Автобиография

     Руc •  Укр •  Анг

  Реферат

     Руc •  Укр •  Анг

  Библиотека

  Ссылки

  Отчет о поиске

  FCE

  ДонНТУ

  Портал магистров

      На фоне все возрастающего спроса на калийные удобрения и увеличения объемов добычи руды актуальной остается задача обеспечения всех добычных участков рудника требуемым (расчетным) количеством воздуха. В связи с этим на большинстве калийных рудников внедрены и активно применяются подземные вспомогательные вентиляторные установки (ПВВУ), позволяющие перераспределять шахтные вентиляционные потоки между рабочими зонами добычных участков.
     Как правило, такие установки монтируются после разработки проектной документации участками вентиляции, которые не имеют возможности расчета вентиляционной сети и определения оптимальных параметров и характеристик вентиляторных установок, что приводит к образованию неучтенных и неконтролируемых рециркуляционных потоков и контуров.
     Главная опасность неконтролируемого рециркуляционного проветривания заключается в повышении уровня загазованности в рабочей зоне при возникновении аварийных (пожар, внезапный выброс и т.д.) ситуациях. Для того чтобы предотвратить повышение уровня загазованности выше предельно допустимых концентраций (ПДК) в системах, где уже присутствуют рециркуляционные потоки, необходимо четко определять границы и зоны влияния существующих ПВВУ.
     А при организации рециркуляционного проветривания выполнять не только расчет воздухораспределения, но и расчет процессов распространения газовых примесей по выработкам вентиляционной сети с учетом газовой обстановки калийных рудников. Также сетевая газодинамическая задача должна решаться при оценке аварийных (пожар, внезапный выброс и т.д.) ситуаций, особенно при наличии рециркуляционных потоков, с целью выбора оптимальной стратегии и тактики ликвидации аварии, когда в процессе принятия решения должны быть максимально учтены последствия для всей вентиляционной сети рудника.
     Существуют различные способы математического моделирования и расчета процессов распространения газовых примесей по выработкам вентиляционной сети, отличающиеся друг от друга степенью детальности физической модели массопереноса. С максимальной степенью детальности, в наиболее общей трехмерной постановке, данная задача была сформулирована в работах А.Е. Красноштейна и Г.З. Файнбурга [1].
     Итоговые математические зависимости представляют собой совокупность систем нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных для каждой ветви графа сети, численное решение которых в целом для вентиляционных сетей реальной сложности и размерности не представляется возможным. Существует несколько более простых расчетных моделей переноса газа, получающихся упрощением базовой модели для тех или иных условий проветривания.
     В данной статье рассматривается численное моделирование распространения газовой примеси по выработкам на базе одной из таких упрощенных моделей – модели идеального вытеснения. В рамках этой модели диффузия газа отсутствует, а смешивание потоков воздуха и выравнивание концентраций газа происходят мгновенно в узлах сети.
     Подобный подход правомерен при соблюдении двух условий:
     1) скорость движения воздуха значительно больше, чем скорость турбулентной диффузии, что позволяет пренебречь диффузионным переносом газовой примеси;
     2) длина выработок значительно больше их поперечного размера, что является условием корректности одномерной постановки задачи, в рамках которой работает модель идеального вытеснения.
     Условия эти выполняются не всегда, и при их несоблюдении для проведения численных расчетов должны использоваться другие упрощенные модели. Например, для коротких выработок применяется модель идеального смешения, а для протяженных выработок с медленно движущимся воздухом — одномерные модели диффузии и дисперсии, учитывающие процесс турбулентной диффузии газовой примеси.
     Для описания распространения газа по выработкам рудника в условиях рециркуляционного проветривания модель идеального вытеснения является наиболее подходящей. Причиной тому является тот факт, что рециркуляция предполагает наличие дополнительных источников тяги, которые обеспечивают интенсивное движение воздуха и поэтому позволяют не учитывать механизм диффузии газовой примеси на фоне переноса ее воздухом. К тому же предполагаемая степень детальности описания эволюции газораспределения в руднике является достаточно крупной, т.е. исследуется, как меняется концентрация газа усреднено по сечениям и длинам выработок с течением времени. Для получения более детальной информации о распределении концентрации газа внутри некоторых выработок (большого сечения, тупиковых, с большим аэродинамическим сопротивлением) необходимо учитывать процесс диффузии.
     Разработанное на основе модели идеального вытеснения программное обеспечение для ПВК «АэроСеть» позволяет отслеживать распространение газа и изменение его концентрации в сложных вентиляционных сетях произвольной топологии с любым количеством источников тяги, возможных газовыделений и рециркуляцией произвольной сложности [2].
     С целью анализа сложившейся ситуации воздухораспределения на руднике БКПРУ?4 при проведении плановой воздушно?депрессионной съемки сотрудниками лаборатории аэрологии и теплофизики создана расчетная вентиляционная сеть, состоящая из 500 ветвей и включающая в себя пять ПВВУ. Все установленные ПВВУ создают рециркуляционные потоки в пределах рабочих панелей в объеме 10-50% от своей производительности.
     После разработки вентиляционной сети рудника и внесения в нее всех источников тяги и газовыделений в рабочих зонах был выполнен расчет газораспределения. Для расчета газораспределения каждая ветвь сети должна иметь ненулевые длину и площадь сечения, а также рассчитанный расход воздуха. В противном случае расчет газораспределения будет невозможен.      После проведенного расчета просматривались концентрации газов в различных контурах и ветвях,с помощью окна свойств соответствующей ветви и закладки «Загазованность» (см. рис.1).
     Просмотр результатов возможен в двух режимах, выбирающихся с помощью кнопок радиогруппы «Построение эпюры загазованности».
     Первый режим — «по времени расчета» — позволяет выбирать с помощью трекбара (ползунка), расположенного над графиком, любое место вдоль оси выработки, т. е. на нужном пользователю расстоянии. При этом график будет отображать изменение концентрации газа в этой точке в течение всего времени расчета (как и показано на рис.1).      Второй режим — «по длине ветви» — позволяет строить эпюру загазованности выработки в любой момент времени (выбирается трекбаром) вдоль всей длины выработки. Как в первом, так и во втором режиме, по оси ординат откладываются концентрации газовой примеси в %. На рисунке 1 представлены результаты расчета газораспределения в ветви.

Рисунок 1 – Просмотр результатов расчета газораспределения в ветви
     Расчеты показали, что подача свежего воздуха в рабочую зону может быть уменьшена за счёт частичного повторного использования отработанного воздуха, компенсирующего это уменьшение без угрозы превышения ПДК вредных газов. В связи с несоизмеримостью масштабов отдельной рабочей зоны и рудника в целом снижение потребления электроэнергии ГВУ в результате уменьшения подачи воздуха в рудник будет больше, чем потребление электроэнергии вентилятором местного проветривания, обеспечивающим рециркуляцию, что и является обоснованием экономичности рециркуляционного проветривания.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
     1. А.с. 2006612154. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ «АэроСеть». / Круглов Ю.В., Казаков Б. П., Левин Л.Ю., Исаевич А. Г., Шалимов А. В.
     2. Красноштейн А.Е. Диффузионно?сетевые методы расчета проветривания шахт и рудников. / Красноштейн А.Е., Файнбург Г.З. – Екатеринбург, 1992.

Автобиография

Руc •  Укр •  Анг

Реферат

Руc •  Укр •  Анг

Библиотека

Ссылки

Отчет о поиске

FCE

ДонНТУ

Портал магистров