Движение воздуха в шахте встречает сопротивление, которое преодолевается действием сил статического напора (статического давления). Поэтому основным назначением шахтного вентилятора является создание статического напора. Для этого необходимо, чтобы энергия, передаваемая воздушному потоку от рабочего колеса вентилятора, передавалась бы преимущественно в виде статического напора. Реально же она передается как в виде статического напора (потенциальная энергия), так и в виде кинетической энергии ускоренного движения воздуха. Согласно уравнению Бернулли, кинетическую энергию можно превратить в потенциальную путем уменьшения скорости движения воздуха. Чтобы это превращение происходило с минимальными потерями, необходимо обеспечить плавное расширение воздушного потока, при котором местные сопротивления были бы минимальными. В центробежном вентиляторе это достигается путем заключения рабочего колеса в плавно расширяющийся спиральных кожух. Лопатки рабочего колеса центробежного вентилятора могут быть загнуты вперед (по направлению вращения колеса) или назад (против направления вращения). Создаваемое центробежной силой статическое давление пропорционально разности центробежных сил на верх.
32. Естественная тяга
Естественная тяга — движение воздуха по выработкам под влиянием естественных факторов: разности плотности воздуха, ветра, капежа. Энергия, которую получает единица объема воздуха от источников, вызывающих естественную тягу, называется депрессией естественной тяги, определение которой является основной задачей при изучении естественной тяги.
До появления вентиляторов (на многих шахтах и позже) естественная тяга была единственным средством проветривания шахт. В настоящее время Правилами безопасности запрещена вентиляция шахт за счет одной только естественной тяги из-за неустойчивости количества и направления движения поступающего в шахту воздуха и недостаточности его для вентиляции шахты. Однако естественная тяга во многих случаях играет существенную роль в вентиляции шахты. В зависимости от условий депрессия естественной тяги может достигать 20—25 % депрессии вентилятора главного проветривания. В ряде случаев на шахтах были замерены значения дебита естественной тяги, достигающие 6000 м3/мин.
Естественная тяга может затруднять работу вентилятора или помогать ему. Пусть две вертикальные выработки заполнены воздухом плотностью pi и ра и разделены сплошной перемычкой (рис. 9.10). Допустим, что pi>pz. Определим аэростатическое давление на разделяющую перемычку. Со стороны ствола / давление на перемычку равно po+gpiH (ро—атмосферное давление; g— ускорение свободного падения; Н—глубина стволов), со стороны ствола 2 давление равно po+gpiH. Разность давлений равна g(pi—р2)Н. Если удалить разделяющую перемычку, то воздух в рассматриваемых выработках придет в движение под действием разности давлений, т. е. появится естественная тяга, депрессия которой выразится в виде he=g(pi—р^)Н.
Таким образом, источником естественной тяги является разность давлений в двух сообщающихся вертикальных или наклонных выработках. Естественная тяга может иметь место и в одной выработке при расслоении воздушного потока по плотности. Например, при проходке вертикальных стволов зимой слои воздуха у стенок прогреваются теплом горных пород и их плотность оказывается меньше, чем плотность воздуха в центральной части ствола, вследствие чего воздух у стенок имеет тенденцию подниматься. При работе вентиляторов местного проветривания и сильном капеже может наблюдаться обратное явление.
При различных высотных отметках устьев ci волов необходимо сравнивать давления столбов воздуха одинаковой высоты. Так,
Отсюда следует, что естественная тяга имеет место в том случае, если средние плотности воздуха в двух сообщающихся вертикальных столбах различны. При этом движение воздуха происходит от столба с большей плотностью воздуха к столбу с меньшей плотностью воздуха. Такое же направление имеет и депрессия естественной тяги.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.