Czytaj

Transkrypt

Czytaj

dr inż. JÓZEF KNECHTEL
Główny Instytut Górnictwa
Jednostkowy opór aerodynamiczny lutniociągów
zbudowanych z lutni elastycznych
Wykonano badania, których celem było wyznaczenie wartości jednostkowego oporu
aerodynamicznego lutniociągu zbudowanego z lutni elastycznych. Badano lutnie
elastyczne niezbrojone (do wentylacji tłoczącej) oraz lutnie zbrojone (do wentylacji
ssącej). Pomiary parametrów wentylacyjnych wykonano zarówno na powierzchni
(u producentów lutni) jak i w czynnych wyrobiskach górniczych (na dole kopalni).
Na podstawie uzyskanych wyników zaproponowano wartości jednostkowego oporu
aerodynamicznego, jakie powinni zapewnić producenci lutni elastycznych.
1. WSTĘP
Obecnie w kopalniach węgla i rud coraz częściej
stosuje się lutniociągi zbudowane z lutni elastycznych. Najważniejszymi parametrami charakteryzującymi jakość aerodynamiczną lutniociągów są:
współczynnik wymiany masy – Θ [2] oraz jednostkowy opór aerodynamiczny – r [1,2]. Współczynnik
wymiany masy Θ zależy nie tylko od jakości tkaniny, z której wykonano lutniociąg, ale głównie od
sposobu jego eksploatacji na dole kopalni. Jednostkowy opór aerodynamiczny lutniociągu r zależy
głównie od zastosowanego materiału i technologii
produkcji lutni. W „Poradniku Górnika” [1] są dane
dotyczące lutniociągów elastycznych, niezbrojonych
o średnicach 0,4 m, 0,5 m, 0,6 m i 0,8 m. Tymczasem obecnie produkowane są lutnie elastyczne
o większych średnicach: 1,0 m i 1,2 m. Ponadto
stosowane są nie tylko lutniociągi zbudowane
z lutni elastycznych przeznaczone do tłoczącej wentylacji lutniowej (niezbrojone), ale również lutniociągi przeznaczone do wentylacji ssącej (zbrojone).
Użytkownicy lutniociągów zainteresowani są tym,
jakimi oporami aerodynamicznymi charakteryzują
się wspomniane lutniociągi.
W Zakładzie Aerologii Górniczej Głównego Instytutu Górnictwa przebadano kilkadziesiąt lutniociągów zbudowanych z lutni elastycznych. W pracy
wykorzystano wyniki badań dotyczące 16 lutniocią-
gów elastycznych nie zbrojonych oraz 20 lutniociągów elastycznych zbrojonych. Są to lutniociągi zbudowane z lutni wykonanych przez czterech producentów: TESECO Sp. z o.o., Dld Sp. z o.o., Zakład Produkcji Plandek oraz DUFLEX.
2. BADANIE LUTNIOCIĄGÓW ISTNIEJĄCYCH
Opór jednostkowy r oraz współczynnik wymiany
masy powietrza  charakteryzują odpowiednio jakość gładzi i jakość szczelności lutniociągów. Parametry te przy projektowaniu lutniociągów są „a priori” znane. W przypadku natomiast, gdy badamy jakość aerodynamiczną lutniociągów pracujących
w kopalni, wówczas wychodząc z wyników pomiarów wyznaczamy opór jednostkowy r i współczynnik
wymiany masy . Najpierw obliczamy parametr
wzrostu organicznego a [2], korzystając z zależności:
a
1  Vw 
 ln 
L  V0 
(1)
Następnie obliczamy rzeczywisty opór jednostkowy r za pomocą następującej zależności [2]:
r
 pc

2a

 2  2  w    ( 0   ) exp( 2aL)
1  exp( 2aL)  V0
2A

(2)
Nr 2(480) LUTY 2011
19
oraz współczynnik wymiany masy, korzystając
z wzoru [2]:
Θ  106 aA
2a
(3)
rA2  2a
w których:
a
– parametr wzrostu organicznego, m-1;
L
– długość lutniociągu, m;
V0
– strumień objętości powietrza w przekroju
dopływowym, m3/s;
Vw – strumień objętości powietrza w przekroju
wypływowym, m3/s;
Δpc – spiętrzenie całkowite wentylatora lutniowego, Pa;
ρ
– gęstość powietrza, kg/m3;
A
– pole powierzchni przekroju poprzecznego
lutniociągu, m2;
ε
– symbol oznaczający rodzaj wentylacji lutniowej, przy czym: dla wentylacji ssącej ε = 1,
a dla wentylacji tłoczącej ε = -1;
ςw
= bezwymiarowy współczynnik oporu początku
lutniociągu równy 1 dla wentylacji ssącej oraz
0,6 dla wentylacji tłoczącej;
ς0
= bezwymiarowy współczynnik oporu końca
lutniociągu równy 0,6 dla wentylacji ssącej
oraz 1 dla wentylacji tłoczącej.
Dla wyznaczenia wartości jednostkowego oporu
aerodynamicznego lutniociągu r wykonano pomiary
wentylacyjne na stanowiskach badawczych producentów lutni, w Kopalni Doświadczalnej „Barbara”
oraz na dole w kopalniach węgla kamiennego.
3. POMIARY NA STANOWISKACH POMIAROWYCH NA POWIERZCHNI ORAZ NA
DOLE KOPALNI
Kierując się zasadami podanymi w pracy [14],
wykonano 16 serii pomiarów w lutniociągach tłoczących o średnicy 0,4 m [9, 10, 11], 0,6 m [9, 11],
0,8 m [8, 9, 11], 1,0 m [5, 6, 7, 8] i 1,2 m [5, 6, 7,
8] oraz 20 serii pomiarów w lutniociągach ssących
o średnicach 0,2 m [13], 0,3 m [13], 0,5 m [13],
0,8 m [3, 12] i 1,0 m [4, 13]. Lutniociągi te miały
długości od 40 m do 624 m. Z każdym z lutniociągów współpracował wentylator. W każdej z wymienionych serii pomiarowych w przekrojach dopływu powietrza i jego wypływu mierzono ciśnienie statyczne i dynamiczne, przy czym ciśnienie
dynamiczne mierzono wzdłuż osi leżącej w płaszczyźnie przekroju poprzecznego lutniociągu
w 9 punktach, w przypadku lutniociągu o średnicy
0,4 m, w 11 punktach w przypadku lutniociągu
o średnicy 0,5 m, w 13 punktach w przypadku
lutniociągu o średnicy 0,6 m, w 17 punktach
w przypadku lutniociągu o średnicy 0,8 m, w 21
punktach w przypadku lutniociągu o średnicy
1,0 m oraz w 25 punktach w przypadku lutniociągu
o średnicy 1,2 m. Odległość punktów jednego od
drugiego wynosiła 5 cm. W przypadku lutniociągu
o średnicy 0,2 m analogiczne pomiary wykonano
w 11 punktach, zaś w przypadku lutniociągu
o średnicy 0,3 m w 16 punktach. W odniesieniu do
lutniociągów o mniejszej średnicy odległość punktów jednego od drugiego wynosiła 2 cm. Ponadto,
z uwagi na większe zawirowania przepływu powietrza, w przypadku lutniociągów o średnicach;
0,2 m, 0,3 m i 0,5 m, pomiary wykonano w dwóch,
wzajemnie prostopadłych osiach. Wymienione
ciśnienie mierzono przy pomocy sondy pomiarowej Prandtla połączonej wężami z mikromanometrem pochyłym, o dokładności dziesiątych części
paskala. Również przy pomocy sondy Prandtla
połączonej wężem z mikromanometrem mierzono
ciśnienie statyczne. Dla określenia gęstości powietrza w lutniociągu mierzono temperaturę powietrza
termometrami suchym i wilgotnym o dokładności
odczytu 0,2°C. Ciśnienie barometryczne mierzono
przy pomocy barometru typu THOMEN o dokładności 10 Pa.
Wyniki pomiarów zestawiono w tabelach od
1 do 9. Tabele od 1 do 5 dotyczą lutniociągów niezbrojonych (przewidzianych do wentylacji tłoczącej), zaś tabele od 6 do 9 dotyczą lutniociągów
zbrojonych. W tabelach tych podano:
 rodzaj i średnicę lutniociągu, D;
 wysokości słupków cieczy manometrycznej odpowiadające ciśnieniu dynamicznemu, w poszczególnych punktach leżących w przekroju poprzecznym
lutniociągu, hd;
 wysokość słupka cieczy manometrycznej dla stanu
przed pomiarem, h0d;
 stałą przełożenia mikromanometru dla ciśnienia
dynamicznego, d;
 stałą przełożenia mikromanometru dla ciśnienia
statycznego, st;
 wysokość słupka cieczy manometrycznej odpowiadająca ciśnieniu statycznemu, hst;
 wysokość słupka cieczy manometrycznej dla stanu
przed pomiarem, h0st;
 temperaturę powietrza w lutniociągu mierzoną
termometrami suchym t i wilgotnym t;
 ciśnienie barometryczne powietrza, p.
MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA
20
Tabela 1
Wyniki pomiarów parametrów wentylacyjnych lutniociągów elastycznych (niezbrojonych)
o średnicy 0,4 m
hd ,
mm
L1 = 70 m; Producent A
L2 = 80 m; Producent B
L3 = 60 m; Producent C
przekrój „d”
przekrój „w”
przekrój„d”
przekrój „w”
przekrój „d”
przekrój „w”
1
19
14
42
50
39
28
2
15
18
63
65
39
29
3
6
20
73
75
41
35
4
13
24
75
83
39
40
5
18
25
79
85
37
42
6
42
25
79
84
36
43
7
38
23
78
81
36
40
8
33
21
72
69
34
36
9
27
15
64
38
32
24
hod
0
0
2
2
0
0
d
5
5
10
10
5
5
hst
90
172
209
192
180
140
2
st
2
5
1
1
2
h0st
0
0
1
1
0
0
t, °C
11,0
11,0
5,6
5,2
2,4
2,4
t, °C
4,6
4,6
2,6
2,6
-0,4
-0,4
p, Pa
99 430
99 430
100 080
100080
99 220
99 220
Tabela 2
o średnicy 0,6 m
hd ,
mm
przekrój „d”
przekrój „w”
przekrój „d”
przekrój „w”
1
30
26
60
48
2
32
32
76
56
3
39
33
88
58
4
43
38
90
64
5
44
40
88
67
6
44
43
88
73
7
42
45
80
74
8
42
46
70
76
9
41
46
68
78
10
41
44
64
77
11
39
42
76
74
12
38
37
80
43
13
36
20
76
43
hod
2
2
0
0
d
10
10
5
5
hst
118
146
148
78
2
st
5
10
2
h0st
1
2
0
0
t, °C
5,6
5,2
5,2
5,2
t, °C
2,8
2,8
1,0
1,0
p, Pa
100 020
100 020
99 200
99 200
Nr 2(480) LUTY 2011
21
Tabela 3
o średnicy 0,8 m
hd ,
mm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
hod
d
hst
st
h0st
t, °C
t, °C
p, Pa
przekrój „d”
9
12
15
16
17
18
18
18
18
18
18
18
17
16
14
13
12
2
10
96
10
2
5,4
2,6
100 080
przekrój „w”
10
11
11
13
13
15
16
18
18
19
20
19
19
18
17
15
12
2
10
63
10
2
5,2
2,6
100 080
przekrój „d”
2
11
50
59
59
56
12
2
2
2
2
52
32
42
54
56
52
0
5
123
5
0
5,2
1,0
99 200
przekrój „w”
10
26
33
37
39
39
36
34
33
32
33
39
39
39
41
39
4
0
5
49
5
0
5,2
1,0
99 200
L3 = 80 m; Producent D
przekrój „d”
132
142
146
153
153
154
158
161
160
158
158
156
150
144
130
125
115
6
10
110
2
1
24,0
17,2
97 120
przekrój „w”
96
125
141
153
161
164
169
171
172
170
163
158
151
144
126
116
106
6
10
78
2
1
24,0
17,2
97 120
Tabela 4
o średnicy 1,0 m
hd ,
mm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
hod
d
hst
st
h0st
t, °C
t,°C
p, Pa
Producent A
L1 = 70 m
„d”
„w”
30
27
23
29
25
31
25
32
25
34
19
35
25
36
27
36
31
37
37
37
43
37
41
39
37
37
45
38
51
37
55
36
51
37
47
36
47
36
46
35
45
33
0
0
5
5
38
26
5
5
0
0
2,8
2,8
-0,6
-0,6
98 120
98 120
Producent B
L2 = 75 m
„d”
„w”
28
31
49
48
51
55
53
61
59
65
63
66
59
68
64
69
65
69
71
68
67
67
69
67
67
67
67
68
71
69
77
67
77
67
70
66
76
66
81
53
81
29
0
0
5
5
114
147
2
5
0
0
31,0
31,0
19,0
19,0
110 770
110 770
Producent C
L3 = 76 m
„d”
„w”
8
8
12
9
12
10
12
11
13
12
13
13
13
13
12
13
12
13
13
13
13
13
12
13
12
13
12
13
12
13
12
13
13
12
12
11
11
11
12
9
8
6
0
0
5
5
162
149
2
2
0
0
9,2
10,2
5,4
6,2
97 640
97 680
Producent D
L4 = 66 m
„d”
„w”
32
32
47
50
52
55
53
56
55
61
55
62
60
64
60
68
59
67
60
68
59
69
59
65
61
64
59
61
58
61
58
59
57
49
58
48
55
48
57
33
47
32
6
6
10
10
127
119
2
2
1
1
27,2
27,2
17,6
17,6
97 180
97 180
22
Tabela 5
Wyniki pomiarów parametrów wentylacyjnych lutniociągów elastycznych (niezbrojonych) o średnicy 1,2 m
hd ,
mm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
hod
d
hst
st
h0st
t, °C
t,°C
p, Pa
Producent A
L1 = 70 m
„d”
„w”
12
15
12
17
13
19
13
18
13
21
14
22
15
23
15
23
18
21
18
22
20
23
19
24
19
24
20
23
22
23
26
23
27
23
28
23
27
22
31
22
31
22
31
22
29
19
28
17
23
15
0
0
5
5
19
18
5
5
0
0
-0,4
-0,4
-3,0
-3,0
98 240
98 240
Producent B
L2 = 70,5 m
„d”
„w”
12
18
16
18
23
20
30
22
35
26
38
27
38
28
37
32
36
36
35
38
34
38
30
40
29
41
34
42
33
40
34
41
37
39
38
38
37
38
37
37
36
39
34
38
32
37
30
37
28
36
0
0
5
5
139
88
5
5
0
0
30,2
30,2
19,2
19,2
110 780
110 780
Producent C
L3 = 70 m
„d”
„w”
3
3
4
3
4
4
4
4
5
4
5
4
5
5
5
5
5
5
6
5
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
7
6
7
6
7
6
7
6
6
5
6
5
5
5
5
4
4
3
4
0
0
5
5
124
119
2
2
0
0
9,4
9,2
4,6
5,4
97 680
97 660
Producent D
L4 = 70 m
„d”
„w”
24
25
28
29
31
31
33
34
36
33
38
34
39
34
39
35
38
35
37
34
35
35
35
34
35
34
34
35
35
34
34
34
34
36
34
34
34
32
32
32
31
32
29
32
26
31
25
32
21
32
5
5
10
10
97
94
2
2
1
1
30,0
30,0
27,8
27,8
97 220
97 220
Tabela 6
Wyniki pomiarów parametrów wentylacyjnych lutniociągów elastycznych (zbrojonych) o średnicach 0,2 m i 0,3 m
hd ,
mm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
hod
d
hst
st
h0st
t, °C
t,°C
p, Pa
lutniociąg o średnicy 0,3 m i długości 90,05 m
lutniociąg o średnicy 0,2 m i długości 89,95 m
przekrój „d”
przekrój „d”
w osi 
17
25
33
35
38
37
37
36
35
33
32
30
30
28
24
12
0
5
71
5
0
20,0
16,0
97720
w osi 
14
27
29
33
35
34
36
36
37
36
35
34
32
28
25
14
przekrój „w”
w osi 
13
23
26
30
32
34
35
36
35
36
33
30
28
26
24
17
0
5
206
5
0
20,0
16,0
97720
w osi 
14
22
26
29
32
34
34
36
37
36
34
33
32
31
28
24
w osi 
12
17
18
19
20
20
19
18
18
17
10
w osi 
9
16
19
19
20
19
20
21
19
17
10
2
5
47
5
2
20,4
16,4
97720
przekrój „w”
w osi 
10
19
20
21
22
23
23
21
18
15
7
w osi 
11
15
18
18
19
21
22
22
21
19
13
2
5
171
5
2
20,4
16,4
97720
Nr 2(480) LUTY 2011
23
Tabela 7
Wyniki pomiarów parametrów wentylacyjnych lutniociągu elastycznego (zbrojonego) o średnicy 0,5 m
hd ,
mm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
hod
d
hst
st
h0st
t, °C
t,°C
p, Pa
L = 80 m; lutniociąg ssący
przekrój „w”
w osi 
33
51
62
65
71
69
66
58
52
40
17
0
2
162
1
0
16,6
13,8
97720
L = 80 m; lutniociąg tłoczący
przekrój „d”
w osi 
32
53
63
67
69
65
62
66
62
47
27
w osi 
26
50
68
72
76
75
68
58
52
45
8
0
2
167
2
0
16,6
13,8
97720
w osi 
28
44
56
63
65
68
63
63
62
45
13
W zastosowanej metodzie pomiarowej podzielono
przekrój poprzeczny lutniociągu na półpierścienie [3, 4],
każdy o szerokości 5 cm (dla lutniociągów o średnicy od
0,4 m do 1,2 m) oraz o szerokości 2 cm (dla lutniociągów
o średnicy 0,2 m i 0,3 m). Dla każdego z półpierścieni
wyznaczono ciśnienie dynamiczne, a następnie korzystając ze wzoru na ciśnienie dynamiczne pd:
pd  
w2
2
(4)
obliczono średnią prędkość powietrza w danym półpierścieniu, przekształcając wzór (4). We wzorze (4)
 oznacza gęstość powietrza płynącego lutniociągiem, zaś w prędkość tego powietrza. Mnożąc pole
powierzchni półpierścienia przez prędkość powietrza
uzyskuje się strumień powietrza płynący przez dany
półpierścień. Sumując strumienie objętości powietrza
płynące przez wszystkie półpierścienie uzyskuje się
sumaryczny strumień objętości powietrza, który płynie danym przekrojem lutniociągu. Wzór (4) w tym
przypadku służy do wyznaczenia średniej prędkości
powietrza. Aby wyznaczyć ciśnienie dynamiczne
skorzystano z następującego wzoru:
pd  c  g  hd / d ,
(5)
w którym c oznacza gęstość cieczy manometrycznej
(przyjęto c = 810 kg/m3), g – przyspieszenie siły
ciężkości w polu grawitacyjnym Ziemi (g = 9,80665
m/s2), hd – wysokość słupka cieczy manometrycznej,
zaś d – stałą przełożenia mikromanometru.
przekrój „d”
w osi 
38
62
72
72
77
79
81
81
77
72
41
0
2
181
1
0
19,6
14,6
97660
w osi 
48
74
84
85
82
80
75
70
62
52
22
przekrój „w”
w osi 
50
92
98
98
88
79
67
57
48
43
18
0
2
127
2
0
19.6
14,6
97660
w osi 
47
71
82
87
89
88
87
80
69
53
22
Ciśnienie statyczne obliczono za pomocą wzoru
analogicznego do wzoru (5), przy czym indeks „d”
dotyczący ciśnienia dynamicznego zastąpiono indeksem „st” dotyczącym ciśnienia statycznego.
4. ANALIZA UZYSKANYCH WYNIKÓW
Korzystając z danych pomiarowych zestawionych
w tabelach od 1 do 9, za pomocą znanych wzorów
[2] obliczono takie wielkości jak: różnica ciśnień
statycznych w lutniociągu i na zewnątrz przewodu
lutniowego – pst, ciśnienie dynamiczne pd, gęstość
tego powietrza – , strumień objętości powietrza
płynący przez dany przekrój pomiarowy – V. Wymienione wielkości wyznaczono dla obu krańcowych przekrojów lutniociągu: dopływu („d”) i wypływu („w”). Z kolei, korzystając z otrzymanych
wyników, za pomocą wzorów (1), (2) i (3) wyznaczono wartości liczbowe: parametru wzrostu organicznego – a, rzeczywistego oporu jednostkowego
lutni – r i współczynnika wymiany masy – . Wartości tych wielkości podano w tabelach 10 i 11.
Tabela 10 dotyczy elastycznych lutniociągów nie
zbrojonych (przeznaczonych do wentylacji tłoczącej), natomiast tabela 11 dotyczy elastycznych lutniociągów zbrojonych (przewidzianych do wentylacji ssącej). W wymienionych tabelach w poszczególnych kolumnach zestawiono: średnicę lutniociągu, jego długość, parametr wzrostu organicznego,
współczynnik wymiany masy oraz jednostkowy
opór aerodynamiczny lutniociągu.
hd
t,0C
p,Pa
h0st
t,0C
st
hst
d
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
hod
mm
0
24,4
23,0
104 500
104 560
94
5
53
5
0
24,4
23,0
1
5
16
18
19
22
23
24
26
27
28
24
22
16
13
9
7
0
5
8
9
12
16
17
18
19
18
18
18
17
18
19
16
14
13
3
0
5
przekrój
„w”
L1 = 48,0 m
przekrój
„d”
104 580
0
24,4
23,0
98
5
104 600
0
24,0
22,8
188
5
12
14
16
17
19
19
18
21
21
21
21
20
19
16
12
7
7
0
5
„w”
„d”
1
9
17
17
21
23
23
23
25
24
23
24
23
19
15
5
4
0
5
przekrój
przekrój
L2 = 42,8 m
104 700
0
24,0
22,8
81
2
9
12
16
18
21
23
23
23
23
22
23
23
23
23
22
2
1
0
5
„d”
przekrój
104 650
0
24,0
23,0
103
2
7
12
14
17
18
21
21
22
23
25
24
25
23
22
20
17
7
0
5
„w”
przekrój
L3 = 74,0 m
104 620
0
24,0
23,0
116
1
14
23
33
40
44
48
49
51
53
55
57
57
54
52
43
32
18
0
5
„d”
przekrój
104 660
0
23,0
22,2
175
1
15
30
37
43
44
48
49
51
51
52
53
50
44
46
43
35
28
0
5
„w”
przekrój
L4 = 105,0 m
104 660
0
23,0
22,2
175
1
15
30
37
43
44
48
49
51
51
52
53
50
44
46
43
35
28
0
5
„d”
przekrój
0
5

17
26
30
36
37
43
44
48
52
57
59
62
64
62
54
45
38
104 580
0
23,0
22,2
284
1
30
40
48
47
47
44
48
48
53
56
58
59
58
56
47
36
22

„w”
L5 = 120,0 m
103 540
0
22,8
22,0
60
5
12
14
16
21
21
22
22
22
24
25
25
23
22
22
18
12
12
0
5
„d”
przekrój
103 500
0
22,6
21,6
155
5
9
14
17
18
19
22
24
27
28
28
28
27
24
23
20
17
10
0
5
„w”
przekrój
L6 = 88,7 m
103 480
0
22,6
21,6
167
5
12
13
16
19
20
24
25
28
30
31
31
31
29
26
14
13
12
0
5
„d”
przekrój
103 400
0
22,4
21,6
115
2
10
14
18
20
22
24
26
27
27
28
27
27
25
24
22
20
14
0
5
„w”
przekrój
L7 = 94,2 m
103 400
0
22,4
21,6
121
2
19
27
27
28
30
32
33
33
33
32
31
28
25
23
16
13
9
0
5
„d”
przekrój
103 460
0
22,4
21,6
168
2
15
26
36
34
29
26
26
25
25
26
26
27
28
31
30
23
21
0
5
„w”
przekrój
L8 = 49,1 m

63
5
0
5

18
26
28
30
32
32
32
33
32
33
33
32
32
32
32
27
22
98 280
0
12,8
12,2
23
27
27
31
33
31
32
32
32
32
33
33
33
33
32
25
13

34
2
0
5

21
24
28
31
33
37
38
41
42
40
39
38
35
32
28
24
21
98 280
0
12,4
12,2
14
24
32
33
34
37
39
40
41
39
38
37
35
30
24
23
23
„w”
L9 = 40,0 m
„d”
Producent
A
Wyniki pomiarów parametrów wentylacyjnych
lutniociągów
elastycznych (zbrojonych) o średnicy 0,8 m
Wyniki pomiarów parametrów wentylacyjnych lutniociągów elastycznych (zbrojonych) o średnicy 0,8 m

0
5
97 545
0
8,0
5,6

40
43
47
49
49
50
50
50
51
52
52
53
52
52
53
52
48
127
5
35
37
38
38
39
39
39
39
39
39
40
40
40
38
38
38
36
„d”

0
5
97 545
0
8,0
5,6

43
56
65
70
79
87
90
91
91
88
83
76
72
70
64
57
34
104
2
52
63
70
76
80
85
86
88
88
86
83
81
77
71
64
51
27
„w”
L10 = 80,0 m
Producent D
Tablica 8
8
Tabela 8
24
t,°C
p,Pa
h0st
t, °C
st
hst
d
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
hod
hd
mm
0
26,8
25,8
107 740
107 720
259
1
194
1
0
27,0
25,0
20
23
33
39
45
45
45
46
46
46
46
47
46
45
44
43
42
36
23
14
14
0
5
przekrój „w”
107 670
0
29,2
26,8
253
1
19
24
32
31
32
30
32
32
34
35
40
44
51
54
56
54
53
53
46
37
24
0
5
przekrój „d”
Producent A
107 510
0
26,4
25,6
393
1
25
40
44
48
51
53
57
60
62
63
61
59
58
56
53
50
48
45
42
38
21
0
5
przekrój „w”
L2 = 624,3 m
L3 = 93,6 m
L4 = 423,5 m
L5 = 75,0 m
Producent D
107 540
0
26,4
24,8
407
1
6
28
40
46
50
53
56
59
62
63
66
66
65
64
63
60
56
52
48
41
26
0
5
przekrój „d”
107 520
0
26,4
24,8
438
1
33
38
41
48
56
56
62
64
65
64
64
63
62
61
60
54
51
51
48
41
25
0
5
przekrój „w”
107 500
0
25,6
24,4
506
1
30
34
40
42
50
62
65
70
74
75
77
77
77
79
74
70
66
61
53
12
12
0
5
przekrój „d”
107 520
0
24,8
23,8
642
1
45
50
59
61
68
72
73
75
75
76
75
75
74
72
71
69
69
65
62
56
41
0
5
przekrój „w”
9
15
16
17
19
19
21
22
22
22
22
21
20
19
19
18
17
16
15
12
6
97 620
0
12,2
11,2
51
5
0
5
9
13
14
16
18
18
18
19
21
21
22
21
21
21
19
18
17
16
14
9
7
0
18
19
19
19
19
21
21
21
20
22
21
20
20
19
18
17
16
13
9
7
97 620
0
12,2
11,2
31
5
0
5

9
14
15
14
15
15
16
17
17
19
21
21
22
21
22
21
20
18
16
8
4

przekrój „w”


przekrój „d”
11
19
21
22
22
21
21
21
21
20
20
20
19
19
19
18
19
17
17
10
2

97 640
0
14,4
12,4
42
5
0
5
16
17
19
20
19
19
20
21
20
20
21
20
22
22
20
21
19
17
17
3
2

Tabela 9
0
11
13
14
16
18
18
19
22
23
24
24
24
25
24
23
20
20
14
6
2

97 640
0
16,6
13,4
7
5
0
5
11
17
20
21
23
23
22
21
22
22
22
21
18
17
15
15
14
13
11
7
2

przekrój „w”
L6 = 75,0 m
przekrój „d”
31
29
33
33
34
38
38
40
42
42
44
43
44
43
43
40
39
34
32
22
8
0
5
przekrój „d”
L1 = 269,5 m
Nr 2(480) LUTY 2011
25
26
Tabela 10
Jednostkowe opory aerodynamiczne lutniociągów zbudowanych z lutni elastycznych (niezbrojonych)
Lp.
Średnica
D, m
Długość
L, m
Parametr wzrostu organicznego
a, m-1
Współczynnik wymiany masy
Θ, m2,5/kg0,5
Jednostkowy opór aerodynamiczny
r0, kg/m8
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
0,4
0,4
0,4
0,6
0,6
0,8
0,8
0,8
1,0
1,0
1,0
1,0
1,2
1,2
1,2
1,2
70,0
80,0
60,0
80,0
61,0
77,0
60,0
80,0
70,0
75,0
76,0
66,0
70,0
70,5
70,0
70,0
9,186.10-4
1,108.10-4
8,445.10-4
4,326.10-4
5,267.10-4
1,558.10-4
8,491.10-4
2,259.10-4
2,873.10-4
5,933.10-4
5,051.10-4
4,345.10-4
9,755.10-5
4,501.10-4
1,431.10-5
2,792.10-4
57,5
2,3
39,3
41,7
57,1
15,3
228,5
12,7
82,0
177,5
123,9
86,5
28,1
259,9
0,9
112,1
0,6108
0,5333
0,9143
0,1068
0,1063
0,0337
0,0318
0,0360
0,00822
0,01569
0,01877
0,01356
0,00254
0,00359
0,00704
0,00395
Tabela 11
Jednostkowe opory aerodynamiczne lutniociągów zbudowanych z lutni elastycznych (zbrojonych)
Lp.
Średnica
D, m
Długość
L, m
Parametr wzrostu organicznego
a, m-1
Współczynnik wymiany masy
Θ, m2,5/kg0,5
Jednostkowy opór aerodynamiczny
r0, kg/m8
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
0,2
0,3
0,5
0,5
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
90,0
90,1
80,0
80,0
48,0
42,8
74,0
105,0
120,0
88,7
94,2
49,1
40,0
80,0
269,5
624,3
93,6
423,5
75,0
75,0
1,846.10-4
3,454.10-4
2,587.10-5
1,056.10-4
1,092.10-4
7,485.10-4
1,004.10-3
1,700.10-4
5,545.10-4
2,368.10-4
4,200.10-4
1,748.10-3
1,680.10-4
4,634.10-4
5,588.10-6
1,588.10-4
4,085.10-4
3,496.10-4
2,487.10-4
1,847.10-4
0,4
3,1
0,2
1,4
2,8
34,0
62,2
4,4
22,3
11,1
20,1
115,6
8,2
54,4
0,1
10,5
16,9
25,4
29,1
20,2
71,145
8,292
0,9706
1,1411
0,3219
0,7174
0,5137
0,5105
0,6819
0,2144
0,3614
0,7819
0,1384
0,0630
0,1405
0,0725
0,4744
0,1313
0,0354
0,0302
Tabela 12
Proponowane do przyjęcia przez producentów wartości jednostkowego oporu aerodynamicznego
dla lutniociągów zbudowanych z lutni elastycznych
Rodzaj lutni
lutnie elastyczne niezbrojone,
przewidziane do wentylacji tłoczącej
lutnie elastyczne zbrojone,
przewidziane do wentylacji ssącej
Średnica lutni – D, m
Jednostkowy opór aerodynamiczny – r, kg/m8
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
0,2
0,3
0,5
0,8
1,0
1,000
0,120
0,039
0,020
0,008
75
9
1,5
0,6
0,2
Nr 2(480) LUTY 2011
Dla elastycznych lutniociągów tłoczących o średnicy 0,4 m wartość jednostkowego oporu aerodynamicznego lutniociągu wynosi od 0,533 do 0,914
kg/m8 i jest dużo mniejsza od wartości podawanej
w „Poradniku Górnika” [1], która wynosi 1,765
kg/m8. Dla lutniociągów o średnicy 0,6 m wymieniony opór jest równy około 0,11 kg/m8 i też jest mniejszy od wartości podanej w pracy [2], która wynosi
0,147 kg/m8. Dla lutniociągów o średnicy 0,8 m jednostkowy opór aerodynamiczny jest zbliżony do
wartości podanej w pracy [2], aczkolwiek również
mniejszy. Dla lutniociągów o średnicy 1,0 m wartości
jednostkowego oporu aerodynamicznego zmieniają
się w dużym zakresie: od 0,00822 do 0,01877 kg/m8.
Nadmienić należy, że dolna wartość została uzyskana
na stanowisku badawczym na powierzchni, natomiast
wartość górna wynika z pomiarów wykonanych na
dole kopalni. Podobna sytuacja jest w przypadku
lutniociągów o średnicy 1,2 m. W tym przypadku
wartość jednostkowego oporu aerodynamicznego
wynosi od 0,00254 do 0,0704 kg/m8.
Dla elastycznych lutniociągów ssących (zbrojonych)
o średnicy 0,2 m jednostkowy opór aerodynamiczny
jest równy 71,145 kg/m8. Dla lutniociągów o średnicy
0,3 m wartość tego oporu jest równa 8,292 kg/m8, a dla
lutniociągów o średnicy 0,5 m równa 0,971 kg/m8.
Wymienione wartości zostały uzyskane w oparciu
o badania wykonane na stanowiskach pomiarowych na
powierzchni. Dla lutniociągów o średnicy 0,8 m wspomniany opór jednostkowy wynosi od 0,06 do 0,78
kg/m8. Wartości 0,063 kg/m8 oraz 0,1384 kg/m8 zostały
uzyskane na podstawie badań wykonanych na powierzchni, natomiast pozostałe wyniki uzyskano z pomiarów wykonanych w czynnym wyrobisku na dole
kopalni. Z tabeli 11 wynika, że nawet w warunkach
dołowych wartość jednostkowego oporu aerodynamicznego lutniociągu zbrojonego może być rzędu
0,2÷0,4 kg/m8. Dla lutniociągów o średnicy 1,0 m jednostkowy opór aerodynamiczny wynosi od 0,03 do 0,47
kg/m8. Również w tym przypadku wartości 0,0302
i 0,0354 kg/m8 uzyskano w oparciu o wyniki badań
wykonane na stanowiskach badawczych na powierzchni. Z analizy tabeli 11 wynika, że dla elastycznego lutniociągu zbrojonego o średnicy 1,0 m, nawet na dole
kopalni jednostkowy opór aerodynamiczny nie powinien przekraczać wartości 0,13÷0,14 kg/m8.
27
Lutniociągi przewidziane do wentylacji ssącej
(zbrojone) charakteryzują się większym oporem aerodynamicznym aniżeli lutniociągi niezbrojone. Na
podstawie uzyskanych wyników wydaje się, że należy zrewidować wartości jednostkowych oporów aerodynamicznych podanych w pracy [2]. Przeprowadzone badania wykazały, że jest możliwe uzyskanie
wartości niższych. W związku z powyższym proponuje się, aby producenci lutni elastycznych stosowali
takie technologie, które pozwolą na uzyskanie wartości jednostkowego oporu aerodynamicznego lutni nie
większych od podanych w tabeli 12.
Literatura
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
5. WNIOSKI
Zbadano 16 elastycznych lutniociągów niezbrojonych oraz 20 elastycznych lutniociągów zbrojonych
o średnicach: 0,2 m, 0,3 m, 0,4 m, 0,5 m, 0,6 m, 0,8
m, 1,0 m i 1,2 m. Wyznaczono wartości jednostkowego oporu aerodynamicznego tych lutniociągów.
13.
14.
Bystroń H., Jaroń S., Markefka P., Strumiński A., Wojtyczka A.:
Poradnik Górnika, T3 Dział I – Przewietrzanie kopalń, wyd. „Śląsk”,
Katowice 1974.
Bystroń H.: Metody obliczania nie rozgałęzionych lutniociągów
kopalnianych i oceny ich jakości aerodynamicznej, Archiwum Górnictwa 35, 3(1990).
Bystroń H., Knechtel J.: Przeprowadzenie badań lutni ssących typu
TS-LWS w klasie wykonania „B”, tj. na Δpmin = 7000 Pa celem określenia maksymalnych długości lutniociągów zbudowanych z takich
lutni, dokumentacja prac GIG o symbolu: 411 21401 – 111, Katowice, czerwiec 2001.
Bystroń H., Knechtel J.: Przeprowadzenie badań w celu oznaczenia
jednostkowego współczynnika oporu aerodynamicznego dla lutni ssących Ø 1000 mm wykonanych w klasie „C”, dokumentacja prac GIG
o symbolu: 411 33043 – 111, Katowice, sierpień 2003.
Knechtel J.: Badania jednostkowego oporu aerodynamicznego lutni
elastycznych do wentylacji tłoczącej typu TS-03 o średnicy 1,0 m
oraz o średnicy 1,2 m, dokumentacja prac GIG o symbolu: 582 04666
– 112, Katowice, styczeń 2006.
Knechtel J.: Wyznaczenie współczynnika jednostkowego oporu
aerodynamicznego lutni elastycznych do wentylacji tłoczącej o średnicy 1,0 m i o średnicy 1,2 m, dokumentacja prac GIG o symbolu:
582 02216 – 112, Katowice, kwiecień 2006.
Knechtel J.: Badanie jednostkowego oporu aerodynamicznego lutni
elastycznych do wentylacji tłoczącej o średnicy 1,0 m oraz o średnicy
1,2 m, dokumentacja prac GIG o symbolu: 512 17516 – 112, Katowice, kwiecień 2006.
Knechtel J.: Badanie jednostkowego oporu aerodynamicznego lutni
elastycznych do wentylacji tłoczącej o średnicach: 0,8 m, 1,0 m oraz
o średnicy 1,2 m, dokumentacja prac GIG o symbolu: 582 41406 –
113, Katowice, sierpień 2006.
Knechtel J.: Przeprowadzenie badań wyznaczających współczynnik
jednostkowy oporu aerodynamicznego dla elastycznych lutni wentylacyjnych tłoczących o średnicy Ø400 mm, Ø600 mm i Ø800 mm, dokumentacja prac GIG o symbolu: 582 04178 – 112, Katowice, styczeń 2008.
Knechtel J.: Przeprowadzenie badań dla wyznaczenia jednostkowego
oporu aerodynamicznego elastycznych lutni wentylacyjnych tłoczących o średnicy Ø400 mm, dokumentacja prac GIG o symbolu: 582
09578 – 112, Katowice, luty 2008.
Knechtel J.: Przeprowadzenie badań dla określenia współczynnika
jednostkowego oporu aerodynamicznego elastycznych lutni wentylacyjnych tłoczących o średnicach: Ø400 mm, Ø600 mm i Ø800 mm, dokumentacja prac GIG o symbolu: 582 02978 – 112, Katowice, luty 2008.
Knechtel J.: Badanie własności aerodynamicznych lutniociągu elastycznego (zbrojonego) oraz wyznaczenie jednostkowego oporu aerodynamicznego lutniociągu, jak również oporu aerodynamicznego kolanka 90°, dokumentacja prac GIG o symbolu: 582 51529 – 112, Katowice, listopad 2009.
Knechtel J.: Badanie parametrów aerodynamicznych elastycznych
lutniociągów „zbrojonych” o średnicach: 0,2 m, 0,3 m, 0,5 m i 1,0 m
wykonanych z tkaniny technicznej VINYTOL 752 NV, dokumentacja prac GIG o symbolu: 582 27310 – 112, Katowice, czerwiec 2010.
Roszczynialski W., Trutwin W., Wacławik J.: Kopalniane pomiary
wentylacyjne, wyd. „Śląsk”, Katowice 1992.
Recenzent: prof. zw. dr hab. inz. Wacław Trutwin

Czytaj

Transkrypt

Podobne dokumenty

full text - Główny Instytut Górnictwa

Cennik odbioru opon

elastyczne formy świadczenia pracy