Способ определения аэродинамического сопротивления трения газовоздушному потоку газообильной горной выработки

 

Изобретение относится к рудничной аэрологии и может быть использовано при расчетах вентиляции шахт. Цель - повышение точности определения величины аэродинамического сопротивления трения газовоздушному потоку (ГВП) газообильной выработки (ГВ) путем учета изменяющейся плотности и объема ГВП 13 за счет его поглощения и газовыделения. В проветриваемой ГВ выбирают прямолинейный с необходимым углом наклона участок 2 ГВ длиной 3, сечением общим или частью сечения, объемом общим 6 или частью 7 объема. В двух точках участка замера в ГВП 13 замеряют концентрацию газа и при различии ее значений различают по длине участка замера продольные 8 и по сечению поперечные пункты замера. Замеряют высотные отметки пунктов замера продольных 10, поперечных по сечению всему или части сечения ГВП 13 с исходной скоростью его движения. В пунктах замера замеряют аэростатическое давление, т-ру, площадь сечения, длину и объем участка замера и время прохождения ГВП 13 между пунктами замера. Затем отбирают пробы газовоздушной смеси и определяют ее физико-химический состав, дополнительный объем и скорость движения ГВП 13 на длине участка замера. После этого изменяют скорость ГВП 13, повышая или понижая ее значение относительно исходной. Затем повторяют замеры скорости движения ГВП 13, аэростатического давления в пунктах замера, т-ры и замеряют длину начальной 14 и конечной 15 частей участка замера. Повторяют последующие операции для каждого выбранного участка и определяют общее аэродинамическое сопротивление ГВП 13 участка замера по выведенному математическому выражению с учетом всех измеренных параметров. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

954 А1 (19) (И1 дц 4 E 21 Р 1/00 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ CHHT СССР

1 (21) 4199185/23-03 (22) 20,02.87 (46) 23,09.89, Бюл, К - 35 (71) Кузбасский политехнический институт (72) В.A,Êîëìàêîâ, В.В.Колмаков и A,Â.Êoëìàêoâ (53) 622,445(088.8) (56) Справочник по рудничной вентиляции. -М.: Недра, 1977, с.63-65.

Милетич А.Ф., Яровой И,М., Бойко В.А, Рудничная и промышленная аэрология. — М.: Недра, 1972 с,89-91, (54) .СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТРЕНИЯ ГАЗОВОЗДУШНОМУ ПОТОКУ ГАЗООБИЛЬНОЙ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКИ (57) Изобретение относится к рудничной аэрологии и м.б. использовано

2 при расчетах вентиляции шахт, Цель — повышение точности определения величины аэродинамического сопротивления трения газовоздушному потоку (ГВП) газообильной выработки (ГВ) путем учета изменяющейся плотности и объема ГВП 13 за счет его поглощения и газовыделения. В проветриваемой ГВ выбирают прямолинейный с необходимым углом наклона участок 2 ГВ длиной 3, сечением общим или частью сечения, объемом общим 6 или частью 7 объема.

В двух точках участка замера в ГВП 13 замеряют концентрацию газа и при различии ее значений различают по длине участка замера продольные 8 и по сече- Ф нию поперечные пункты замера. ЗамеЗ ряют высотные отметки пунктов замера продольных 10, поперечных по сечению всему или части сечения ГВП 13 с

3 150 исходной скоростью его движения.

В пунктах замера. замеряют аэростатическое давление, т-ру. площадь сечения, длину и объем участка замера и время прохождения ГВП 13 между пунктами замера..Затем отбирают пробы газовоздушной смеси и определяют ее физико-химический состав„ дополнительный объем и скорость движения

ГВП 13 на длине участка замера, После этого изменяют скорость ГВП 13, повышая или понижая ее значение от9543 4

10 носительно исходной. Затем повторяют замеры скорости движения ГВП 13, аэростатического давления в пунктах замера т-ры и замеряют длину начальной 14 и конечной 15 частей участка замера. Повторяют последующие операции для каждого выбранного участка и определяют общее аэродинамическое сопротивление. ГВП 13 участка замера .по выведенному математическому выражению с учетом всех измеренных параметров, 2 ил.

Изобретение относится к рудничной аэрологии и может быть использовано при расчетах вентиляции шахт путем определения аэродинамического сопротивления трения вентиляционных потоков при движении их по газообильным горным выработкам.

Цель изобретения — повышение точности определения величины аэродинамического сопротивления трения газо-: воздушному потоку газообильной выра- 30 ботки путем учета изменяющейся плотности и объема газовоздушного потока за счет его поглощения и газовыделения.

На фиг. 1 показан продольный учас- 35 ток замера аэродинамического сопротив- ления трения; на фиг.2 — участок замера, поперечное сечение.

Способ определения аэродинамичес- 40 кого сопротивления трения газообильной выработки осуществляется следующим образом.

В проветриваемой газообильной выработке 1 (фиг.1 и 2) выбирают прямо- 45 линейный с необходимым углом наклона участок 2 выработки длиной 3, сечением общим 4 или частью 5 сечения, объемом общим б или частью 7 объема, замеряют концентрацию газа в газовоздушном потоке в двух точках участка замера и при различии ее значений размечают по длине участка замера продольные 8 и по сечению поперечные 9 пункты замера, замеряют высотные отметки пунктов замера продольных 10, поперечных 11 по сечению всему или части 12 сечения газовоздушного потока 13 с исходной скоростью его движения, замеряют аэростатическое давление в пунктах замера, температуру, площадь сечения, длину участка замера, время прохождения газовоздушного потока между пунктами замера, объем участка замера, отбирают пробы газовоздушной смеси, определяют ее физико-химический состав, малярную массу, удельный вес, статическую депрессию, плотность, массу газовоздушной смеси в измеренном объеме, дополнительный объем газовоздушной смеси, скорость движения потока на длине участка замера. Затем изменяют скорость движения газовоздушного потока, повышая или понижая ее значение относительно исходной скорости, повторяют замеры скорости движения потока, аэростатического давления в пунктах замера, температуры, замеряют длину начальной 14 и конечной 15 частей участка замера, площади их сечения, время прохождения газовоздушного потока по. длине каждой части участка замера, их объемы, отбирают .в пунктах замера пробы газовоздушной смеси, определяют ее физико-химический состав, молярную массу, удельный вес, вязкость, определяют показатель режима движения потока, затем выбирают по длине выработки 16. необходимое число продольных 17, торцовых 18 участков, замеряют расстояния от начала выработки до пунктов замера выбранного участка, повторяют последующие операции для каждого выбранного участка и определяют общее аэродинамическое сопротивление трения газовоздуш,ному потоку участка замера из математического выражения

11-1 n+1,где п п-1, n+1 интервал осреднения по координате между и-1

И п+1 . HKTBMH эз 10 мера; аэродинамическое сопротивление трения газовоздушного потока, Па,с /м 15 аэростатическое давление потока в интервале п-1, п+1 пунктов замера, Па, газовая постоянная сме-20

h+I

Р Р

r(n-I)

111- ) R (n-1) си газов в начальном и-1 пункте замера;

Дж/(кг К), определяется по формуле

Rч.

«(n 1) М > универсальная газовая постоянная, Дж/ (моль К), молярная масса газовоздушной смеси в начальном и-1 пункте замера, кг/моль, определяется по формуле

)(II-i

М

II-1 n+1

Мп-1 Х i; (и-1) с (III) q 35

1=! молярная масса i-ro газа в смеси в начальh-1, n+ 1

М, 1(11-1, h i) ном пункте замера, кг/моль, доля i-го газа в смеси в начальном и-1 пункте замера; число газов в смеси в начальном п-1 пунк40

С (11-1> hei ) К п-1, n+I

45 те замера; температура смеси газов в начальном и-1 пункте замера,К, площадь .сечения участка в интервале п-1, n+1 пунктов замера, м

Т

11-, М

V (n 13nÔ1) 55 длина участка выработки между n+1 и п-1 пунктами замера, м, hV

I (h-!,n+i) 5 ) 509543

ill

) (л-а .)э-( - ),(.-.„) (-,") — .(- ") "+ ЬЧ

1 номера пунктов замера P (п1, 2,3,...) 1YI у

n+1 h-.1 П+1 аэростатическое давление газовоздушного потока в начальном

„-1. Пункте з,ера,Пa аэростатическое давление газовоздушного потока в конечном п+1 пункте замера, Па; статическая депрессия .газовоздушного потока между и-1 и и+1 пунктами замера,, Па; газовая -постоянная смеси газов в интервале п-1, и+1 пунктов замера, Дж/ (кг. К), определяется по формуле

К»

R .В. ) г(11- i, n+ i ) п-1, h+1 молярная масса газовоздушной смеси в интервале п-1,п+1 пунктов замера; кг/моль, определяется по формуле

"n-hIIi1

« . i („ i,n+ i) < (n-1111+1)

М С

1=1 молярная масса 1-го газа смеси в интервале п-1, n+1 пунктов замера кг/моль доля 1-ro газа в смеси в интервале п-1, и+1 пунктов замера; число газов в смеси в интервале п-l,n+1 пунктов замера; температура газовоздушной смеси в интервале п-1,п+1 пунктов. замера, К, объем газовоздушной смеси в интервале п-1, n+1 пунктов замера при давлении

P и температуре

ll-1, n+i э n i nti > и i дополнительный объем газовоздушной смеси

1509543

Pn (— — — — = )

Р„,— Р„ н = 1п Ь-

n+< и-.t>nay

Рп-4,и э

P и,и э

n,n+<

Pn-e ny s Nn-1, n+1 !

R) Tn 1 ° и+1

n-i ) nt4

4„„„ и, и+»

S п-1,и >

n,ni4

$n . (a<,nи1 (-,1 (.+ -4)» (tи-С„1)— r(n-s, n) э

«{ п,и 1

50 и-),и 9 ти иФ4

1ht1 — lh-

t.n+>

nti и-

55 в интервале п-1, n+1 пунктов замера от из- менения плотности газовоздушной смеси,м определяют по формуле

1 1

gV(=Ш (— — — - — -)

Ф.,nt>) r(n-s,nq<1 и -a-i,n+> P n-I — масса газовоздушной

Н, п-tðí1 смеси потока в интервале п-1,n+1 пунктов замера, кг, определяется по формуле

= S (1 - 1 )й 1и- и+ 1 " l,и+ n+i " !"$- n+i ) !

- плотность газовоэдушной смеси потока в интервале п-1 n+1 пунк20

S тов замера, кг/м, определяется по формуле — плотность газовоздушной смеси потока в и-. 1 пункте замера, кг/м-, определяется по, 30

3 формуле

1"1и-

К„ объем газовоздушной смеси потока в интервале п-1, и+1 пунк- 40 тов замера, (плюс— при сжатии объема потока, а минус - при его расширении); скорость движения га- 45 зовоздушного потока в интервале п-1, п+1. пунктов замера, м/с, определяется по формуле — время прохождения потоком интервала между пунктами и-1 n+1 замера, с; — показатель режима движения потока, l (m=m }, при !

m=1 режим движения ламинарный, m=2 — турбулентный, 1 (ш < 2 — про.межуточный), определяется по формуле азростатическое давле ние измененного потока в п-1, и, п+1 пунктах замера, Па, аэростатическое давление измененного потока в п-1, пи п,n+1 интервалах замера,Па; объемы газовоэдушной смеси измененного потока в п-1, п и и и+1 интервалах замера,м кинематическая вязкость газовоздушной смеси измененного по-. тока в п-1, и и п,п+1 интервалах замера, . м /с сечение выработки, в п-1 п и п n+1 инУ Ф тервалах замера, м время прохождения из, мененным потоком интервалов между n+1 и и п,п-1 пунктами замера, с, газовые постоянные смеси газов в п-1, п и п,.п+1 интервалах замера, Дж/ (к г ° К), температура газовоздушной смеси измененного потока в п-1,п и n,ï+1 интервалах замера, К;

n"3(n >

Р 1и и+ — динамическая вязкость

1 гаэовоздушной смеси

1509543

Pn- и+ Rr(ng1>n-< Sn- и+ .(1n q ln-q ) R

n-, и+1 г(п-i,n> t1

Г(п-1,пф ) измененного потока в и 1р и и п,п+1 ин тервалах замера, Па ° с, Пример. Замерялись величины Pn i = 101325; Р„+, = 101225; пробы газовоздушной смеси и определя- 10 лись М „, = 28,68 10 Мп

R = 8,314, определялась плотность газовоздушного потока „ „= 1,2136, Р„,,п, = 1,2030 определялась масса и объем газовоздушной смеси потока

mrt„, „„ = 625,04; Ьч„ „,> „„1=

= 5," Vr n, п,1 = 520 замерялись сп+ с п1 = 16,66, Бп,, „„= 6, Измерялись при изменении скорости движения

Р„, = 101210; P„= 101386; Vn 1 „= 521;

-3 + 25

Б„+, „= 5,2, сп сn 8 84 Мп,п

28,6 ° 10 Уп- (э п < = 8, (Un, и+1 — 18,02 10, Яп-и„= 5,1, с, -t„, Ьйределялся показатель режима движе-. ния газовоздушной смеси ш = 2; определялось общее аэродинамическое сопротивление трения участка замера 35

П t

R = 278 — — ° и-<, n+3 э ш2

Применение предлагаемого способа позволяет достичь улучшения проветри- 40 вания выработок и создание более безопасных условий труда горняков, Формула изобретения

Способ определения аэродинамического сопротивления трения газовоздушному потоку газообильной горной выработки,включающий выбор прямолинейного участка замера, измерение его длины, где и — номера пунктов замера . (n=1,2,3... ), п-1, и+1 — интервал осреднения по координате между и-1 площади сечения, исходной скорости движения .по учас -ку замера газовоздушного потока, статической депрессии, отличающийся тем,что с целью повышения точности определения величины аэродинамического сопротивления трения газовоздушному потоку газообильной выработки путем учета изменяющейся плотности и объема газовоздушного потока.за счет его поглощения и газовыделения, замеряют концентрацию газа в газовоздушном потоке в двух точках участка замера и при различии ее значений размечают пункты замера, замеряют продольные и поперечные высотные отметки пунктов замера, а также аэростатическое давление, температуру, время прохождения газовоздушного потока между пунктами замера, объем выработки между пунктами замера, отбирают в пунктах замера пробы газовоздушной смеси, определяют ее физико-химический состав, молярную массу, удельный вес, плотность, массу газовоздушного потока между пунктами замера, дополнительный объем газовоздушной смеси, скорость движения потока между пунктами замера, затем изменяют скорость движения газовоздушного потока, повышая или понижая ее значение относительно исходной скорости, повторяют замеры скорости движения потока, аэростатического давления в пунктах замера,температуры, замеряют длину начальной и конечной частей участка замера, площади их сечения, время прохождения газовоздушного потока по длине кажцой части участка замера, их объемы, отбирают в пунктах замера пробы газовоздушной смеси, определяют ее физико-химический состав, молярную массу, удельный вес, вязкость, определяют показатель режима движения потока и вычисляют величину аэродинамического

:сопротивления трения газовоздушному потоку участка замера газообильной горной выработки из математического выражения

r(n-i,n ) ) п-, n+ п-1 и+ (и n+1 пунктами замера;

R < „„- аэродинамическое сопро.1 тивление трения газовозyyl душного потока, Па с/м

1509543 (Р

Ррее !

Р

tt-е, ге и аэростатическое давление потока в интервале

n- (и+1 пунктов замера, Па, статическая депрессия газовоздушного потока между п-1 и п+1 пунктами замера, Па, объем газовоздушной смеси в интервале п-1,n+1 пунктов замера, м

9,,. дополнительный объем газовоздушной смеси в интервале п-1,п+1 пунктов замера м .скорость движения газовоздушного потока в интервале п-1,п+1 пунктов замера, м/с — показатель режима движения потока в интервале пунктов замера п-1,n+1, при m=1 режим движения ламинарньп, m=2 турбулентный, 1 (m < 2 промежуточный. r(tt-. l

R г(ее- е, tt+ t ) t (tt-<,ее ее1 газовая постоянная смеси газов в начальном и-1 пункте и в интервале п-1, n+1 пунктов замера 10 соответственно, Дж/(кг К)„"

r(tt-t,tt« j И-е

Т

tt-е (+ .температура смеси газов в начальном п-1 пункте и в интервале п-1,n+ ( пунктов замера соответственное К9 площадь сечения участка в интервале п-1, п+1 пунктов замера, м, U б-! еее е1

tI-t е)е \

i.

1 ее+е

Т и „ - длина участка выработки .между и+1 и п-1 пунктами замера, м;

Составитель С.Грохин

Техред M.Õîäàíè÷, Редактор Л. Зайцева (Корректор Л. Бескид

Заказ 5780/29 Тираж 410 Подписное

БН(ЯШИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 ее tf

Производественно-издательский комбинат Патент, r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101