Способ определения аэродинамического сопротивления воздуховода

/О 1)5 Е Е ИЗОБРЕТЕНИЯ СПИ ЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ вентиляционных трубопроводов и ляции шахт. Цель изобретения - по точности определения аэродинам сопротивления (АДС) воздуховода учета АДС утечек в нем. Для этого расход воздуха в начале и конце в да и среднюю площадь его попер чения. Определяют плотность в воздуховоде и сопротивления тр местного сопротивления (МС) и ло противления (ЛС). Вычисляют сум и ЛС. Затем с помощью формулы в АДС утечек воздуха. При нагнета чину АДС утечек вычитают иэ сумм и ЛС, и при реверсировании, т.е, и вании, к сумме СТ, МС и ЛС пр АДС утечек. нти ышение ческого за счет меряют духовоого сется к горной проыть использовано вления горных выых трубопроводов Такое представление силы сопросправедливо для плотных воздухоШахтные выработки и вентилтрубопроводы в большинстве своеся неплотными воздуховодами.прием определения потери давледуховоде при различных расходахначале и конце выработки по форм тивлен водов, ционн м являю Извест ия вв воздух ия ые тен зав ей=а Р/Я - с тивление выработк а - коэффициент сопротивлния;- длина выработки; я тре ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР 1(71) Красноярский институт цветных металлов им, М.И.Калинина(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОЗДУХОВОДА(57) Изобретение относится к горной промышленности и м,б. использованодля определения сопротивления горных выработок и Изобретение относи мышленности и может б для определения сопроти работок и вентиляционн при вентиляции шахт,Известны способы оп тивления трения, местных тивлений. Сила аэро сопротивления представ из двух составляющих - с давления. Сила давления перераспределение скоро воздуховоде поворотов, ных предметов, загромож Сила трения зависит от ш духовода, его поперечног ределения сопрои лобовых сопродинамического ляется состоящей илы трения и силы затрачивается на сти при наличии в сужений, различдающих сечение, ероховатости воза сечения и длины,из оз ечн оздуха в ения (СТ), бового сому СТ, МС ычисляют нии велиы СТ,МС ри всасы- ибавляютР и Я - периметр и площадь поперечного сечения выработки;Он - расход воздуха в начале выработки; 0 - расход воздуха в конце выработки. воздуховодах с проницаемыми стенками изакона сохранения энергии,При движении потока в твердых грани 50 55 цах воздуховода с проницаемыми стенками имеют место притечки воздуха в выработку или утечки его в наружу, в зависимости от соотношения давления в воздуховоде и за его пределами.Притечки воздуха возмущают ламинарный пограничный слой в воздуховоде, создают непосредственно у стенок турбулентный пограничный слой, Между ядром потока и пограничным слоем возникают доОднако выражение (1) дает различныечисловые значения величины сопротивления в условиях одной и той же выработкипри различных способах создания давления. Например, на участке вентиляционного штрека длиною 100 м, закрепленногоанкерной крепыш, измеренная потеря давления составила 40 Па при нормальном режиме проветривания шахты всасывающим 15способом. Расход воздуха в начале участкасоставлял 21 м/с, а в концем /с. Послезреверсирования вентилятора главного проветривания на нагнетание воздуха в шахтуи установившегося режима движения воздуха потеря давления на том же участкесоставила 15 Па, а расход воздуха по направлениюю движения струи - 25 и 17,5 м /сзсоответственно. Таким образом, согласноформулы (1) сопротивление участка выработки в случае всасывающего способа проветривания равно 0,054 Па с /м, а при2 6нагнетательном режиме вентиляции оно составляет 0,034 Па с /м, В действительно, г 6сти, при одинаковой шероховатости 30поверхностей штрека в обоих направленияхсопротивление должно быть одинаковымпри любом расходе воздуха.Целью изобретения является повышение точности определения аэродинамического сопротивления воздуховода за счетучета аэродинамического сопротивленияутечек в нем при различных способах создания давления,Поставленная цель достигается выявлением новой составляющей силы сопротивления, свойств заявленного способа,обусловленных наличием указанного признака, по сравнению со свойствами известных устройств, на основе обобщенного 45представления об аэромеханике потока в(2) где Р 1, Р 2 - давление в начале и конце воздуховода, Па;Р - периметр поперечного сечения воздуховода, м;Я - площадь поперечного сечения воздуховода,мг;Р - коэффициент трения, зависящий от шероховатости стенок;р - плотность воздуха, кг/м;з,Ч - средняя по сечению скорость движения воздуха в воздуховоде на расстоянии х от ее начала, м/с;Ч 1, Чг - средняя по сечению скорость движения воздуха в начале и конце воздуховода соответственно, м/с. полнительные силы трения, На приведение турбулентного слоя в движение по направлению потока затрачивается сила давления. Скоростное давление потока создает разрежение у каналов в стенках воздуховода, увеличивается разность давления снаружи и внутри воздуховода, за счет чего возрастают притечки воздуха, Толщина турбулентного пограничного слоя при этом увеличивается,В случае, когда давление в воздуховоде больше, чем снаружи, скоростное давление у каналов в стенках уменьшает эту разность давления, соответственно уменьшаются и утечки воздуха. Ламинарный пограничный слой и прилегающий к нему турбулентный слой частично выходят из воздуховода через каналы в стенках. Сила трения между ядром потока и пограничным слоем уменьшается. Снижение расхода воздуха и расширение турбулентного ядра потока уменьшают силу давления.Таким образом, сила сопротивления при движении воздуха в неплотном воздуховоде состоит из двух частей - силы трения и силы давления, и силы аэродинамического трения, зависящей от относительной величины и направления утечек воздуха, Выявленную составляющую силы сопротивления, представляющую сумму силы давления и силы аэродинамического трения, в дальнейшем будем называть аэродинамическим сопротивлением утечек воздуха,При движении воздуха в неплотном воздуховоде и давлении в нем меньше наружного получим1721258 Вут -д 35 40 45 50 Составитель В.СатаровТехред М.Моргентал Корректор О.Ципле Редактор Л.Гратилло Заказ 937 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Искомые параметры воздуха и сопротивлений составляют: при отсасывании воздуха (нормальный режим проветривания)плотность воздуха р = 1,2 кг/м;з,отношение расходов воздуха= 21/35== 17,5/25= 0,7;аэродинамическое сопротивление утечек Вут=0,0084 Па с /м;общее аэродинамическое сопротивление Во = 0,0356 Па с 2/м .Из данных примера видно, что при использовании заявленного способа повышается точность определения сопротивлениявыработки и давления, необходимого дляпродвижения требуемого расхода воздуха,Расчетное давление по прототипу на 19меньше при отсасывании и на 28; большепри нагнетании по сравнению с предлагаемым способом.Формула изобретенияСпособ определения аэродинамического сопротивления воздуховода, включающий измерение расхода воздуха в воздуховоде, средней площади его поперечного сечения, определение плотности воздуха и суммы сопротивлений трения, местного со противления и лобового сопротивления, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения аэродинамического сопротивления воздуховодг за счет учета аэродинамического сопротивления 10 утечек в нем, измеряют расход воздуха вначале и конце воздуховода и определяют аэродинамическое сопротивление утечек воздуха в воздуховоде из следующего математического выражения15 где р - плотность воздуха, кг/м;з.ц- отношение меньшего расхода воздуха к большему;Я - средняя площадь поперечного сечения воздуховода, м, при этом при создании разноСти давления нагнетанием полученную величину аэродинамического сопротивления утечек вычитают из суммы сопротивления трения, местных и лобовых сопротивлений, а при создании разности 30 давления всасыванием к указанной суммеприбавляют величину аэродинамического сопротивления утечек,