Работа 13. Определение аэродинамических параметров модели

Цель работы: закрепление навыков измерения депрессии, практическое определение аэродинамических параметров системы выработок, изучение взаимосвязи между ними, построение аэродинамической характеристики сети выработок.

Общие сведения

К основным аэродинамическим параметрам выработки или сети выработок относятся: расход воздуха Q, депрессия h, расходуемая на преодоление всех видов сопротивления сети выработок движению воздуха ( h = h _сопр), сопротивление этой сети R, эквивалентное отверстие А, пропускная способность К, вентиляционная (аэродинамическая) характеристика, полезная мощность N, затрачиваемая на проветривание. Размерность названных параметров в зависимости от принимаемой системы единиц указана в табл.2.

На действующей шахте или на модели параметры Q и h можно измерить. Тогда остальные параметры могут быть получены расчетным путем по следующим формулам:

R = h / Q ² ; (50)

A = 1,19 Q / h ^0,5 (если h выражено в Па) ; (51)

A = 0,38 Q / h ^0,5 (если h выражено в мм вод. ст.) ; (52)

K = Q / h ^0,5 ; (53)

N = Q h (54)

При проектировании вентиляционной сети определяют расчетным путем параметры Q и R и по ним рассчитывают остальные параметры:

h = R Q ² ; (55)

A = 1,19 / R ^0,5 (если R выражено в H с ² / м ⁸ (56)

A = 0,38 / R ^0,5 (если R выражено в кгс с ² / м ⁸ , т.е. в кμ); (57)

K = 1 / R ^0,5 ; (58)

N = h Q = R Q ³ ; (59)

Характеристика выработки или системы выработок представляет собой график зависимости депрессии от расхода воздуха, т.е. h = ƒ(Q).

Для выработки (или системы выработок) с турбулентным движением воздуха и известным сопротивлением R характеристика строится следующим образом: в уравнение h = RQ² подставляют произвольные значения Q и вычисляют соответствующие им значения h, полученные результаты изображают графически (см. рис.14).

Объектом исследования в этой работе служит вся система выработок модели от входа в модель (точка 0) до точки 8.

Уравнение Бернулли (8) применительно к участку 0-8 можно представить в виде

h _{с т 0-8} + h _{с к 0-8} = h _{с о п р 0-8} = h; (60)

Это уравнение служит исходным для расчета аэродинамических параметров модели.

План работы

1. Освежите теоретические знания об аэродинамических параметрах горных выработок.

2. Изучите общие сведения к работе.

3. Подготовьте табл.3.

4. Исследуйте верхнюю ветвь модели. Для этого при полностью закрытом шибере 1 и полностью открытом шибере 2 одновременно (двумя приборами) или последовательно (одним прибором) измерьте статическую депрессию на участках 0-1 h _{с т 0-1} и 0-8

h _{с т 0-8} . Исходные данные и результаты замеров занесите в табл.3.

5. Исследуйте нижнюю ветвь модели. Для этого при полностью закрытом шибере 2 и полностью открытом шибере 1 одновременно (двумя приборами) или последовательно (одним прибором) измерьте статическую депрессию на участках 0-1 h _{с т 0-1} и 0-8 h _{с т 0-8}. Исходные данные и результаты замеров занесите в табл.3.

6. Исследуйте модель в целом (обе ее ветви). Для этого измерьте статическую депрессию на участках 0-1 h _{с т 0-1} и 0-8 h _{с т 0-8} , а также скоростную депрессию h _{ск 7-6} в точках 6 и 7. При этих измерениях оба шибера 1 и 2 должны быть полностью открыты и воздух должен двигаться по обеим ветвям. Результаты измерений также занесите в табл.3.

7. Для верхней, нижней ветви и модели в целом по результатам выполненных в пунктах 4, 5, 6 замеров определите:

-количество воздуха Q, поступающего в коллектор модели (формулы 22 и 23);

-среднюю скорость движения воздуха в сечении, где расположена точка 8 (формула 28);

-величину скоростной депрессии h _{ск 0-8} на участке 0-8 (формула 41);

-полную величину депрессии h на участке 0-8 (формула 60).

8. Для двухструйного параллельного соединения, когда открыты оба шибера (см. пункт 6) определите:

-скорость движения воздуха в точке 7 (формула 16);

-расход воздуха в нижней ветви модели (формула 48);

-расход воздуха в верхней ветви модели (формула 49);

9. Выберите систему единиц и по формулам (50) – (54) рассчитайте значения аэродинамических параметров для верхней, для нижней ветви и для всей модели в целом. Проконтролируйте правильность выполненных расчетов по формулам (55) – (59).

10. Исходные данные и результаты расчетов сведите в табл. 17.

11. Постройте аэродинамические характеристики верхней ветви, нижней ветви, модели в целом (рис. 14).

12. Нанесите точки режимов работы вентилятора при работе на каждую ветвь и модель в целом (точки А, Б, В рис.14). Соединив их, построите характеристику вентилятора (кривая 4 рис.14)

Таблица 17

Исследуемый объект модели	Величина депрессии				Аэродинамические параметры
	h ст 0-1	h ск 6-7	h ст 0-8	h ск 0-8	h	Q	R	A	K	N
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Верхняя ветвь						Q в
Нижняя ветвь						Q н
Модель в целом						Q

13. Оформите и защитите отчет.

Рис. 14. Характеристика верхней ветви (1), нижней (2), модели в целом (3) и вентилятора (4); А,Б,В - режимы работы вентилятора.

Контрольные вопросы

1. Какие виды сопротивления учитывает показатель R?

2. От каких факторов зависит величина сопротивления R?

3. Каковы причины различия величины сопротивления модели и ее ветвей?

4. Каковы причины различия расхода воздуха в модели в целом и в ее ветвях?

5. Что такое эквивалентное отверстие и что оно характеризует?

6. От каких факторов зависит величина эквивалентного отверстия?

7. Что характеризует пропускная способность выработок?

8. Чем обусловлено различие величины депрессии h в ветвях модели?

9. Что такое характеристика выработки или сети выработок?

10. Как и почему будет меняться расход воздуха на входе в модель и в ее ветвях, если прикрывать шибер 2?

11. Чем отличаются характеристики верхней, нижней ветви и модели в целом?

12. Как можно менять сопротивление модели в целом и ее ветвей?

13. Как меняется крутизна характеристики при увеличении сопротивления выработок?

14. Как зависит расход энергии на проветривание от сопротивления шахты; от величины эквивалентного отверстия; от пропускной способности?

15. Объясните различие знаков скоростной депрессии h _{ск 7-6} и h _{ск 0-8}.