Трофимов В.О. (канд. техн. наук, ДонНТУ), Кавєра О.Л. (канд. техн. наук, ДонНТУ), Бєлоумцева Д.С. (магістр, ДонНТУ) .

---

Источник:

Вісті Донецького гірничого інституту: Всеукраїнський науково-технічний журнал гірничого профілю/ Донецьк: ДонНТУ, 2011. — №1, С.237-240.

---

Стаття присвячена питанню регулювання розподілу повітря в окремих частинах вентиляційної мережі шахти.

Питання розподілу повітря у вентиляційній мережі пов’язані з регулюванням або впливом природних і штучних чинників на режим вентиляції окремих частин шахти. Вирішення цих питань потребує вивчення загальних закономірностей які діють у вентиляційній мережі.

Розглянемо закономірності зміни витрат повітря на прикладі паралельного з’єднання з двох гілок. Для цього використаємо графоаналітичний метод [1].

Припустимо, що обидві гілки паралельного з’єднання мають однаковий опір (r₁=r₂), а режим вентиляції кожної з них визначають координати точки А (рис. 1). Режим вентиляції усього паралельного з’єднання визначає точка (В) пересікання аеродинамічної характеристики (лінія rп) з приведеною характеристикою паралельного з’єднання (лінія 1).

,

Рис. 1 — Визначення режимів вентиляції паралельного з’єднання

Уявімо собі, що опір однієї з гілок паралельного з’єднання підвищився з r₁ до нескінченності (виробка перекрита щільною перемичкою негативне регулювання). В цьому випадку опір паралельного з’єднання підвищиться з rп до r_п=r₂, а режим вентиляції гілки r₂ (і відповідно паралельного з’єднання) будуть визначати координати точки С (h₂, Q₂) перетину аеродинамічної характеристики цієї гілки (лінія r₂) з приведеною характеристикою паралельного з’єднання.

Аналіз змін витрат повітря показує, що витрата повітря паралельного з’єднання зменшилася (-) на Q_п (різниця Q_п-Q_п дорівнює відрізку DВ), а витрата повітря в гілці R₂ підвищилася (+) на Q₂ (різниця Q₂-Q₂ дорівнює відрізку АD).

Порівняння зміни витрат повітря в паралельному з’єднанні (Q_п), в гілці-регуляторі (Q₁=Q₁) і в гілці-об’єкті регулювання (Q₂) дозволяє стверджувати, що найбільша зміна витрати повітря відбулася в гілці-регуляторі (Q₁) і, одночасно, зміна витрати повітря в об’єкті регулювання (Q₂) буде більша ніж зміна витрати повітря в паралельному з’єднанні (Q_п)

Q₁>Q₂>Q_п. (1)

Цей висновок не суперечить властивості вузла вентиляційної мережі [1], але викликає питання: чи повсякчас зберігається ця закономірність? Можливо при зміні опорів гілок паралельного з’єднання зміниться і характер розподілу повітря в цьому з’єднанні?

Виконаємо таку ж саму побудову характеристик в паралельному з’єднанні, але для умов коли аеродинамічний опір обох гілок (R₁=R₂) значно більший (рис. 2) ніж у попередньому випадку. Парабола аеродинамічного опору гілок (лінії R₁, R₂) перетинає приведену характеристику паралельного з’єднання (лінія 1) в точці F. Режим провітрювання гілок (R₁, R₂) і паралельного з’єднання до регулювання (R_П) визначають координати точок N, M.

Порівняння змін витрат повітря (Q₂=N_K=Q_р) в гілці R2 (при підвищенні опору R₁ до R₂) і в паралельному з’єднанні (Q_п=K_M) дозволяє стверджувати, що в цьому випадку зміни витрати повітря в паралельному з’єднанні (Q_п=Q_п-Q₂) будуть більші ніж в гілці-об’єкті регулювання (Q_о=Q₂-Q₂)

Q_п>Q_о. (2)

Отриманий результат (1, 2) дозволяє стверджувати, що при менших опорах гілок регулювання витрат повітря в паралельному з’єднанні більш ефективне. Тобто, відношення Q_п/Q_о буде меншим там, де менші абсолютні опори гілки-регулятора і гілки-об’єкта регулювання (r₁R₁, r₂R₂). Інакше кажучи, чим менше аеродинамічні опори гілки-регулятора і гілки-об’єкта регулювання, тим менше зменшення витрати повітря у паралельному з’єднанні і більше збільшення витрати повітря у об’єкті регулювання.

Результати графоаналітичного аналізу було перевірено за допомогою комп’ютерної моделі паралельного з’єднання (рис. 3, ділянка 3-4).

,

Рис. 2 — Вплив регулювання на режими вентиляції гілок паралельного з’єднання

,

Рис. 3 — Схема комп’ютерної моделі паралельного з’єднання

Аналіз результатів моделювання підтверджує теоретичний аналіз: регулювання розподілу повітря ефективніше в тій вентиляційній мережі, де гілки паралельного з’єднання мають менші абсолютні значення аеродинамічних опорів. Окрім того, вентиляційне збурення, яке виникає у якомусь вентиляційному контурі швидше згасає в мережі з меншими значеннями аеродинамічних опорів гілок паралельних з’єднань. Це видно з порівняння величин Q_п в першій і другій таблицях. Так, при підвищенні опору регулятора в мережі з невеликими опорами величина Q_п змінювалася від 1,64 до 3,03 м³/с, а в мережі з підвищеним опором гілок від 7,47 до 11,62 м³/с.

Висновки

Встановлено нові властивість вентиляційної мережі:

— ступінь регулювання розподілу повітря ефективніший в тій вентиляційній мережі, де гілки паралельного з’єднання мають менші абсолютні значення аеродинамічних опорів;

— вентиляційне збурення, яке виникає у якомусь вентиляційному контурі швидше згасає в мережі з меншими значеннями аеродинамічних опорів гілок.

Перелік літератури:

1. Трофимов В.О, Булгаков Ю.Ф., Кавєра О.Л., Харьковий М.В. Аерологія шахтних вентиляційних мереж. – Донецьк. – 2009. – 87 С.