Геотехнологии. Безопасность жизнедеятельности

Таблица 1

Результаты влияния активного регулятора на величину изменения давления в воздухопроводе

Угол поворота форсунки, град.	Величина изменения давление, Па		Расхождение, %	Величина изменения давление, Па		Расхождение, %	Величина изменения давление, Па		Расхождение, %
	теорет.	экспер.		теорет.	экспер.		теорет.	экспер.
	dф/dТ = 0,015 / 0,25			dф/dТ = 0,02 / 0,25			dф/dТ = 0,025 / 0,25
0	11,24	11,73	4,2	9,56	9,73	1,7	6,03	6,37	5,3
15	10,8	10,06	6,8	9,19	8,72	5,1	5,8	5,85	0,9
30	9,73	9,22	5,2	8,27	7,95	3,9	5,22	5,03	3,6
45	7,95	7,54	5,2	6,75	6,2	8,1	4,26	4,19	1,6
60	5,62	5,03	10,5	4,78	4,52	5,4	3,02	2,85	5,6
75	2,9	2,51	13,4	2,47	2,38	3,6	1,56	1,51	3,2
90	0	0	0	0	0	0	0	0	0

Сравнение полученных экспериментальных результатов с теоретическими расчетами указывает на их удовлетворительную сходимость. Из представленных данных видно, что при углах поворота форсунки до α = 45° погрешность не превышает 10 %. При приближении к углу α = 90° давление, развиваемое активным регулятором, уменьшается и при α = 90° h_ф = 0. Уменьшение влияния регулятора на величину изменения давления связано с изменением структуры потока. В этом случае в зоне работы форсунки в результате реакции стенок происходит разделение воздушного потока на противоположные направления, что соответствует увеличению сопротивления воздухопровода.

С целью определения влияния активного регулятора на вентиляционную систему рассмотрим схему (рис. 2).

Рис. 2. Четырехконтурная расчетная вентиляционная схема

Аэродинамические сопротивления ветвей и количество протекающего воздуха в них для расчетной схемы приведены в табл. 2. Так как в шестой ветви количество протекающего воздуха равно нулю, то для повышения эффективности проветривания данной ветви установим активный регулятор. В качестве активного регулятора выбираем вентилятор местного проветривания ВМ-6м, производительность которого 8 м³/с.

Задачу решаем в следующей последовательности. Вначале определяем величину изменения депрессии ветви при работе активного регулятора. Суммарная величина изменения депрессии при работе активного регулятора с учетом воздействия всасывающего отверстия будет определяться зависимостью

(3)

где 1,2 — коэффициент, учитывающий влияние всасывающего отверстия вентилятора на величину изменения депрессии выработки [3].

В нашем случае параметр d_Т должен соответствовать гидравлическому диаметру заданного сечения выработки, который определяется из выражения d_Т = 4S/C, где С — периметр поперечного сечения выработки, м. Периметр поперечного сечения выработки может быть найден по формуле С = k_ф, где k_ф — коэффициент формы сечения. Согласно [3] для круглого k_ф = 3,54; для арочного k_ф = 3,8; для квадратного k_ф = 4; для трапецеидального k_ф = 4,16. С учетом изложенного, для выработки сечением в свету S = 7 м², d_Т = 4·7/4,16 = 2,54 м.

Средняя скорость потока воздуха на выходе из активного регулятора определяется из условия υ_в=Q_в / S_в, где Q_в — производительность активного регулятора, м³/с; S_в — поперечное сечение выходного отверстия активного регулятора, м², которое определяется по формуле S_в = πd²/4. Диаметр выходного отверстия активного регулятора диаметром с учетом установки конфузора принимаем равным d = 0,5 м. В нашем слу­чае скорость потока воздуха на выходе, при производительности вентилятора 8 м³/с, составит 40,8 м/с. Подставляя исходные данные в формулу (3), находим, что h_в = 1,2 · 1,2 · (0,5/2,54)² · 40,8² · 1 = 92,89 Па.

В этом случае система уравнений, описывающая заданную схему с учетом независимых расходов Q₀, Q₁, Q₃, Q₇, имеет вид

Для ее решения используем метод линеаризации по Ньютону. Обозначив поправки к расходам воздуха в ветвях R₀, R₁, R₃ и R₇ соответственно через ΔQ₀, ΔQ₁, ΔQ₃, ΔQ₇, выразим остальные через заданные. Распределение поправок с увязкой по первому закону сетей представлено на рис. 3.

В этом случае система уравнений для определения поправок запишется следующим образом:

После подстановки численных значений сопротивлений ветвей и принятых расходов воздуха, а также приведения подобных система уравнений преобразуется к следующему виду:

Решая данную систему, например методом Гаусса, находим следующие значения поправок к расходам воздуха: ΔQ₀ = 0,00003 м³/с; ΔQ₁ = –0,184 м³/с; ΔQ₂ = 0,18403 м³/с; ΔQ₃ = –1,554 м³/с; ΔQ₄ = –1,738 м³/с; ΔQ₅ = 1,73803 м³/с; ΔQ₆ = 11,19603 м³/с;

ΔQ₇ = –9,458 м³/с; ΔQ₈ = 9,45803 м³/с.

С учетом найденных поправок исправляем принятые расходы воздуха: Q₀ = 50,00003 м³/с; Q₁ = 17,816 м³/с; Q₂ = 32,18403 м³/с; Q₃ = 2,446 м³/с; Q₄ = 20,262 м³/с; Q₅ = 29,73803 м³/с; Q₆ = 11,19603 м³/с; Q₇ = 18,542 м³/с; Q₈ = 31,45803 м³/с.

Для исправленных расходов воздуха проверяем согласно второму закону сетей невязки депрессии по контурам: Δh₁= 13,151 Па; Δh₂=0,918 Па; Δh₃=335,716 Па; Δh₄=341,637 Па.

Полагая, что заданная точность расчетов обеспечивается при |Δh| ≤ 0,01 Па, продолжаем подобным образом определять поправки расходов воздуха к ранее найденным, после пятой итерации невязки депрессии не превышают заданную точность. Итоговые результаты приведены в табл. 2.

Сопоставляя данные по распределению воздуха в сети до работы активного регулятора и при его работе, мы видим, что общее количество воздуха, поступающее в вентиляционную сеть, практически не изменилось. В самой сети в выработках, прилегающих к месту расположения активного регулятора, произошли существенные изменения в распределении расходов воздуха. Так, например, из табл. 2 следует, что в шестой ветви количество протекаемого воздуха увеличилось с 0 до 4,5 м³/с, в седьмой — уменьшилось на 3,8 м³/с, а в восьмой увеличилось на 3,8 м³/с.

Оценивая, в целом, воздействие активного регулятора на характер изменения расходов воздуха, следует отметить, что его влияние будет зависеть от величины изменения давления и места расположения в вентиляционной сети.

Рис. 3. Распределение поправок к расходам воздуха с увязкой по первому закону сетей

Таблица 2

Распределение расхода воздуха в вентиляционной сети

Номер ветви	Распределение расходов воздуха в вентиляционной сети					Невязка депрессии по контурам, Па	Изменение, %
	Rn, Па·с2/м6	до работы активного регулятора		после включения в работу активного регулятора
		Qn, м3/с	RnQn2, Па	Qn, м3/с	RnQn2, Па
0	0,012	50	30	49,96307	29,955	Δh1 = 0,0008 Δh2 = 0,0003 Δh3 = –0,0017 Δh4 = –0,0001	0,07
1	0,4568	18	148	17,91618	146,642		0,46
2	0,138672	32	142	32,04689	142,406		0,14
3	0,375	4	6	3,35126	4,208		16,22
4	0,6405	22	310	21,26744	289,689		3,33
5	0,403063	28	316	28,69563	331,899		2,42
6	2,6913	0	0	4,51665	54,976		100
7	0,07717	28	60,5	24,17898	45,104		13,65
8	0,125	22	60,5	25,78409	83,119		14,68
9	0,24	50	600	49,96307	599,105		0,07

жүктеу 1,98 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: