Projekt z klimatyzacji.doc

Wrocław, 11.01.2000    

                            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.

WSTĘP  TEORETYCZNY  DO  OBLICZANIA  TEMPERATURY    POWIETRZA

1.     Temperatura sucha powietrza na podszybiu.

Obliczenia są wykonane na podstawie metody J. Wacławika.

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

                         (1)

gdzie:

         Tos – średnioroczna temperatura powietrza atmosferycznego, oC,

         s - gradient geotermiczny, oC/m., przy czym

         G - stopień geotermiczny, m/oC,

         s – współrzędna bieżąca, m.,

         l - współczynnik przewodzenia ciepła, W/(mK),

         q* - bezwymiarowy strumień cieplny, wyznaczony za pomocą wzoru:

             cp – ciepło właściwe powietrza przy stałym ciśnieniu,

         g – przyspieszenie ziemskie,

         Ki – liczba   Kirpiczewa    charakteryzująca   ochłodzenie   się    górotworu 

                 wyznaczana z  monogramów  lub wzorów empirycznych jako funkcja               

                 Fouriera i Biota,

                 jeżeli: Fo ³ 1

                                                                    (2)

                                                                            (3)

                  jeżeli: 0,001 £ Fo <1

                                                            (4)

                  gdzie:

                                                                                 (5)

                                                                         (6)

         Fo – liczba Fouriera dana wzorem:

                                                                                          (7)

         t - czas przewietrzania wyrobiska, s,

         - współczynnik wyrównywania temperatury, m2/s,

                                                                                         (8)

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

         rs – gęstość pozorna skał otaczających wyrobisko, kg/m3,

         Bi – liczba Biota dana wzorem:

                                                                                       (9)

         ak – współczynnik przejmowania ciepla z górotworu, W/(m2 K),

                                                                           (10)

         - strumień objętości powietrza, m3/s,

         - gęstość powietrza liczona ze wzoru:

                                                                                      (11)

          p – ciśnienie    statyczne   bezwzględne   powietrza   w   miejscu  pomiaru 

                prędkości,  Pa, które można wyznaczyć z przybliżonego wzoru:

                                                        (12)

         po – ciśnienie powietrza na zrębie szybu wdechowego, Pa,

         H – głębokość szybu liczona od powierzchni ziemi, m.,

         Ra – indywidualna stała gazowa powietrza suchego,

         Tv – temperatura wirtualna powietrza, K,

                                                                               (13)

                                                                               (14)

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

         Ts(s) – temperatura powietrza w przekroju szybu wdechowego, oC,

         x – stopień zawilżenia powietrza, kg/kg,

                                                                         (15)

         ppn – ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia, Pa,

                                                             (16)

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.

3. 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:

                                                                                                         (19)

     gdzie:

         - czas przewietrzania wyrobiska, s,

         - ekwiwalentny współczynnik wyrównywania temperatury, m2/s,           

     równy:

                                                                                          (20)

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

         - gęstość pozorna skał otaczających wyrobisko, kg/m3,

         Bi - liczba Biota dana wzorem:

                                                              (21)

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

     Temperaturę suchą powietrza wyznacza się ze wzoru:

                                  (22)                            

     przy czym :

                            (23)                               

     gdzie:

         - średnia       temperatura      pierwotna     skał     otaczających  

                wyrobisko, °C,

     przy czym

                                                   (24)

         - odpowiednio   temperatura   pierwotna   skał  w przekroju 

                      dopływowym i wypływu, oC, liczona ze wzoru:

                                                                              (25)            

     gdzie:

         t0 - temperatura skał na głębokości ,°C,

...