Расчет температуры шахтной атмосферы: Методические указания к выполнению практических занятий по курсу «Термодинамика»

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра разработки пластовых месторождений

Расчет температуры шахтной атмосферы

Методические указания к выполнению практических занятий по курсу «Термодинамика» для студентов специальности «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых» (090200)

Издание СибГИУ                                   Новокузнецк 2003 г.

УДК 622.413

Изложена методика расчета теплового режима выработок шахт.

Предназначена для студентов дневной формы обучения по специальности «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых» (090200).

Рецензент – кафедра теплофизики и экологии

СибГИУ

(зав. кафедрой Г. И. Черныш)

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………3

1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК…………………………………3

2. Определение величин, входящих в расчетные зависимости……………………………………………………………………6

3. выбор ВОЗДУХООХЛАДИТЕЛЯ…………………………………………….…13

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ……………………………………………15

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……..…………………………..16

Печатается по решению редакционно-издательского совета университета

ВВЕДЕНИЕ

Данная работа преследует цель развития навыков расчета температуры шахтной атмосферы в зависимости от температуры горного массива, шахтной воды, окислительных процессов и различных источников тепла.

1.  ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

Тепловой расчет горных выработок сводится к определению воздуха в конце выработки  t₂  по известной температуре в начале выработки  t₁  (прямой расчет).

Температура воздуха в выработках с постоянным расходом воздуха рассчитывается по формуле /1-3/:

                                                                                                                                         (1)

где                                                                           (2)

                                                   (3)

                                                  (4)

                          (5)

                                               (6)

                                                (7)

                                       (8)

В формулах (1) – (8):

 - средняя по длине выработки температура горных пород, ^оС;

 - температура отбитой горной массы, ^оС;

 - температура шахтной воды, ^оС;

 - длина выработки, м;

- угол наклона выработки, градус;

 - суммарное тепловыделение местных источников, кВт;

 - среднее удельное тепловыделение при окислительных процессах, кВт/м²;

 - площадь поверхности, подвергающаяся окислению, м²;

 - расход воздуха кг/с;

 - относительная влажность воздуха соответственно на входе выработки и на выходе из нее, доли ед.;

 - коэффициент нестационарного теплообмена выработки, кВт/(м² К);

 - площадь поверхности стен выработки, м²;

 - температура нейтрального слоя, ^оС;

 - геотермический градиент, ^оС/м;

 -  абсолютная глубина начала (устья) выработки, м;

 - глубина залегания нейтрального слоя, м;

 - коэффициент теплопередачи отбитой горной массы, кВт/(м² К);

 - площадь поверхности теплообмена отбитой горной массы, м²;

 - коэффициент теплопередачи покрытия канавки с водой, кВт/(м² К);

 - площадь поверхности канавки с водой, м²;

 - удельная теплота испарения воды при 0 ^оС, кДж/кг;

 - средняя удельная изобарная теплоемкость сухого воздуха, кДж/(кг К).

Коэффициенты      - определяются по табл. 1 в зависимости от предполагаемого интервала изменения температуры воздуха в выработке  и относительной влажности.

Таблица 1

Значения эмпирических коэффициентов

,  оС
0 –10	3,77	0,266	0,012	314	450
5 – 15	3,96	0,209	0,0158	251	483
10 – 20	4,68	0,089	0,0206	227	515
15 – 25	5,42	-0,114	0,0264	244	558
20 – 30	9,82	-0,424	0,0334	294	602
25 – 35	16,6	-0,34	0,0434	384	630
30 – 40	29,6	-1,76	0,056	529	654
> 40					876

Знак «+» в формулах относится к случаю нисходящего движения воздуха, знак «-» - к восходящему.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИН, ВХОДЯЩИХ В РАСЧЕТНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ

Значение геотермического градиента для Кемеровской области равно 0,033 ⁰С/м.

Температура пород нейтрального слоя определяется по формуле:

,                                                       (9)

где  - среднегодовая температура наружного воздуха, ⁰С.

Коэффициент нестационарного теплообмена при времени проветривания выработки менее года определяется по формуле:

,                                              (10)

где  - число подобия Био;

 ,                                                      (11)

,                                                    (12)

Аргумент функции:

,                                                      (13)