Wstęp teoretyczny do obliczania temperatury powietrza

• Temperatura sucha powietrza na podszybiu

Zastosowano do obliczeń metodę J. Wacławika.

Zgodnie z tą metodą temperatura sucha powietrza na podszybiu szybu wdechowego jest równa:

gdzie:

T_os - średnioroczna temperatura powietrza atmosferycznego, °C,

- gradient geotermiczny, °C/m., przy czym:

• 
  - stopień geotermiczny, m/°C,

• s - współrzędna bieżąca, m,

• 
  - współczynnik przewodzenia ciepła, W/(m K),

• 
  - bezwymiarowy strumień cieplny, wyznaczany z wzoru:

• c_p - ciepło właściwe powietrza przy stałym ciśnieniu, c_p = c_pa = 1005 J/(kg K),

• g - przyspieszenie ziemskie, g = 9,80665 m/s²,

• Ki - liczba Kirpiczewa charakteryzująca ochłodzenie się górotworu wyznaczana z nomogramów lub wzorów empirycznych jako funkcja liczb Fouriera i Biota, Ki = f (F_o, Bi),

jeżeli:

jeżeli:

gdzie:

• F_o - liczba Fouriera dana wzorem:

• 
  - czas przewietrzania wyrobiska, s,

• 
  - współczynnik wyrównywania temperatury, m²/s, równy:

• c_s - pojemność cieplna skał, J/(kg K),

• 
  - gęstość pozorna skał otaczających wyrobisko, kg/m³,

• Bi - liczba Biota dana wzorem:

• 
  - współczynnik przejmowania ciepła z górotworu, W/(m²K),

• 
  - strumień objętości powietrza, m³/s,

• 
  - gęstość powietrza, kg/m³, liczona ze wzoru:

• 
  - ciśnienie statyczne bezwzględne powietrza w miejscu pomiaru prędkości, Pa, które można wyznaczyć z przybliżonego wzoru:

• p_o - ciśnienie powietrza na zrębie szybu wdechowego, Tr,

• H- głębokość szybu liczona od powierzchni ziemi, m,

• R_a- indywidualna stała gazowa powietrza suchego, R_a = 287,04 J/(kg K),

• T_V - temperatura wirtualna powietrza, K,

T_s = 273,15 + T_s(s)

• T_s - temperatura sucha powietrza w miejscu pomiaru prędkości, K,

• T_s(s) - temperatura powietrza w przekroju wylotu szybu wdechowego,°C,

• x - stopień zawilżenia powietrza, kg/kg,

• p_pn - ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia, Pa,

• Temperatura wilgotna na podszybiu

Wyznacza się z zależności na ciśnienie cząstkowe pary wodnej w postaci:

przy czym:

gdzie:

• 
  - ciśnienie cząstkowe pary wodnej, Pa,

• 
  - ciśnienie cząstkowe pary wodnej w stanie nasycenia w temperaturze t_s, Pa ,

• 
  - wilgotność względna powietrza, %,

• 
  - odpowiednio temperatury powietrza mierzone termometrem suchym i wilgotnym, ^oC.

Prognozowanie temperatury suchej powietrza w wyrobiskach górniczych

Obliczenia wykonano metodą J. Vossa

Jako dane wyjściowe na dopływie przyjmujemy parametry powietrza na wypływie wyrobiska poprzedniego. Wyznacza się kolejno:

• Liczbę Fouriera ze wzoru:

gdzie:

• 
  - czas przewietrzania wyrobiska, s,

• 
  - ekwiwalentny współczynnik wyrównywania temperatury, m²/s, równy:

• c_s - pojemność cieplna skał, J/(kg K),

• 
  - gęstość pozorna skał otaczających wyrobisko, kg/m³,

• Bi - liczba Biota dana wzorem:

• 
  - współczynnik przejmowania ciepła z górotworu, W/(m²K),

• Temperaturę suchą powietrza wyznacza się ze wzoru:

przy czym :

gdzie:

• 
  - średnia temperatura pierwotna skał otaczających wyrobisko, °C, przy czym:

• 
  - odpowiednio temperatura pierwotna skał w przekroju dopływu i wypływu, °C, liczona ze wzoru:

gdzie:

• t₀ - temperatura skał na głębokości
  ,°C,

• 
  - stopień geotermiczny, m/°C,

• r_o - promień równoważny wyrobiska, m, przy czym:

r_o =

• 
  - współczynnik ciepła konwekcyjnego ogrzewającego powietrze suche, równy ilorazowi ciepła konwekcyjnego do ciepła całkowitego,

• 
  -ekwiwalentny współczynnik przewodzenia ciepła w wilgotnym masywie

• skalnym, W/(m K),

• A - pole przekroju, m²,

• B - obwód wyrobiska, m.,

• L - długość wyrobiska, m.,

• c_pa- właściwa pojemność cieplna powietrza suchego, c_pa = 1005 J/(kgK),

• 
  - strumień masy powietrza suchego, kg/s,

• 
  - prędkość średnia powietrza w przekroju, dla którego wyznacza się strumień masy powietrza, m/s,

• 
  - odpowiednio wysokości niwelacyjne przekroju dopływu i wypływu wyrobiska, dla którego wykonuje się prognozę temperatury powietrza, m,

• 
  - zagęszczenie strumienia od dodatkowych źródeł ciepła, W/m, przy czym:

• N_z - moc dodatkowych źródeł ciepła, kW,

• cz_s- współczynnik określający jaka część energii z dodatkowych źródeł wpływa na podwyższenie temperatury mierzonej termometrem suchym,

• Prognozowanie temperatury wilgotnej powietrza w wyrobiskach górniczych

Prognozowanie temperatury powietrza mierzonej termometrem wilgotnym w wyrobisku górniczym prowadzić możemy dopiero po prognostycznym wyznaczeniu temperatury mierzonej termometrem suchym.

• Temperaturę wilgotną w wyrobisku górniczym wyznaczamy ze wzoru:

gdzie:

• x_d - stopień zawilżenia powietrza na dopływie wyrobiska, kg/kg,

• x_w - stopień zawilżenia powietrza na wypływie z wyrobiska, kg/kg,

• r_b - ciepło parowania wody w termometrze 0°C; r_b = 2500000 J/kg,

• c_pw - pojemność cieplna pary wodnej przy stałym ciśnieniu, c_pw = 1927 J/(kg K).

• Ciśnienie statyczne bezwzględne powietrza p_w na końcu wyrobiska wyznacza się z przybliżonego wzoru:

gdzie:

• 
  - liczba oporu wyrobiska

• 
  - gęstość powietrza dla warunków normalnych,
  ,

Dobór maszyny klimatyzacyjnej

• Wyznaczenie temperatury powietrza na wlocie do wyrobisk po zastosowaniu jego chłodzenia

Temperaturę na wlocie do wyrobiska określamy przy założeniu, że temperatura sucha powietrza w całym wyrobisku nie powinna przekraczać 28°C. Zależność na temperaturę suchą powietrza na dopływie przedstawia wzór:

Wyznaczona z tego wzoru temperatura powietrza t_sd będzie temperaturą jaką otrzymamy po wymieszaniu strumieni powietrza przepływających przez maszynę klimatyzacyjną i wyrobiskiem (obok maszyny klimatyzacyjnej).

• Wyznaczenie parametrów powietrza na wypływie z maszyny klimatyzacyjnej

Zakłada się, że powietrze wypływające z maszyny klimatyzacyjnej będzie miało wilgotność względną ϕ = 100 %. Wobec tego t_sMK = t_wMK. Chcąc wyznaczyć żądane parametry powietrza na wylocie z maszyny klimatyzacyjnej przyjmuje się wstępnie temperaturę powietrza na wypływie z maszyny równą t_sMK. Obliczenia prowadzi się iteracyjnie. Oblicza się kolejno:

• ciśnienie cząstkowe pary wodnej p_pd, Pa,

• ciśnienie cząstkowe pary wodnej w stanie nasycenia p_pnd, Pa,

• stopień zawilżenia powietrza x_d, kg/kg,

• entalpię 1+x kg powietrza wilgotnego h_d, kJ/kg,

• gęstość powietrza wilgotnego
  , kg/m³,

• strumień masy powietrza wilgotnego
  , kg/s,

• strumień masy powietrza suchego
  , kg/s,

• ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia w temperaturze t_sw dla powietrza wylotowego z maszyny klimatyzacyjnej p_pnw, Pa,

• stopień zawilżenia powietrza x_nw na wylocie z maszyny klimatyzacyjnej dla stanu nasycenia powietrza w temperaturze t_sw, kg/kg,

• entalpia 1+x kg powietrza zamglonego na wylocie z maszyny klimatyzacyjnej h_w, kJ/kg,

Następnie wyznacza się temperaturę powietrza po zmieszaniu strumieni powietrza płynących przez maszynę klimatyzacyjną i wyrobisko (obok MK).

• strumień masy powietrza płynącego wyrobiskiem (obok MK) m₁, kg/s,

• strumień masy powietrza płynącego przez maszynę klimatyzacyjną m_MK, kg/s,

• stopień zawilżenia powietrza
  , kg/kg,

• entalpię powietrza po zmieszaniu strumieni powietrza
  , kJ/kg,

Entalpię poszczególnych strumieni liczymy ze wzoru:

gdzie:

• h - entalpia powietrza wilgotnego, J/(1+x)kg,

• h_a- entalpia powietrza suchego, J/kg,

• h_w- entalpia pary wodnej, J/kg,

• r_b- ciepło parowania wody w temperaturze 0°C, r_b = 2500000 J/kg,

• c_pw - pojemność cieplna pary wodnej przy stałym ciśnieniu, c_pw = 1927 J/(kg K),

• x - stopień zwilżenia, kg/kg.

Temperatura sucha wymieszanego strumienia powietrza:

Dla wyznaczenia temperatury wilgotnej powietrza t_wm po zmieszaniu strumieni oblicza się kolejno:

• ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu wylotowym p_pw, Pa,

• temperaturę wilgotną powietrza t_ww dla zmieszanych strumieni wyznacza się przy znanych wartościach p, p_pw i t_sw z równania:

W dalszej kolejności porównuje się czy wyznaczona temperatura t_sm jest równa temperaturze t_sd. Jeżeli temperatury te są różne, to przyjmujemy nową wartość temperatury t_sMK na wylocie z maszyny klimatyzacyjnej i powtarzamy tok obliczeń. Obliczenia kończym, gdy t_sm=t_sd. Wyznaczona w ten sposób temperatura t_sMK=t_wMK jest temperaturą szukaną, która pozwala wyznaczyć zdolność chłodniczą maszyny klimatyzacyjnej.

• Obliczenie zdolności chłodniczej maszyny klimatyzacyjnej

Zdolnością chłodniczą maszyny klimatyzacyjnej jest ilość ciepła, jaką maszyna odbiera od powietrza w parowniku w jednostce czasu. Dla wyznaczenia zdolności chłodniczej MK wyznacza się różnicę entalpii powietrza przepływającego przez maszynę
, kJ/kg,

Zdolność chłodniczą maszyny klimatyzacyjnej wyznacza się ze wzoru:

gdzie:

• Q - zdolność chłodnicza maszyny klimatyzacyjnej, kW.

Analiza warunków klimatycznych

Dla chodnika odstawczego i ściany sprawdzono warunki klimatyczne przed i po zastosowaniu klimatyzowania powietrza. Dla określenia czy w tych wyrobiskach panują odpowiednie warunki klimatyczne zbadano zgodność wyznaczonych dla tych wyrobisk parametrów z obowiązującymi w Polsce i na świecie normami. Określono warunki klimatyczne wg norm:

• polskiej,

• francuskiej,

• „Cuprum”,

• belgijskiej,

• australijskiej,

• bułgarskiej,

• amerykańskiej,

• niemieckiej.

2. Obliczenia prognostyczne temperatury powietrza i zdolności chłodniczej maszyny klimatyzacyjnej

Obliczenia przeprowadzono dla schematu wyrobisk kopalni „Kinga” przedstawionych na rys. 1.

Rys. 1. Schemat wyrobisk kopalni „Kinga” dla których prowadzono prognozę temperatury powietrza

Współczynniki wykorzystane w projekcie zostały dobrane na podstawie literatury [1,3] i przedstawiono je w poniższych tabelach:

Tabela 1. Temperatura średnia powietrza atmosferycznego

Temperatura średnia powietrza na zrębie szybu
Miejscowość	Tos, °C
Katowice	7,5
Bytom	8,0
Gliwice	7,8
Legnica	8,4

Tabela 2. Współczynniki przewodzenia ciepła
dla skał

Współczynnik przewodzenia ciepła
Rodzaj skał	Górny Śląsk
Zlepieńce i żwirowce	3,4
Piaskowiec gruboziarnisty	3,5
Piaskowiec drobnoziarnisty	3,1
Łupek piaszczysty	2,2
Łupek ilasty	2,1
Węgiel kamienny	0,6

Tabela 3. Ciepło właściwe i gęstość skał c_s i

Ciepło właściwe skał i ich gęstości cs i
Rodzaj skał	, kg/m^3	cs , J/(kg K)
Zlepieńce i żwirowce	2200	961
Piaskowiec gruboziarnisty	2400	696
Piaskowiec drobnoziarnisty	2500	705
Łupek piaszczysty	2550	850
Łupek ilasty	2600	1000
Węgiel kamienny	1300	439

Tabela 4. Ekwiwalentny współczynnik przewodzenia ciepła w wilgotnym masywie

skalnym

Ekwiwalentny współczynnik przewodzenia ciepła w wilgotnym masywie skalnym
Nazwa wyrobiska	, W/(mK)
Chodniki kamienne	5,8
Ściany prowadzone na zawał gdy są zainstalowane MK	7
Ściany prowadzone na zawał gdy nie są zainstalowane MK	7

Tabela 5. Współczynnik ciepła konwekcyjnego

Współczynnik ciepła konwekcyjnego
Nazwa wyrobiska	,
Chodniki kamienne	0,35
Ściany prowadzone na zawał gdy są zainstalowane MK	0,25
Ściany prowadzone na zawał gdy nie są zainstalowane MK	0,15

Tabela 6. Liczba oporu wyrobiska

Liczba oporu wyrobiska
Dla szybów w obudowie murowej		Dla wyrobisk korytarzowych w obudowie ŁP
Średnica D, m		Pole przekroju A, m^2
4,5	0,819001	7,0	0,050936
5,0	0,693493	8,7	0,049120
6,0	0,549065	10,9	0,051166
7,0	0,423838	14,5	0,052849
7,5	0,408202	18,0	0,049687

5.1. Szyb wdechowy - podszybie

Do obliczeń prognostycznych temperatury powietrza przyjęto następujące parametry:

Tos = 7,5 °C

λ = 3,1

c_s = 705 J/(kg K)

= 2500 kg/m³

= 0,423838

Zestawienie wyników

Szyb wdechowy - podszybie
Gradient geotermiczny, ,°C	0,030
Współrzędna bieżąca, s, m.	1020
Pole przekroju, A, m^2	38,5
Prędkość powietrza, wm., m/s	7
Bezwymiarowy strumień cieplny,	2,55
Liczba Fouriera, Fo	40,75
Liczba Biota, Bi	16,74
Współczynnik wyrównywania temperatury, a, m^2/s	1,76E-06
Promień równoważny wyrobiska, ro, m.	3,5
Czas przewietrzania, τ, lata	9
Liczba Kirpiczewa, Ki	0,41
Współczynnik przejmowania ciepła z górotworu, , W/(m^2K)	14,83
Temperatura wirtualna, TV, K	292,4
Gęstość powietrza, , kg/m^3	1,321
Ciśnienie statyczne powietrza, p, Pa	110870,1
Stopień zawilżenia na wypływie, xw , kg/kg	0,0095
Ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia, ppnd, Pa	2012,93
Ciśnienie cząstkowe pary wodnej, ppd, Pa	1670,73
Temperatura sucha na podszybiu, Ts(s),°C	17,61
Temperatura wilgotna na wypływie z szybu, tww,°C	15,83

5.2. Przekop przewozowy

Przyjęto następujące parametry:

c_s = 696 J/(kg K)

= 2400 kg/m³

= 5,8 W/(mK)

= 0,35

= 0,044166

Zestawienie wyników

Przekop przewozowy
Temperatura sucha na dopływie, tsd,°C	17,61
Temperatura wilgotna na dopływie, twd,°C	15,83
tx	38,74
Średnia temperatura pierwotna, tpm,°C	37,7
Liczba Fouriera, Fo	151,84
Liczba Biota, Bi	13,44
Ekwiwalentny współ. wyrównywania temp., ae, m2/s	3,47E-06
Liczba Kirpiczewa, Ki	0,32
Współczynnik przejmowania ciepła z górotworu, , W/(m2K)	14,37
Promień równoważny wyrobiska, ro, m.	1,89
Stopień zawilżenia, x	0,0095
Temperatura wirtualna, TV, K	292,4
Ciśnienie statyczne powietrza na dopływie, p, Pa	110870,1
Ciśnienie statyczne powietrza na wypływie, p, Pa	111105,4
Gęstość powietrza, , kg/m3	1,324
Strumień masy powietrza suchego,	84,66
Moc dodatkowych źródeł ciepła, Nz, kW	180
Współczynnik wpływający na podwyższenie temperatury, czs	0,24
Zagęszczenie strumienia ciepła od dodatkowych źródeł ciepła, , W/m.	16,20
Temperatura sucha na wypływie, tsw, ^oC	19,71
Temperatura wilgotna na wypływie, tww, ^oC	17,98

5.3. Przekop polowy

Przyjęto następujące parametry:

c_s = 850 J/(kg K)

= 2550 kg/m³

= 5,8 W/(mK)

= 0,35

= 0,046941

Zestawienie wyników

Przekop polowy
Temperatura sucha na dopływie, tsd,°C	19,71
Temperatura wilgotna na dopływie, twd,°C	17,98
tx	40,03
Średnia temperatura pierwotna, tpm,°C	37,1
Liczba Fouriera, Fo	122,86
Liczba Biota, Bi	7,62
Ekwiwalentny współ. wyrównywania temp., ae, m^2/s	2,68E-06
Liczba Kirpiczewa, Ki	0,33
Współczynnik przejmowania ciepła z górotworu, , W/(m^2K)	9,98
Promień równoważny wyrobiska, ro, m.	1,55
Stopień zawilżenia, x	0,0110
Temperatura wirtualna, TV, K	294,8
Ciśnienie statyczne powietrza na dopływie, p, Pa	111105,4
Ciśnienie statyczne powietrza na wypływie, p, Pa	111340,7
Gęstość powietrza, , kg/m^3	1,316
Strumień masy powietrza suchego,	35,57
Moc dodatkowych źródeł ciepła, Nz, kW	250
Współczynnik wpływający na podwyższenie temperatury, czs	0,22
Zagęszczenie strumienia ciepła od dodatkowych źródeł ciepła, , W/m.	21,29
Temperatura sucha na wypływie, tsw, ^oC	24,17
Temperatura wilgotna na wypływie, tww, ^oC	22,03

1. Chodnik odstawczy

Przyjęto następujące parametry:

c_s = 1000 J/(kg K)

= 2600 kg/m³

= 8,1 W/(mK)

= 0,35

= 0,045167

Zestawienie wyników

Chodnik odstawczy
Temperatura sucha na dopływie, tsd,°C	24,17
Temperatura wilgotna na dopływie, twd,°C	22,03
tx	43,03
Średnia temperatura pierwotna, tpm,°C	36,4
Liczba Fouriera, Fo	75,01
Liczba Biota, Bi	2,29
Ekwiwalentny współ. wyrównywania temp., ae, m^2/s	3,12E-06
Liczba Kirpiczewa, Ki	0,33
Współczynnik przejmowania ciepła z górotworu, , W/(m^2K)	4,65
Promień równoważny wyrobiska, ro, m.	1,40
Stopień zawilżenia, x	0,0142
Temperatura wirtualna, TV, K	299,9
Ciśnienie statyczne powietrza na dopływie, p, Pa	111340,7
Ciśnienie statyczne powietrza na wypływie, p, Pa	111634,8
Gęstość powietrza, , kg/m^3	1,297
Strumień masy powietrza suchego,	11,02
Moc dodatkowych źródeł ciepła, Nz, kW	240
Współczynnik wpływający na podwyższenie temperatury, czs	0,32
Zagęszczenie strumienia ciepła od dodatkowych źródeł ciepła, , W/m.	56,20
Temperatura sucha na wypływie, tsw, ^oC	32,59
Temperatura wilgotna na wypływie, tww, ^oC	28,27

2. Ściana

Eksploatacja prowadzona jest do granic z zawałem stropu.

Przyjęto następujące parametry:

c_s = 439 J/(kg K)

= 1300 kg/m³

= 7 W/(mK)

= 0,25

= 0,049797

Zestawienie wyników

Ściana
Temperatura sucha na dopływie, tsd,°C	32,59
Temperatura wilgotna na dopływie, twd,°C	28,27
tx	70,20
Średnia temperatura pierwotna, tpm,°C	35,7
Liczba Fouriera, Fo	19,92
Liczba Biota, Bi	3,73
Ekwiwalentny współ. wyrównywania temp., ae, m^2/s	1,23E-05
Liczba Kirpiczewa, Ki	0,43
Współczynnik przejmowania ciepła z górotworu, , W/(m^2K)	4,69
Promień równoważny wyrobiska, ro, m.	1,39
Stopień zawilżenia, x	0,0202
Temperatura wirtualna, TV, K	309,5
Ciśnienie statyczne powietrza na dopływie, p, Pa	111634,8
Ciśnienie statyczne powietrza na wypływie, p, Pa	111929,0
Gęstość powietrza, , kg/m^3	1,260
Strumień masy powietrza suchego,	10,71
Moc dodatkowych źródeł ciepła, Nz, kW	360
Współczynnik wpływający na podwyższenie temperatury, czs	0,26
Zagęszczenie strumienia ciepła od dodatkowych źródeł ciepła, , W/m.	234
Temperatura sucha na wypływie, tsw, ^oC	37,63
Temperatura wilgotna na wypływie, tww, ^oC	32,48

Ponieważ temperatura powietrza w chodniku odstawczym i ścianie przekracza 28°C należy zastosować chłodzenie powietrza za pomocą maszyny klimatyzacyjnej. Zaproponowano maszynę klimatyzacyjną o działaniu pośrednim, która będzie równocześnie chłodziła powietrze w obu wyrobiskach.

3. Prognoza temperatury suchej w chodniku odstawczym

Zagadnienie to polega na określeniu temperatury suchej na wylocie z chodnika odstawczego, w którym zainstalowana jest maszyna klimatyzacyjna. Aby otrzymać na wylocie z chodnika odstawczego temperaturę suchą t_sw równą 28°C, temperatura sucha powietrza po wymieszaniu strumieni t_sp powinna wynosić 15,87°C.

4. Maszyna klimatyzacyjna w chodniku odstawczym

Ciśnienie cząstkowe pary wodnej ppd, Pa	2494,23
Ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia ppnd, Pa	3012,61
Stopień zawilżenia powietrza xd, kg/kg	0,0142
Entalpia 1+x kg powietrza wilgotnego hd, kJ/kg	60,49
Gęstość powietrza wilgotnego , kg/m^3	1,297
Strumień masy powietrza wilgotnego , kg/s	8,43
Strumień masy powietrza suchego , kg/s	8,31
Ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia, ppnw, Pa	1495,08
Stopień zawilżenia powietrza na wylocie z maszyny klimatyzacyjnej, xnw, kg/kg	0,0084
Entalpia 1+x kg powietrza zamglonego na wylocie z MK, hw, kJ/kg	34,68
Strumień masy powietrza płynącego wyrobiskiem obok MK, , kg/s	2,59
Strumień masy powietrza płynącego przez maszynę klimatyzacyjną, , kg/s	8,43
Stopień zawilżenia powietrza , kg/kg	0,0098
Entalpia powietrza po zmieszaniu strumieni , kJ/kg	40,75
Ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu wylotowym ppw, Pa	1731,81
Różnica entalpii powietrza pomiędzy wlotem i wylotem z MK, , kJ/kg	25,81
Zdolność chłodnicza maszyny klimatyzacyjnej Q, kW	214,53
Temperatura sucha = wilgotnej na wylocie z MK, tswMK=twwMK,°C	12,98
Temperatura sucha wymieszanego strumienia powietrza, tsm,°C	15,87
Temperatura wilgotna powietrza dla zmieszanych strumieni, twm, ^oC	15,49
Temperatura sucha na wypływie, tsw,°C	28,0
Temperatura wilgotna na wypływie, tww,°C	19,86

5.8. Prognoza temperatury suchej na ścianie

Polega to na określeniu temperatury suchej na wylocie ze ściany, do której dopływa powietrze chłodzone wcześniej. Temperatura sucha na dolocie do maszyny klimatyzacyjnej wynosi 28°C, wilgotna 19,86°C. Aby otrzymać na wylocie ze ściany temperaturę suchą równą 28°C, temperatura sucha wymieszanych strumieni powinna wynosić 21,47°C.

5.9. Maszyna klimatyzacyjna na ścianie

Ciśnienie cząstkowe pary wodnej ppd, Pa	1730,27
Ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia ppnd, Pa	4913,15
Stopień zawilżenia powietrza xd, kg/kg	0,0098
Entalpia 1+x kg powietrza wilgotnego hd, kJ/kg	53,08
Gęstość powietrza wilgotnego , kg/m^3	1,281
Strumień masy powietrza wilgotnego , kg/s	8,32
Strumień masy powietrza suchego , kg/s	8,24
Ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia, ppnw, Pa	2299,78
Stopień zawilżenia powietrza na wylocie z maszyny klimatyzacyjnej, xnw, kg/kg	0,0130
Entalpia 1+x kg powietrza zamglonego na wylocie z MK, hw, kJ/kg	52,68
Strumień masy powietrza płynącego wyrobiskiem obok MK, , kg/s	2,56
Strumień masy powietrza płynącego przez maszynę klimatyzacyjną, , kg/s	8,32
Stopień zawilżenia powietrza , kg/kg	0,0123
Entalpia powietrza po zmieszaniu strumieni , kJ/kg	52,78
Ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu wylotowym ppw, Pa	2166,31
Różnica entalpii powietrza pomiędzy wlotem i wylotem z MK, , kJ/kg	0,40
Zdolność chłodnicza maszyny klimatyzacyjnej Q, kW	3,287
Temperatura sucha = wilgotnej na wylocie z MK, tswMK = twwMK,°C	19,74
Temperatura sucha wymieszanego strumienia powietrza, tsm,°C	21,47
Temperatura wilgotna powietrza dla zmieszanych strumieni, twm, ^oC	19,70
Temperatura sucha na wypływie, tsw,°C	28,0
Temperatura wilgotna na wypływie, tww,°C	21,81

6. Sprawdzenie norm klimatycznych

Przed zastosowaniem klimatyzacji tylko w chodniku odstawczym i na ścianie nie są spełnione normy klimatyczne. Praca w tych wyrobiskach jest zabroniona. Norma polska dopuszcza wykonywanie pracy w tych wyrobiskach jedynie w czasie akcji ratowniczych.

Normy	Chodnik odstawczy		Ściana
	Przed klimatyzacją	Po zastosowaniu klimatyzacji	Przed klimatyzacją	Po zastosowaniu klimatyzacji
polska	praca zabroniona	praca 8 h	praca zabroniona	praca 8 h
francuska	praca niemożliwa	praca 8 h	praca niemożliwa	praca 8 h
cuprum	praca zabroniona	praca 8 h	praca zabroniona	praca 8 h
belgijska	praca zabroniona	praca 8 h	praca zabroniona	praca 8 h
australijska	praca zabroniona	praca 7,5 h	praca zabroniona	praca 7,5 h
bułgarska	praca zabroniona	praca 8 h	praca zabroniona	praca 8 h
amerykańska	praca zabroniona	praca 8 h	praca zabroniona	praca 8 h
niemiecka	praca zabroniona	praca 8 h	praca zabroniona	praca 8 h

7. Szkic rozmieszczenia urządzeń klimatyzacyjnych w wyrobiskach

1. 
   chłodnica wody chłodzącej - skraplacz

2. tama z przejściem dla ludzi i oknem regulacyjnym

3. maszyna klimatyzacyjna

4. chłodnica powietrza (chłodziarka) 214,5 kW

5. chłodnica powietrza (chłodziarka) 3,28 kW

Literatura:

1. Wacławik J., Cygankiewicz J., Knechtel J. : Poradnik „ Warunki klimatyczne w kopalniach głębokich ”, PAN, Kraków 1995.

2. Holek S. „Opracowanie potencjału ruchu wilgoci i opartych na nich metod prognozowania mikroklimatu wyrobisk górniczych”

3. Z. Nędza, F. Rosiek „Wentylacja kopalń”, Wrocław 1981

4. A. Czapliński, Zwolan „Górnictwo, Materiały pomocnicze do ćwiczeń”, Lublin 1984r.

Prognoza temperatury w punkcie oraz dobór układu

klimatyzacyjnego chłodzącego powietrze w wyrobiskach eksploatacyjnych.

1

16

---