Устройство для регулирования теплового режима глубоких шахт и рудников

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 Ц 9) (11 Г 3 О ИЯ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМУ(54) УСТР ЛОВОГО РЕ КОВ(57)Изобретени промышленности ий науч- по бе- мьппленотн Цел ся к горно вышение эк номичности.регулирования теплового режима. Для этого теплообменник 14 выполнен в виде аппарата "воздух-воздуходна полость которого посредствомтрубопроводов соединена с каналом 15подачи наружного воздуха, с впускнымканалом 12 воздухоохладителя 7 и своздухоподающим стволом. Трубопроводы,соединяющие полости теплообменника 14с воздухоохладителем, имеют патрубки16 и 18.для сообщения с атмосферзапорными приспособлениями 17 и вен искуссии климатиюкауФ ирование м кондициа, 1983,Проек ных сист М.: Нед(53) 622.413(088.8)56) Хуцевецц Д, Результатына конференции по улучшениюческих условий в шахтах. "Г1984, Р 12, с. 38.Цейтлин Ю.А. и дри эксплуатация шахтонирования воздуха.с. 16,17. 2ОИСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПайА ГЛУВО 1"ИХ ШАХТ И РУЛНИ1557333 Последние установлены соответственно в патрубках 16 и 18 и впускном канале 12 воздухоотводящим стволов и имеет запоряые приспособления 23 и 24 и вен 5 тилятор 27. Между воздухоохладителем 7 и испарителем 2 размещен аккумулятор, выполненный в виде теплоизолированного резервуара. Использование этого резервуара позволяет изменять количество вырабатываемого холода в течение суток, используя для накопления Изобретение относится к горной промышленности, а более конкретно к области регулирования микроклимата вглубоких шахтах и рудниках. 20Цель изобретения - повышение экономичности регулирования теплового режима шахт и рудников,На фиг. 1 изображена принципиальнаясхема устройства для регулирования 25теплового режима глубоких шахт и рудников; на фиг. 2 .- процесс изменениятепловых параметров обрабатываемоговоздуха при движении его по горнымвыработкам.30Устройство включает холодильнуюмашину, состоящую из компрессора 1,испарителя 2, дросселя 3 и конденсатора 4. Испаритель 2 посредством сливного трубопровода 5 соединен с емкостью 6 для аккумулирования холода.35На линии связи емкости 6 и воздухоохладителя 7 размещен циркуляционныйнасос 8. Посредством нагнетательноготрубопровода 9 воздухоохладитель 7связан с испарителем 2 холодильноймашины.Ф.Для регулирования системы хладоносителя трубопроводная сеть на нагнетательной стороне насоса 8 снабжена запорными вентилями 10 и 11. К воздухоохладителю 7 подсоединены впускной 12и выпускной 13 каналы для подачи воздуха, соединяющие воздухоохладитель7 с. теплообменником 14, который каналом 15 связан с атмосферой. Каналы 12и 13 снабжены патрубками 16 и 18 сзапорными устройствами 17 и 19 длясвязи с атмосферой в зимний периодгода. Канал 15 сообщен с вентиляцион 55ным стволом шахты посредством канала20, в котором размещены запорное устройство 21 и вентилятор 22. На входевоздуха в канал 15 и в воздухоохлахолода работу в часы минимальных нагрузок на электростанции, и уменьшатьпотребление энергии в часы "пик". Использование данного устройства обеспечивает возможность применения одногои того же теплообменника по его назначению круглогодично. Это способствует стабилизации процесса теплообменавоздуха с горным массивом. 1 з.п.ф-лы, 2 ил,дитель 7 установлены запорные устройства 23 и 24 . Канал 25 для подачи воздуха из теплообменника 14 в ствол 26 снабжен вентилятором 27. В воздухоподающей выработке 28 проложен водопровод 29, снабженный оросителями 30,Устройство работает следующим образом.При работе холодильного компрессора 1 теплота перегрева и конденсации хладагента отводится из цикла в конденсаторе 4 системой оборотного водоснабжения. Охлажденный в испарителе 2 хладоноситель по трубопроводу 5 сливают в емкость-аккумулятор 6, откуда его забирают насосом 8 и частично либо полностью подают в воздухоохладитель 7. Отепленный в воздухоохладителе 7 хладоноситель направляют в испаритель 2 для охлаждения. При работе устройства в летний период года запорные устройства 17, 19 и 21 закрыты, а устройства 23 и 24 открыты.Теп-лый воздух по каналу 15 поступает в ,первую (" теплую" ) полость теплообменника 14, где охлаждается (см. фиг,2, процесс 1-2) и по впускному каналу 12 поступает в воздухоохладитель, где охлаждается за счет нагрева хладоносителя. При этом иэ воздуха выпадает большая часть содержащейся в нем влаги (см. фиг. 2, процесс 2-3). В зависимости от холодопотребности шахты охлаждение воздуха осуществляют в воздухоохладителе 7 до влагосодержания 4-6 г/кг. После воздухоохладителя 7 переохлазденный воздух направляется во вторую полость (полость "холодного воздуха") теплообменника 14. Здесь переохлажденный воздух подогревается при постоянном влагосодержании (фиг,2, процесс 3-4). Из теплообменника 14 воздух вентилятором 27 по каналу 25т.е. больше, чем в предлагаемом техническом решении на величину предварительного охлаждения воздуха в теплообменнике .М, д. Это уменьшение холодопроизводительности и обеспечиваетполучение экономического эффекта. Приосуществлении способа-прототипа ипредлагаемого величина потенциала6,6. остается неизменной, а для искус.ственно выработанного холода в обоихслучаях различна. Поскольку в прототипе переохлажденный воздух подогревают в теплообменнике, используя тепло конденсации, рассмотрим как изменяется количество тепла, отводимого вконденсаторе в обоих случаях. Принимаем, что количество тепла конденсации Я на 203 превьппает количествохолода Я , выработанного в холодильной машине, т.е. Тогда в прототипе 5 155733 направляется в шахтный ствол 26. Поскольку невозможно весь воздух, поступающий в ствол, пропустить через устройство, ниже канала 25 смешиваются потоки охлажденного и неохлажденного воздуха (см. фиг. 2, процесс 4-5), в результате чего температура и влагосодержание охлажденного воздуха несколько повышается. При движении воздуха по 10 стволу температура его повышается, в результате сжатия струи (фиг.2,про-: цесс 5-6), а при движении его по горным выработкам - в результате тепло- выделений окружающего горного массива и от других источников (см. фиг. 2, процессы б, 8-9, 10-11, 12-13, 14- 15). Для исключения увлажнения воздуха в стволе и по цепи горных выработок в местах пересечения водоносных гори зонтов их стенки по всему периметру гидроизолируют. Когда температура воздуха, подаваемого по выработке, достигнет предельно допустимое значение, ее снижают распылением воды в 5 увлажнителе.воздуха 30, установленнзм в горной выработке 28 и подсоединенном к водопроводу 29. При этом влагосодержание воздуха увеличивается при постоянном теплосодержании, а температура -,0 его понижается (см. фиг. 2, процессы 7-8, 9-10, 11-12, 13-14). При необходимости увлажнители воздуха, обеспечивающие понижение температуры воздуха. устанавливают в лаве вдоль очистного забоя. Температура атмосферного воздуха изменяется в зависимости,от состояния погоды, времени суток и време- . ни года. В связи с этим изменяется и тепловая нагрузка на холодильную установку. Это позволяет с помощью аккумулятора холода каковым является емкость с запасом хладоносителя, накапливать холод вчасы наименьшей нагрузки и отдавать его в часы пик. Наличие 45 аккумулятора холода позволяет уменьшить потребление электроэнергии в часы наибольшего ее потребления и увеличить в часы спада потребления, а такими являются ночньж часы р совпадающие 50 с минимальной суточной нагрузкой по теплу. При накоплении холода регулирование осуществляют с помощью эапорных вентилей 10 и 11. При общем снижении халодопотребности (переходный период времени года) уменьшают количество вырабатываемого холодаВ зимний период года, когда температура наружного воздуха ниже +2 С, за 3 6парные устройств 23 и 24 перекрывают, а 17, 19 и 21 .ль.ры"аю, Холодильную машину при этом о ключают.Холодный атмосферный воздух через патрубок 16 направляют с помощью вентилятора 27 в "холодную" полость теплообменника 14, Одновременно вентилятором 22 часть исходящего из шахтывоздуха по каналу 20 также направляютв теплообменник 14, в его "теплую"полость. Отдавший часть своего теплаисходящий из шахты воздух отводят ватмосферу по патрубку 19. Подогретыйатмосферный воздух направляют в ствол26. При э:ом параметры воздуха, поступающего в шахту, поддерживают такимиже, как и в летний период года. В качестве теплообменника воздух-воздух" может быть использован аппарат степловыми трубками.Использование предлагаемого технического решения позволит уменьшитьзатраты на нормализацию температурныхусловий в глубоких шахтах и рудниках.Кроме тоГо, сокращается количествооборудования, необходимого для размещения в :1 хте,При ра ое устройства по способу,1 редложеному в проготипе, в холодильной машине необходимо вырабатыватьтепла на каждый килограмм воздуха7 1557333 8Ф1,2 Я", = С(Ь 1 э +Ь,) 1,2-С 1 пе:,е.танут играть роль аккумуляторовтепла. 5 Формула изобретения 10 Таким образом, в предлагаемом техническом решении обеспечен также и некоторый выигрыш в количестве отводимого тепла конденсации.Использование предлагаемого устройства позволит реализовать в полной мере преимущества от размещения холодильного. оборудования на поверхности за счет использования атмосферного хо. лода. При этом применение аккумулятора холода, например, в виде резервуара с теплоизолированными стенками, позволит изменять количество вырабатываемого холода в течение суток, иск пользуя для накопления холода работу в часы минимальных нагрузок на электростанции и уиеньшать потребление энергии в часы "пик".30Использование тепла исходящей вентиляционной струи для обогрева воздуха обеспечивает возможность применения одного и того же теплообменника но его назначению круглогодично, включая35 периоды, когда холодильную установку отключают.Круглогодичная подача воздуха примерно одной и той же температуры в горные выработки будет способствовать 40 стабилизации процесса теплообмена воздуха с горным массивом, так как горные выработки и, в первую очередь, ствол где Г - количество обработанного воздуха кг.Поскольку 614-Э 1-ФС(1 в 2 Ь-э + 1,2 К 1 д - . 61,),В предлагаемом же техническом ре- шении 1. Устройство для регулирования теплового режима глубоких шахт и рудников, включающее соединенные между собой трубопроводами компрессор, конденсатор, дроссель, испаритель, канал подачи наружного воздуха, воздухоохладитель, имеющий впускной и выпускной каналы и теплообменник, соединенный с воздухоохладителем и воздухоподающим стволом, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности регулирования теплового режима, теплообменник выполнен в виде аппарата воздух - воздух, одна полость которого посредством трубопроводов соединена с каналом подачи наружного воздуха и с впускным каналом воздухоохладителя, а другая полость - с выпускным каналом воздухоохладителя и с воздухоподающим стволом, при этом трубопроводы, соединяющие полости теплообменника с. воздухоохладителем снабжены патрубками для сообщения с атмосферой и запорными приспособлениями, установленными в указанных патрубках и впускном канале воздухоохладителя, а канал подачи наружного воздуха выполнен с возможностью сообщения с воздухоотводящим стволом и снабжен запорными при- способлениями и вентилятором. 2. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено аккумулятором холода, выполненным в виде теплоизолированного резервуара и размещенным между испарителем.и воздухоохладителем.,Составитель И. Федяевдактор А. Долинич Техред М,Ходанич орректор С, Че ираж 372 аказ 70 одписно ВНИИПИ Государст твенно-издательский комбинат "Патент", г. Гагарина, 101 од сиз нного комитета по изобретениям и открытиям и3035, Москва, Ж, Раушская наб., д . 4/5