Выбор типа и диаметра вентиляционного трубопровода

6.  Выбор типа и диаметра вентиляционного трубопровода

Тип вентиляционных труб должен соответствовать площади поперечного сечения и длине выработки. Диаметр вентиляционных труб выбирается из расчёта, чтобы скорость движения воздушной струи по трубопроводу не превышала 20 м/с. Для нагнетательного вентилятора принимаем текстовинитовые гибкие вентиляционные трубы. Их главное достоинство – небольшая масса и невысокое аэродинамическое сопротивление.

Принимаем для нагнетательного вентилятора трубы из прорезиненной ткани (тип МУ) диаметром 0,4 м. У гибкого трубопровода в один из швов вмонтированы специальные крючки, с помощью которых он подвешивается к протянутому вдоль выработки тросу.

Техническая характеристика гибких труб

Диаметр	0,4м
Тип	МУ
Тканевая основа	Чефер
Покрытие двустороннее	негорючей резиной
Масса 1 м трубы, кг	1,6
Длина, м	10
Коэффициент аэродинамического сопротивления, Нс2/м4	0,0025

Для всасывающего вентилятора принимаем металлические вентиляционные трубы. Учитывая длину всасывающего трубопровода, для приведения аэродинамического сопротивления в оптимальный предел значений принимаем диаметр всасывающего трубопровода равным 0,6 м.

Расстояние от конца нагнетательного трубопровода до забоя должно быть не более 10м

Расстояние от конца всасывающего трубопровода принимаем: 20м Техническая характеристика металлических труб

Диаметр, м	0,6
Материал	металл
Длина звена, м	4
Масса 1 м трубы, кг	35,7
Коэффициент аэродинамического сопротивления, Н*с2/м4	0,0030

Для стыковки гибких труб друг с другом в их концы вмонтированы стальные разрезные пружинящие кольца. Для соединения соседних звеньев пружинное кольцо одного звена сжимают и вводят внутрь другого. При включении вентилятора стык самоуплотняется.

7.  Расчёт аэродинамических параметров трубопроводов

Проветривание проектируемой горной выработки при её проведении осуществляется с помощью вентиляторов местного проветривания.

Аэродинамическими параметрами трубопровода являются аэродинамическое сопротивление, воздухопроницаемость и депрессия. По трубам воздух движется за счет разности давлений у их концов, которая затрачивается на преодоление сопротивлений, оказываемых ими. Аэродинамическое сопротивление трубопровода при любой форме его сечения определяется по формуле:

где

- коэффициент аэродинамического сопротивления,;

- длина трубопровода, м;

 - диаметр трубопровода, м.

Найдём аэродинамическое сопротивление трубопровода:

- для всасывающего вентилятора:

R_Т1 = 225

Где  - коэффициент аэродинамического сопротивления;

 - диаметр вентиляционной трубы для всасывающего вентилятора.

- для нагнетательного вентилятора:

R_Т2 = 127

 - коэффициент аэродинамического сопротивления;

 - диаметр вентиляционной трубы для нагнетательного вентилятора.

Найдём воздухопроницаемость трубопроводов:

- коэффициент подсосов для всасывающего трубопровода:

к_у = (0,1* к_п *d_т *[L_Т*R^1/2]/l + 1)² = (0,1*0,002*0,6*[900*225^1/2]/4 + 1)² = 1,97

 - коэффициент, характеризующий плотность соединения звеньев трубопровода (при хорошем качестве сборки).

- длина одной трубы, м;

L_Т = 900- длина всасывающего трубопровода, м;

 - диаметр труб, м;

R_Т1=225 - аэродинамическое сопротивление всасывающего трубопровода ;

- коэффициент утечек для нагнетательного трубопровода:

к_у = (0,1* к_п *d_т *[L_Т*R^1/2]/l + 1)² = (0,1*0,0016*0,4*[80*127^1/2]/10 + 1)² = 1,01

 - коэффициент, характеризующий плотность соединения звеньев трубопровода.

- длина одной трубы, м;

L_Т = 80- длина нагнетательного трубопровода, м;

 - диаметр труб, м;

R_Т2=127 - аэродинамическое сопротивление нагнетательного трубопровода ;

Депрессия вентиляционных трубопроводов:

Общая депрессия, которую должен преодолеть вентилятор:

Где  - статическая депрессия, Па;

 - депрессия за счёт местных сопротивлений (уменьшение диаметра, повороты трубопровода), Па;

 - динамическая депрессия, Па.

Под депрессией вентиляционного трубопровода понимаются потери напора.

Статическая депрессия трубопровода (статистический напор вентиляторов):

Где  - коэффициент воздухопроницаемости трубопровода;

 - необходимая подача свежего воздуха, м³/с.

 - аэродинамическое сопротивление трубопровода.

Депрессия вентилятора, необходимая для преодоления сопротивления трубопровода определяется по формуле:

- для всасывающего трубопровода

h_вс^ст = 1,97*2,92² *225 = 3780 Па

- для нагнетательного трубопровода

h_Н^ст = 1,01*2,25² *127 = 649 Па

Депрессия на преодоление местных сопротивлений в гибком трубопроводе – зависит от степени турбулентности воздушного потока и количества стыков между отдельными звеньями:

Где  - число стыков по всей длине трубопровода;

 - коэффициент местного сопротивления одного стыка;

 - скорость движения воздуха в трубопроводе, м/с;

 - плотность воздуха, кг/м³.

Приближённо депрессия на преодоление местных сопротивлений в гибком трубопроводе может приниматься равной 20% от статической депрессии:

h_М = 0,2* h_Н^ст = 0,2*649 = 130 Па

В металлическом трубопроводе депрессия на преодоление сопротивлений на стыках невелика, и ею можно пренебречь.

Динамическая депрессия гибких трубопроводов:

Где  - средняя скорость движения воздуха в трубопроводе на прямолинейном участке; V = 4Q/p*d²

 - плотность воздуха, кг/м³.

- для всасывающего трубопровода:

h_д = 10,3² * 1,222/2 = 65 Па

- для нагнетательного трубопровода:

h_д = 17,9² * 1,222/2 = 196 Па

Теперь подсчитаем общую депрессию для всасывающего и нагнетательного трубопровода:

- для всасывающего трубопровода:

h_Т.ВС = 3780 +65 = 3845 Па

- для нагнетательного трубопровода:

h_Т.Н = 649 + 130 + 196 = 975 Па

Необходимая производительность вентиляторов:

- для всасывающего трубопровода

Q_ВС = К_У*Q_З.ВС = 1,97*2,92 = 5,6 м³/сек = 336 м³/мин

К_У - коэффициент воздухопроницаемости всасывающего трубопровода;

Q_З.ВС - наибольшая расход воздуха в забой, с учётом различных факторов.

- для нагнетательного трубопровода

Q_Н = К_У*Q_З = 1,01*2,25 = 2,27 м³/сек = 136,2 м³/мин

К_У-коэффициент воздухопроницаемости нагнетательного трубопровода;

Q_З - наибольшая подача воздуха в забой, с учётом различных факторов.