Depresija Jame

7/25/2019 Depresija Jame

1/57

D:\bjdocs\FACULTY\NASTAVA\EDUMATER\vent\heading_ventpracticum_manual_ver1.doc

VENTPRACTICUM MANUAL DRAFT VER. 1Authors: Vrkljan, D., Jankovic, B.Date: 24/4/2007


2/57

Obraun depresije jame

UVOD

Ventilacija rudnika ima dvojaku svrhu: da stalnom izmjenom zraka u svim podzemnimprostorijama rudnika (jame) putem neprekidnog strujanja odrava jamsku klimupogodnu za rad i da razrjeuje koncentracije zaguljivih, otrovnih i eksplozivnihplinova i praine uz njihovo odvoenje na povrinu.U dananjim, suvremenim rudnicima mehanika ventilacija jedini je nain rjeavanjaventilacijskih i klimatizacijskih problema jame, a prirodna, odnosno toplinskadepresija samo jedan od faktora koji u pozitivnom ili negativnom smislu utjee na tumehaniku ventilaciju.Nekada je prirodna (toplinska) depresija bila jedini nain rjeavanja ovih problema.Da bi se postigao potreban protok zraka u jami nekadanji rudari loili su vatre,koristili su cijeenje vode niz ulazno vjetreno okno i vjetrene pregrade.

Osnovni sistemi ventilacije

Sistem ventilacije rudnika sastoji se od ventilacijskih provodnika koje ine okna,popreni hodnici, otkopni hodnici, otkopi i ostale jamske prostorije; ti se provodnicinazivaju granama.Kao pogonske sile djeluju ventilatori i toplinske depresije.S obzirom na djelovanje ventilatora primjenjuje se: USISNI odnosnoDEPRESIJSKI reim ventilatora i, rjee, TLANI odnosno KOMPRESIJSKI reim spotisnim djelovanjem ventilatora.

Obraun depresije

Pod pojmom depresije oznaava se u naelu promjena tlaka u odreenoj dionicizranog provodnika. Ta promjena oituje se padom tlaka, izazvanim otporomstrujanja.Do pada, odnosno gubitka tlaka dolazi uslijed:

trenja estica zraka o stjenke zranih provodnika i; promjene smjera zrane struje

Depresiju je mogue izraunati na bazi jedne od jednadbi i to: Bernoullijeve jednadbe formule Drehkopfa jednadbe Girardd' Aubuissona te DarcyWeisbacha

Korigirana Bernoullijeva jednadba za nestlaivi fluid:

[ ]Pahh1

1i-iuk =

+=

n

i

( ) ( ) [ ]Pa2

vvg

2zzpph 1

2

1i

2

i1ii1ii1ii1i-i

+++

+++

+

++= ii


3/57

hi-i+1 utroena depresija na dionici vjetrene mree [Pa]

n ukupni broj dionica vjetrenog puta

pi,pi+1 barometarski pritisci na poetnoj i krajnjoj toki dionice

[Pa]zi,zi+1 kote poetne i krajnje toke dionice [m]

i,i+1 gustoe zraka na poetnoj i krajnjoj toki dionice[kgm-3]

vi,vi+1 brzine zrane struje na poetnoj i krajnjoj toki dionice[ms-1]

g ubrzanje sile tee, g = 9,8067 [ms-2]

statika i dinamika komponenta Bernoullijeve jednadbe

h s+ hdt= h

Dinamiki tlak: primjer sile koju stvara na avionsko krilo

Kako izraunati statike pritiske kada je ventilator u mirovanju? (potrebno zakonstrukciju dijagrama depresije)

nacrtati shemu, napisati to je zadano i pokazati na primjeru + raun utroenedepresije (razlika je u dinamikoj komponenti pritiska)

Za proraun proizvedene depresije potrebno je izraunati osim utroene i prirodnu(toplinsku) depresiju.hpr= hv+ hp

A B

CA

zimi

ljeti

U ovom sluaju strujanje zraka nastaje pod utjecajem razlike u pritiscima dvazrana stupa vanjskog AA' i jamskog BC. Zimi, kada je zrak na povrini hladan,ima veu specifinu teinu od toplijeg zraka u rudniku, pa e nastati strujanje


4/57

zraka kroz potkop i na okno izvan rudnika. Ljeti kada je atmosferski zrak topliji, bitie i specifina teina tog zranog stupa manja od one u oknu BC, budui da jetamo sada temperatura nia, pa e i strujanje zraka biti obrnuto: zrak e ulazitikroz okno, a izlaziti na potkop.


5/57

RELATIVNA VLANOST

Relativna vlanost predstavlja odnos trenutno izmjerenogsadraja vodene pare u zraku i maksimalno mogueg (100%-tnazasienost ).

INSTRUMENTI ZA MJERENJERELATIVNE VLANOSTI

1. ASSMANOV ASPIRACIONIPSIHROMETARPsihrometar mjeri suhui vlanu temperaturu.Instrument se sastojiod dva termometra;jedan mjeri suhutemperaturu a drugi se

navlai i mjeri vlanutemperaturu. Budui seza isparavanje vodetroi odreena energija(toplina) vlanitermometar e pokazatiniu temperaturu odsuhog. Temperaturavlanog termometra je ufunkciji zasienostizraka vodenom parom.Ukoliko je zasienostzraka vea vlani

termometar pokazujemanju razliku u odnosuna suhi termometar.Gornja granicarelativne vlanosti je100%, to znai da jezrak maksimalno zasienvodenom parom i da nemoe primati vieisparavanja. U tomsluaju oba termometrapokazuju istu

vrijednost temperature.Drugim rijeima malerazlike u oitanjutermometara ukazuju navisok sadraj vlage uzraku, to nam u radnimprostorima ne odgovara,jer je onemoguenoodvoenje vlage sljudskih tijela, tj. ne moe doi do rashlaivanja organizma,nego je pojaano znojenje i zagrijavanje organizma.Suha i vlana temperatura, odnosno njihova razlika su mjeraza relativnu vlanost, koju iz ovih mjerenih veliina

odreujemo ili izraunavamo.


6/57

2. HYGROMETARHygrometar je digitalni instrument pomou kojeg direktnooitavamo relativnu vlanost u nekom prostoru.

ODREIVANJE RELATIVNE VLANOSTI

Relativnu vlanost odreujemo iz oitanih veliina suhe ivlane temperature na tri naina;

a) pomou psihrometarskih tablica iz izmjerene temperaturesuhog termometra i iz razlike temperature suhog i vlanogtermometra oitavamo relativnu vlanost u %.

b) pomou Molierovog dijagrama iz suhe i vlanetemperature oitavamo relativnu vlanost u %. Takoer se udijagramu moe oitati apsolutna vlanost, tj. sadrajvodene pare x u zraku, izraen u gramima vodene pare po

kilogramu suhog zraka.c) raunski - kod raunskog naina u prvom koraku pomouSprungovog obrasca odreujemo e - parcijalni pritisakvodene pare u zraku:

e - parcijalni pritisak vodene pare u zraku u [Pa]

[ ]Pa755

p)tc(tEe vs

'=

E- parcijalni pritisak zasiene vodene pare u zraku, oitaniztablica za temperaturu vlanog termometra u Pa

c - psihrometarska konstanta, za vodu i Assmanov aspiracionipsihrometar iznosi 0.5 (za led 0.43)ts- temperatura suhog termometra u Ctv- temperatura vlanog termometra u Cp - barometarski pritisak u [Pa]

Daltonov zakon govori o tlaku smjese plinova u zatvorenojposudi; ukupni tlak (p) smjese idealnih plinova (kojimeusobno ne reagiraju) jednak je zbroju djelominihparcijalnih tlakova pojedinih plinova.

[ ]=

=++=n

1i

in21uk Papp.....ppp

Djelomini tlak nekog plina u smjesi plinova jednak je tlakukoji bi imao plin kada bi se sam nalazio u tom prostoru.

Kasnija istraivanja pokazala su da Sprungov obrazacpredstavlja dobru aproksimaciju za odreivanje parcijalnogpritiska vodene pare u zraku. Relativna vlanost se zatimizraunava iz relacije:

= (e/E)*100, (%) - relativna vlanost u [%]E- parcijalni pritisak vodene pare u zasienomzraku, oitan iz tablica za temperaturu suhogtermometra u [Pa].


7/57

PRIMJER ODREIVANJA RELATIVNE VLANOSTI POMOU TRI NAVEDENANAINA:

a. .ts= 23,2 Ctv= 18,7 Cts tv= 4.5 C

Budui su psihrometarskim tablicama daju podaci relativnevlanosti samo za cjelobrojne vrijednosti temperaturatraena relativna vlanost za mjerenu suhu i vlanutemperaturu dobije se viestrukom interpolacijom.Prvo interpoliramo za oitanje suhe temperature izmeu23 i 24 C.Za t = 23 Ciz psihrometarskih tablica oitava sevrijednost relativne vlanosti za 4 i 5 C, (4 C) =69%, (5 C) = 62%, i izvodi se interpolacija za ts tv= 4.5 C.

0.1 C nosi 0.7% a 0.5 C 3.5% relativne vlanosti, takoda je interpolirana vrijednost 69% - 3.5% = 65.5%.Za t = 24 Coitava se za 4 i 5 C; (4 C) = 70%, (5C) = 63%.0.l C nosi 0.7% a 0.5 C 3.5% relativne vlanosti, takoda je interpolirana vrijednost 70% - 3.5% = 66.5%.Sada je potrebno izvesti interpolaciju izmeu 65.5 i66.5% za oitanje ts= 23.2 C.0.1 C nosi 0.1% a 0.2 C 0.2% relativne vlanosti, takoda je interpolirana vrijednost 65.5% + 0.2% = 65,7%

b. Iz Molierovog dijagrama oitava se za mjerene veliine t =23.2 C i t = 18.7 C relativna vlanost od cca 65.5%. Naapscisi dijagrama moe se oitati i apsolutna vlanost x =11.8 grama vodene pare po kilogramu suhog zraka. Dijagramvrijedi za barometarski pritisak od 750 Torra ili 99991Pa.

c. Raunski postupak je najtoniji. Osim podataka suhe ivlane temperature potrebno je izmjeriti i barometarskipritisak.

( ) [ ]Pa792,1837755

10131518,7-23,20,5-2139,724e ==

p = 101315 [Pa] (mjereno)

Parcijalni pritisak zasiene vodene pare u zraku E zaoitanje vlanog termometra dobije se interpolacijomizmeu oitanih vrijednosti za t od 18 i 19 C iz tablica.

E (18 C) = 2047.426 Pa, E (19 C) = 2179.281 Pa.Razlika oitanja je 131.855 [Pa] to znai da 0.l C nosi


8/57

13.185 [Pa] a 0.7 C daje 92.298 [Pa] (7 * 13.185). E zat = 18.7 C iznosi 2047.426 + 92.298 = 2139.724 Pa.

Parcijalni pritisak E zasiene vodene pare u zraku dobije seinterpolacijom za oitane vrijednosti suhe temperature od 23i 24 C iz tablica.

E (23 C) = 2784.830 [Pa], E (24 C) = 2957.615 [Pa]. Razlikaoitanja je 172.785 [Pa], to znai da 0.l C nosi 17.278[Pa], a 0.2 C daje 34.538 [Pa] (2*17.278). E za t = 23.2 Ciznosi 2784.830 + 34.538 = 2819.368 [Pa].

[ ]%,,

,

E

evl.Rel. 1865100

3682819

7921837100 ===


9/57

OBRAUN DEPRESIJE JAME(primjer za vjebe)

3

h = 2027 Pa

Zadani mjereni podaci (dok ventilator radi):

TemperaturaTokabr.

Kota[m]

PritisakP [Pa] ts[C] tv [C]

Brzinav [m/s]

1 510,5 97325,1 9,2 6,0 0

2 500,3 97438,7 10,0 7,3 0

3 -20,7 102871,3 13,5 10,4 2,0

4 120,5 100298,1 20,8 18,1 4,5

5 510,5 95298,1 23,2 23,2 6,5

Potrebno je odrediti:

1.relativnu vlanost jamskog zraka u pojedinim tokamaa.raunski b. pomou psihrometarskih tablica

c. iz Molierovog i,x dijagrama

2. gustou jamskog zraka u pojedinim tokama

3. apsolutnu vlanost jamskog zrakaa. raunski b. iz Molierovog i,x dijagrama

4. depresije na zatvorenom vjetrenom putua.ukupno utroenu depresiju b. prirodnu depresijuc. ukupnu proizvedenu depresiju

5. konstruirati dijagram depresije

a. krivulju statikih pritisaka dok ventilator radib. krivulju statikih pritisaka dok ventilator ne radic. krivulju ukupno utroene depresije


10/57

1. Odreivanje relativne vlanosti po pojedinim tokama

a. raunski

toka 1.

ts= 9,2 C iz tablica E1= 1158,862 [Pa]tv= 6,0 C iz tablica E1

' = 932,987 [Pa]

Sprung-ov obrazac:

[ ]Pa755

p)tc(tEe vs

' =

c psihrometarska konstanta c = 0,5;

e parcijalni pritisak vodene pare u zraku u trenutku

mjerenja [Pa];E - parcijalni pritisak vodene pare u zraku u zasienom

stanju pri danoj suhoj temperaturi (za oitanje suhogtermometra) [Pa];

E'- parcijalni pritisak vodene pare u zraku u zasienomstanju pri danoj vlanoj temperaturi (za oitanjevlanog termometra) [Pa];

ts,tv suha i vlana temperatura zraka

[ ] zrakavlanostrelativna%100E

e=

( ) [ ]Pa735,726755

1,973250,62,95,0987,932e1 ==

[ ]%71,62100862,1158

735,7261 ==

toka 2.

ts= 10,0 C iz tablica E2= 1221,896 [Pa]

tv= 7,3 C iz tablica E2' = 932,987 [Pa]

( ) [ ]Pa618,845755

7,974383,70,105,0846,1019e2 ==

[ ]%20,69100896,1221

618,8452 ==

toka 3.

ts= 13,5 C iz tablica E3= 1537,869 [Pa]

tv= 10,4 C iz tablica E3' = 1253,733 [Pa]

( ) [ ]Pa540,1042755

3,1028714,105,135,0733,1253e3 ==


11/57

[ ]%79,67100869,1537

540,10423 ==

toka 4.

ts= 20,8 C iz tablica E3= 2436,313 [Pa]tv= 18,1 C iz tablica E3

' = 2060,611 [Pa]

( ) [ ]Pa270,1881755

1,1002981,188,205,0611,2060e4 ==

[ ]%22,77100313,2436

270,18814 ==

toka 5.

[%1005 = ]

b. pomou psihrometarskih tablica

toka 1.

t = 9,2 C

ts tv= 9,2 6,0 = 3,2 C

interpolacijom za 9,2 C dobije se 64,2 %(64,0 %+ 0,2

%)

oitanje za ts(9,0C, stupac 4C) = 52 %

oitanje za ts(10,0C, stupac 4C) = 54 %

razlika = 2 %

0,1 C nosi 0,2 %, a 0,2 C nosi 0,4 %, interpolacijom za

9,2 C dobije se 52,4 %(52,0 %+ 0,4 %)

dalje se interpolira izmeu 64,2 %i 52,4 %za razliku

ts- tv= 3,2 C razlika (64,2 %- 52,4 %) iznosi 11,8 %,

to znai da 0,1 C nosi 1,18 %a 0,2 C daje 2,36 %.

= 64,2 2,36 = 61,84 %ili

= 52,4 + 9,44 = 61,84


12/57

ts - tv 0 3 3,2 4 14

ts 0 . .

. .

. .

. .

.

.

.

9

9,2

10

64

64,2>61,84

Documents

Depresija Jame