Кумыкова Т.М. Водоотливные, вентиляторные и пневматические установки

Подождите немного. Документ загружается.

где А – расход ВВ (взрывчатых веществ) за один цикл взрывания, кг;

В – количество ядовитых газов, выделившихся из 1 кг ВВ, согласно ЕПБ

В = 0,04 м

/кг /5/;

Т – время проветривания, с;

- допустимая концентрация ядовитых продуктов взрыва, %. При

Т=1800 с

=0,008%, при Т1800 с

=0,0016%.

Потребное количество воздуха принимают по максимальному значению

из полученных результатов. Причем необходимо учитывать категорию шахты

по газу (таблица 3). Тогда количество воздуха Q

ЗАБ

, м

/мин, определяется по

формуле /10/

zAqQ

cЗАБ



, (3)

где q – норма воздуха на тонну суточной добычи, м

/мин (таблица 3);

– суточная добыча по участку, т;

z – коэффициент запаса воздуха, учитывающий утечки воздуха через

выработанное пространство, неравномерность газовыделения в шахте (z =

1,451,5).

Таблица 3 – Категория шахты в зависимости от ее газообильности

Категория шахт по газу

Относительная

газообильность шахты,

/т

Норма воздуха на 1 т

суточной добычи

шахты, м

/мин

I до 5 1,0

II от 5 до 10 1,25

III от 10 до 15 1,5

Сверхкатегорийные свыше 15 не менее 1,5

Величину депрессии h, Па, подсчитывают:

а) при движении воздуха по трубопроводу

gkQRh

уЗАБТР



, (4)

где k

– величина утечек воздуха, равная 1,051,1;

ТР

– сопротивление трубопровода длиной 100 м;

L – длина трубопровода, м;

g – ускорение силы тяжести, м/с

;

ЗАБ

– количество воздуха, м

/с.

Сопротивление трубопровода R

ТР

на прямом участке в зависимости от

типа и диаметра труб

100

ТР



где R

100

- сопротивление трубопровода длиной 100 м (определяется по

таблице 4);

б) при движении воздуха по горной выработке

ЗАБ









, (5)

где  - коэффициент аэродинамического сопротивления выработки, кгс

/м

;

принимается в зависимости от состояния выработки, например,

=0,00050,0006 – для штреков правильной формы без подрывки;

=0,00070,0008 – для штреков с подрывкой; для загроможденных

выработок  принимают больше на 0,00010,001 кгс

/м

;

Р – периметр выработки, м;

S – площадь поперечного сечения выработки, м

Таблица 4 – Сопротивления участка трубопровода длиной 100 м

Вентиляционный

трубопровод

100

при диаметре трубопровода, мм

300 400 500 600 700 800 900 1000

Металлические 100 22,8 5,8 2,5 1,1 0,6 0,3 0,16

Матерчатые 128 31,0 10,0 4,0 1,8 0,9 0,5 0,3

Текстовиниловые 56 10,8 3,3 1,2 0,5 0,25 0,13 0,08

Тип трубопровода (жесткий или гибкий) выбирают, исходя из

принятого способа проветривания (всасывающего, нагнетательного), условий

транспортирования и монтажа, требований эксплуатации.

Диаметр трубопровода принимают минимальный, чтобы скорость

движения воздуха в нем не превышала 1015 м/с /1/. Поэтому после

предварительного выбора диаметра трубопровода и определения депрессии,

проверяют диаметр вентиляционной трубы по допустимой скорости

движения воздуха по формуле

ЗАБ





 1015 м/с, (6)

где F

– сечение трубопровода, м

, (





. Здесь R - -радиус

трубопровода, м).

Если условие не выполняется, то принимают трубопровод большего

диаметра и пересчитывают депрессию.

2. Выбор наиболее выгодного типа вентилятора производят по его

индивидуальной характеристике, приводимой в каталогах завода-

изготовителя. Рабочая точка вентилятора на его характеристике должна

находиться в области экономичной (

СТ

 0,6) и устойчивой (h  0,9 (h

MAX

)

работы.

К задачам 3,4

Условие задачи: рассчитать трубопровод насосной установки.

При расчете трубопровода устанавливаются внутренний диаметр и

толщина труб, а также величина потерь напора в трубопроводе.

Внутренний диаметр нагнетательного трубопровода d

, м, определяется

по формуле

3600







, (7)

где Q – расход воды через трубопровод, м

/ч;



- скорость воды в трубопроводе, м/с. Обычно в нагнетательном

трубопроводе



=22,5 м/с, во всасывающем



=0,91,2 м/с /7/.

В соответствии с полученным значением d

выбирают трубы по

таблице А.1 (приложение А).

Толщина стенок труб выбирается по таблице А.1 (приложение А) в

зависимости от давления воды в трубопроводе Р

МАХ

, МПа, определяемого по

формуле

 

HMAX

HP  115.011.0

, (8)

где Н

– геометрическая высота нагнетания, м.

Потери напора в трубопроводе от сопротивлений на прямом участке

составляют









, (9)

где  - коэффициент сопротивления, зависящий от шероховатости

внутренней поверхности труб, принимается для шахтных условий  = 0,03;

- длина прямых участков трубопровода одинакового диаметра, м;

g – ускорение силы тяжести, м/с

Потери напора в приемном клапане и сетке h

К.С

, задвижке h

, обратном

клапане h

О.К

, тройнике h

и в конусных переходах h

К.П

определяются по

формуле







, (10)

где



- коэффициент местных сопротивлений.

Коэффициент сопротивлений в приемном клапане и сетке принимается

при диаметре всасывающего трубопровода 0,3 м равным



К.С

= 3,7, при 0,5 м



К.С

= 2,51; в тройнике



= 2; в задвижке при открытии ее на четверть



17, на половину



= 2,06, на три четверти – 0,26; в обратном клапане при

угле открытия 3040



О.К

=3014 и 5060



О.К

=9,63,2; в конусных

переходах при переходе на трубы большего диаметра



К.П

= 1; при обратном

переходе и угле конусности 1015



К.П

= 0,5, при 2030



К.П

= 0,60,7 /7/.

Общие потери напора в трубопроводе насосной установки

  



НМНППMПП

hhhhh

....

, (11)

где

ПП

НП

- потери напора на прямом участке соответственно

подводящего и напорного трубопроводов, м;



ПМ



НМ

- суммарные потери напора на местные сопротивления

подводящего и напорного трубопроводов, м.

К задачам 5,6

Условие задачи: через группу последовательно соединенных выработок

проходит воздух в количестве Q м

/с. Подсчитать общую депрессию,

аэродинамическое сопротивление и эквивалентное отверстие

последовательного соединения, если сопротивление отдельных выработок

составляет: R

, R

и R

кгс

/м

Общая депрессия h

ПОСЛ

, Па, последовательного соединения выработок

равна сумме депрессий всех входящих в него выработок:

nПОСЛ

hhhhh  ...

321

, (12)

где h

, h

,…h

– депрессия последовательно соединенных выработок.

Депрессия h отдельной протяженной выработки подсчитывается по

формуле (5) (см. задачи 1,2). Но поскольку в условии данной задачи уже

заданы сопротивления отдельных выработок, то депрессию каждой

выработки можно определить по формуле

gQRh 

, (13)

где g – ускорение силы тяжести, м/с

Общее аэродинамическое сопротивление последовательного

соединения

RRRRR  ...

321

, (14)

Эквивалентные отверстия

, м

, отдельных выработок находим по

формуле

a  19.1

, (15)

где Q – количество воздуха, проходящее через выработку,м

/с;

h – депрессия данной выработки, Па.

Общее эквивалентное отверстие последовательного соединения А, м

находят из выражения

...

1111

aaaaA



, (16)

где

,…

– эквивалентное отверстие отдельных выработок.

К задачам 7,8

Условие задачи: воздух в количестве Q,м

/с, поступает по уклону

(рисунок 1), аэродинамическое сопротивление которого R

, кгс

/м

. Затем

при входе в штрек (пункт В) воздух разветвляется на два крыла пласта и,

омыв забои, по вентиляционным штрекам направляется к вентиляционному

ходку, аэродинамическое сопротивление которого R

и далее по нему

поступает в воздухоотводящую выработку. Сопротивление остальных

выработок (в кг с

/м

) : откаточных штреков – R

и R

; очистных забоев – R

и R

; вентиляционных штреков – R

и R

Подсчитать: общее аэродинамическое сопротивление рассматриваемой

сети, общую депрессию, эквивалентное отверстие сети и принять

распределение количества воздуха q

и q

, м

/с, проходящего по каждому

крылу (ветви).

1. Прежде всего подсчитываем аэродинамическое сопротивление ветвей

параллельного соединения:

сопротивление левой ветви

сопротивление правой ветви

432

RRRR

ПР



2. Найдем общее сопротивление

параллельного соединения, как бы заменив обе

ветви одной фиктивной выработкой,

эквивалентной им по сопротивлению.

Общее аэродинамическое сопротивление параллельного соединения

ПАР

всегда меньше сопротивления любой его ветви и определяется из

выражения

nПАР

RRRR

...

111



Рисунок 1 – Схема к задаче

Если имеются всего две параллельные ветви, то формула упрощается

































ПАР

. (17)

3. Теперь рассматриваемую сеть можем представить как

последовательное соединение и найти общее аэродинамическое

сопротивление по формуле (14)

RRRR

ПАР



4. Количество воздуха по ветвям параллельного соединения принимаем

равным, т.е.

qq 

5. Общую депрессию сети можно подсчитать следующими способами:

gQRh 

 

gQRqRQRh

ЛЕВ



6. Подсчитаем эквивалентное отверстие А, м

, рассматриваемой сети по

формуле

A  19.1

. (18)

К задачам 9, 0.

Условие задачи: подсчитать количество воздуха для проветривания

лавообразной выработки после взрывных работ и скорость движения

воздухапри следующих данных:

S – поперечное сечение лавообразной выработки, м

;

- длина выработки от места взрыва до ее сопряжения с

вентиляционной выработкой, м;

В – количество взрывчатых веществ за одно взрывание, кг;

ПР

– время проветривания, мин.

Произвести ориентировочный выбор вентилятора и определить

мощность его двигателя.

1.Для лав или лавообразных выработок количество воздуха для

проветривания после взрывных работ Q, м

/мин, подсчитывается по

формуле /10/

ПР

LSB

Q  5.25

(19)

2. При этом скорость движения воздуха



, м

/с составит







3. Депрессия h, Па, определяется для отдельной протяженной

выработке по формуле (5) (см. задачу 1,2) или подсчитывается по формуле









, (20)

где  - коэффициент сопротивления трения или коэффициент трения, кгс

. В расчетах принять =0,00070,0008 кгс

/м

4. Периметр выработки трапециевидной формы поперечного сечения с

достаточной для практики точностью может быть принят равным

SP  16.4

. (21)

5. Эквивалентное отверстие A

,м

, на которое фактически работает

вентилятор местного проветривания, можно определить по формуле



 19.1

где Q, м

/с; h, Па.

6. Для подбора вентилятора нужно определить требуемый диаметр его

рабочего колеса D,м, который ориентировочно можно найти из выражения

44.0

D 

По подсчитанным величинам требуемого количества воздуха,

депрессии и диаметра рабочего колеса по справочникам ориентировочно

подбирается вентилятор.

7. Мощность двигателя вентилятора N, кВт, определяется по формуле







1000

, (22)

где h - статическое давление (депрессия), Па;

Q – подача вентилятора, м

/с;



- к.п.д. вентилятора (при подсчитанных значениях Q и h.

3 КУРСОВАЯ РАБОТА

3.1 Задание на курсовую работу

Темами задания на курсовую работу являются: «Расчет и выбор

электромеханического оборудования главной водоотливной установки»,

«Расчет и выбор электромеханического оборудования главной

вентиляторной установки», «Расчет и выбор электромеханического

оборудования стационарной компрессорной установки».

Исходные данные выдаются по таблице Б.1 (приложение Б) в

соответствии с двумя последними цифрами шифра зачетной книжки.

В работе решаются следующие общие вопросы:

- выбор наиболее выгодного типа и числа машин (вентиляторов,

насосов, компрессоров), а также двигателей к ним;

- расчет внешней сети на которую работает машина (системы горных

выработок, водоотливного трубопровода, воздухопроводной сети);

- установление способа регулирования и выполнение расчетов,

связанных с регулированием рабочих режимов машин;

- выбор пускорегулирующей аппаратуры, аппаратуры управления и

средств контроля.

3.2 Объем курсовой работы

В курсовую работу входит расчетно-пояснительная записка объемом

25-30 страниц формата А4 (210х297) и графическая часть, включающая 1,5-2

листа формата А1 (594х841).

Пояснительная записка должна содержать:

- титульный лист;

- задание;

- реферат;

- содержание;

- введение;

- расчет и выбор оборудования;

- меры безопасности при эксплуатации стационарных установок

шахт;

- заключение;

- список литературы;

- приложение (если они есть).

На листах графической части по заданию преподавателя могут быть

представлены:

а) при расчете главной водоотливной установки:

1) схема водоотливной установки;

2) схема заливки насоса;

3) график определения рабочего режима насоса;

4) расположение оборудования насосной установки в выработке;

5) общий вид водоотливной установки;

6) сборочный чертеж насоса;

7) схема направляющего аппарата;

б) при расчете главной вентиляторной установки:

1) общий вид установки с вентиляторами;

2) сборочный чертеж вентилятора;

3) рабочее колесо центробежного вентилятора;

4) ротор осевого вентилятора;

5) схема работы вентиляционной установки (всасывающая,

нагнетательная, комбинированная);

6) график определения рабочих параметров системы вентилятор –

сеть;

7) схема внешней сети вентиляционной установки;

8) схема реверсирования воздушной струи в шахтной

вентиляционной установке главного проветривания (для

установок с центробежными вентиляторами);

9) схема расположения реверсивных и переключающих устройств

рудничной вентиляционной установки с осевыми вентиляторами;

в) при расчете стационарной компрессорной установки:

1) общий вид компрессорной установки;

2) сборочный чертеж компрессора;

3) противопомпажная защита центробежного компрессора;

4) регулятор производительности центробежного компрессора;

5) вспомогательное оборудование компрессоров;

6) системы смазки компрессоров.