f (Fo, Bi) [2]

jeżeli:

                                                                         (2)

                                                                         (3)

jeżeli:

                                                      (4)

gdzie:                            

                                                                                       (5) 

                                                                                                     (6)

Fo – liczba Fouriera dana wzorem:

                                                                                                   (7)

- czas przewietrzania wyrobiska, s,

- współczynnik wyrównywania temperatury, m2/s, równy:

                                                                          (8)

cs - pojemność cieplna skał, J/(kg K),

- gęstość pozorna skał otaczających wyrobisko, kg/m3,

Bi - liczba Biota dana wzorem:

                                                                          (9)

- współczynnik przejmowania ciepła z górotworu, W/(m2K),

                                                              (10)

- strumień objętości powietrza, m3/s,

- gęstość powietrza, kg/m3, liczona ze wzoru:

                                                                          (11)

- ciśnienie statyczne bezwzględne powietrza w miejscu pomiaru prędkości, Pa, które można wyznaczyć z przybliżonego wzoru:

                                               (12)

po - ciśnienie powietrza na zrębie szybu wdechowego, Tr,

H- głębokość szybu liczona od powierzchni ziemi, m,

Ra- indywidualna stała gazowa powietrza suchego,

Ra = 287,04 J/(kg K)

TV - temperatura wirtualna powietrza, K,

                                                              (13)

Ts = 273,15 + Ts(s)                                                                (14)

Ts - temperatura sucha powietrza w miejscu pomiaru prędkości, K,

           Ts(s) - temperatura powietrza w przekroju wylotu szybu wdechowego,°C,

x - stopień zawilżenia powietrza, kg/kg,

                                                       (15)

ppn - ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia, Pa,

                                         (16)

1.2.  Temperatura wilgotna na podszybiu

Wyznacza się z zależności na ciśnienie cząstkowe pary wodnej w postaci:

                                               (17)             

przy czym:

                                                                                        (18)

gdzie:

- ciśnienie cząstkowe pary wodnej, Pa,

- ciśnienie cząstkowe pary wodnej w stanie nasycenia w temperaturze ts, Pa ,

- wilgotność względna powietrza, %,

- odpowiednio temperatury powietrza mierzone termometrem suchym i wilgotnym, oC.

2. Prognozowanie temperatury suchej powietrza w wyrobiskach górniczych

Obliczenia wykonano metodą J. Vossa [1]

Jako dane wyjściowe na dopływie przyjmujemy parametry powietrza na wypływie

wyrobiska poprzedniego.

Wyznacza się kolejno:

Liczbę Fouriera ze wzoru:

gdzie:

- czas przewietrzania wyrobiska, s,

- ekwiwalentny współczynnik wyrównywania temperatury, m2/s, równy:

                                                                                                      (19)

cs - pojemność cieplna skał, J/(kg K),

- gęstość pozorna skał otaczających wyrobisko, kg/m3,

Bi - liczba Biota dana wzorem:

                                                                          (20)

- współczynnik przejmowania ciepła z górotworu, W/(m2K),

Temperaturę suchą powietrza wyznacza się ze wzoru:

                                             (21)

przy czym :

                                         (22)

gdzie:

- średnia temperatura pierwotna skał otaczających wyrobisko,°C, przy czym

                                                              (23)

- odpowiednio temperatura pierwotna skał w przekroju dopływu i wypływu,°C, liczona ze wzoru:

                                                                                   (24)

gdzie:

t0 - temperatura skał na głębokości ,°C,

- stopień geotermiczny, m/°C,

ro - promień równoważny wyrobiska, m, przy czym

ro =                                                                                                 (25)

- współczynnik ciepła konwekcyjnego ogrzewającego powietrze suche, równy ilorazowi ciepła konwekcyjnego do ciepła całkowitego [1],

-ekwiwalentny współczynnik przewodzenia ciepła w wilgotnym masywie

    skalnym, W/(m K) [1]

A - pole przekroju, m2,

B - obwód wyrobiska, m.,

L - długość wyrobiska, m.,

...