ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОЧИХ ПАРАМЕТРОВ ВЕНТИЛЯТОРА МЕСТНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ
Приведен аналитический метод расчета рабочих параметров вентиляторов местного проветривания, позволяющий определять количество воздуха и депрессию в конце воздухопровода, противоположному очистному забою.
Проветривание тупиковых выработок можно обеспечить различными способами, каждый из которых предполагает наличие источника движения воздуха и воздухопровода. В зависимости от типа источника движения воздуха, местное проветривание может осуществляться с помощью диффузии, при помощи сжатого воздуха, с использованием общешахтной депрессии, с помощью вентиляторов или эжекторов.
Если известно необходимое количество воздуха в очистном забое (
), длина (L), диаметр (d) и аэродинамические
характеристики воздухопровода можно определить рабочие параметры вентилятора,
т.е. производительность вентилятора (
) и депрессию вентилятора (
), по которым можно выбрать вентилятор, способный обеспечить
проветривание тупиковых забоев.
Когда в воздухопроводе отсутствуют утечки воздуха, производительность
вентилятора равна расчетному количеству воздуха, необходимого для проветривания
забоев (
), а давление вентилятора
вычисляется по формуле (1)
,
(1)
где L —
общая длина выработки, м; 
— удельное аэродинамическое сопротивление воздухопровода, Кm /м; 
— необходимое количество воздуха для проветривания забоя,
м3/с.
Практически, воздухопровод нельзя сделать совершенно герметичным, поэтому производительность вентилятора должна быть больше, на величину утечек воздуха. Одновременно и депрессия вентилятора будет зависеть от потерь производительности вентилятора.
Так как потери производительности трудно определить, в технической литературе существует много методов вычисления рабочих параметров вентилятора: метод Воронина, метод Бертарда, метод CCSM Петрошань.
В основу метода Воронина положена теория линиарного изменения потерь вдоль
воздухопровода. Согласно этому методу, рабочие параметры вентилятора
(
) и (
) вычисляются по формулам (2) и
(3)
; (2)
,
(3)
где р — коэффициент потерь воздуха, который вычисляется по формуле (4)
,
(4)
где l —
длина секции воздухопровода, м; 
— полное сопротивление воздухопровода, Кm
; К0 — единичный коэффициент потерь количества воздуха; d — диаметр секции
воздухопровода, м.
Этот метод вычисления не учитывает разности давлений на потери воздуха.
Метод Бертарда использует способ приблизительного схождения и предлагает для расчета рабочих параметров формулы (5) и (6):
; (5)
,
(6)
где 
— потери давления при
отсутствии потерь воздуха, мм вод. ст. (вычисляется по формуле (7));
— коэффициенты потерь,
которые характерны для воздухопровода; a — коэффициент,
который зависит от вида воздухопровода (a =2 для
металлического воздухопровода и a =1,7 для
прорезинового воздухопровода).
.
(7)
Способ CCSM Петрошань [1], основан на зависимости между аэродинамическими характеристиками воздухопроводов и отношением производительности вентилятора и количеством воздуха, поступающего в очистной забой. В соответствии с этой зависимостью параметры для выбора вентиляторов вычисляются по формулам (8) и (9):
; (8)
.
(9)
Коэффициент р — это отношение производительности вентилятора
(
) и количества воздуха,
необходимого для проветривания очистных забоев (), который вычисляется по формуле
(10)
,
(10)
где
— полное удельное
сопротивление воздухопровода (вычисляется по формуле (11)), Кm , 
— коэффициент потерь в воздухопроводе длиной (L) к разности давления 1
мм вод. ст. (вычисляется по формуле (12)).
; (11)
.
(12)
Средняя производительность (
) вычисляется по формуле (13):
.
(13)
В связи с тем, что представленные методы не учитывают влияние разности давления на потери воздуха и используют ряд формул для вычисления некоторых параметров [1–4], предлагается метод вычисления рабочих параметров вентиляционной установки местного проветривания. Он основан на аналитических формулах, но некоторые коэффициенты были определены опытным путем в шахтных условиях.
Принимая во внимание, что для проветривания тупиковых забоев, во многих
случаях, не достаточно одного вентилятора, введем следующие понятия:
производительность воздухопровода (
) и депрессия воздухопровода (
). Предлагаемый способ дает возможность вычисления производительности и
депрессии в конце воздухопровода, противоположному тупиковому забою.
Из рисунка 1 видно, что производительность перед первым секционным
соединением будет равняться количеству воздуха, необходимого для забоя, после
первого соединения между секциями воздухопровода производительность будет
(
), после второго соединения
будет (
) и, соответственно, после
n-го
соединения производительность и будет производительностью воздухопровода
(
), которая дана формулой
(14):
,
(14)
где
— количество воздуха,
необходимое для очистного забоя, м3/с; k — коэффициент потерь воздуха в соединении;
n —
количество соединений, которое вычисляется по формуле (15):
,
(15)
где l — длина секции воздухопровода, м; L — длина воздухопровода, м.
Потери давления по всему воздухопроводу () будут даны суммой частичных потерь давления в секциях воздухопровода,
которые соединены последовательно:
.
(16)
Если вынести за скобки произведение 
, получим формулу (17):
.
(17)
После преобразования получим формулу для определения давления (
):
,
(18)
где Ro — удельное аэродинамическое сопротивление, Кm /м.
Коэффициент потерь воздуха в соединении (k) вычисляется по формуле:
,
(19)
где 
— число соединений между
точками i
и j вдоль
воздухопровода; 
— количество воздуха в точке i, м3/с; 
— количество воздуха в точке j, м3/с.
Предлагаемый метод расчета, в отличие от представленных в работе [1–4] обладает более широкими возможностями контроля, что облегчает проектирование и повышает безопасность работы вентиляторов местного проветривания. Он дает возможность определить аналитически количество воздуха и депрессию в конце воздухопровода, противоположному очистному забою. Коэффициент потерь воздуха в соединении (k), может быть определен в условиях шахты, если известно состояние воздухопровода, вид соединения и способ герметизации.
Библиографический список
1. Бэлтэрецу Р. и др. Вентиляция и безопасность труда в шахте. — Бухарест: Техническое издательство, 1970. — 157с.
2. Бэлтэрецу Р. и др. Практическое пособие для проектирования и проверки устройств местного проветривания. — Бухарест: Техническое издательство, 1987. — 95с.
3. Матей И. Вентиляция и безопасность работы в шахтах. Технический институт. Петрошань. 1991. — 98с.
4. Теодореску К. и др. Вентиляция шахт. — Бухарест: Техническое издательство, 1980. — 128с.
© Бэнчилэ А.Н., 1999.