Franciszek Rosiek
Instytut Górnictwa
Politechniki Wrocławskiej
Wentylacja
kopalń
Wykład 12
Obliczanie rozpływu powietrza
Obliczanie rozpływu powietrza
Franciszek Rosiek
Instytut Górnictwa
Politechniki Wrocławskiej
Wentylacja
kopalń
Wykład 12
Obliczanie rozpływu powietrza
Obliczanie rozpływu powietrza
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Rodzaje rozpływów
Podziemne wyrobiska górnicze, zgodnie z przepisami górniczymi,
należy przewietrzać przepływającymi przez nie prądami powietrza
Dlatego też do każdej kopalni doprowadza się określoną ilość
powietrza niezbędną do zapewnienia bezpieczeństwa i higieny
pracy w jej podziemiach
W aerologii górniczej rozróżnia się
naturalną
i
mechaniczną
wentylację kopalni
Wentylacja naturalna w kopalni
występuje wówczas, gdy przepływ
powietrza w wyrobiskach odbywa się pod wpływem działania
czynników naturalnych, takich jak temperatura powietrza, zmiana
składu chemicznego powietrza kopalnianego itp.
Jeśli do przewietrzania kopalni stosuje się wentylatory, to mówi się
o
przewietrzaniu mechanicznym lub sztucznym
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Rodzaje rozpływów
Przez
swobodny rozpływ powietrza
w kopalni rozumie się rozpływ, jaki
występuje w sieci wentylacyjnej przy czynnych lub unieruchomionych
wentylatorach głównych bez stosowania specjalnych urządzeń
wentylacyjnych ułatwiających (wentylatory pomocnicze) bądź
utrudniających (tamy dławiące) przepływ powietrza w wyrobiskach
górniczych
Jeśli dla uzyskania a priori określonej intensywności przewietrzania
wyrobisk górniczych stosuje się wymienione urządzenia wentylacyjne, to
rozpływ powietrza w kopalni nazywa
się rozpływem wymuszonym
Podstawowymi problemami teorii kopalnianej sieci wentylacyjnej są
zagadnienia wyznaczania swobodnego i wymuszonego rozpływu
powietrza w kopalni
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Rodzaje rozpływów
Wyznaczenie swobodnego rozpływu powietrza
w kopalnianej sieci
wentylacyjnej polega na określeniu:
kierunków i strumieni objętości powietrza w bocznicach sieci,
parametrów punktów pracy wentylatorów,
jeśli a priori znane są:
schematy przewietrzania kopalni,
opory bocznic sieci,
charakterystyki wentylatorów,
przy czym dla aktywnych sieci wentylacyjnych dodatkowo konieczna
jest znajomość
pola temperatury
powietrza kopalnianego.
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Rodzaje rozpływów
Wyznaczenie rozpływu wymuszonego powietrza w kopalnianej sieci
wentylacyjnej sprowadza się do:
określenia całkowitych spiętrzeń wentylatorów głównych i
pomocniczych,
dyssypacji energii w tamach dławiących i oporów tych tam,
jeśli znane są:
schematy przewietrzania kopalni,
rozpływ powietrza kopalnianego, tj. kierunki i strumienie
objętości powietrza w bocznicach sieci,
opory tych bocznic
oraz w przypadku aktywnej sieci wentylacyjnej dodatkowo
rozkład
(pole) temperatury powietrza kopalnianego
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Znajomość swobodnego rozpływu powietrza jest szczególnie ważna w
awaryjnych stanach sieci wentylacyjnych
spowodowanych
pożarami
podziemnymi
,
zawałami wyrobisk górniczych
,
wyrzutami gazów i
skał,
zatrzymaniem wentylatorów głównych lub pomocniczych
itp.
Wyznaczanie swobodnego rozpływu powietrza w
normalnych
złożonych bądź prostych przekątnych sieciach wentylacyjnych
w
zasadzie nie nastręcza trudności, przy czym
możliwe jest uzyskanie
rozwiązań ścisłych
W przypadku
złożonych przekątnych sieci wentylacyjnych
, swobodny
rozpływ
powietrza
znajdywany
jest
wyłącznie
metodami
przybliżonymi
Obecnie istnieje wiele przybliżonych sposobów (metod) wyznaczania
swobodnego rozpływu powietrza w kopalnianych sieciach
wentylacyjnych (np.
metoda Crossa
,
metoda Newtona)
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Dla zapewnienia
skutecznego zwalczania zagrożenia metanowego lub
klimatycznego oraz wymaganej przepisami bhp intensywności
przewietrzania wyrobisk górniczych
na ogół konieczne jest stosowanie
wymuszonych rozpływów powietrza w kopalnianych sieciach
wentylacyjnych
Rozpływ ten jest związany z utrzymywaniem na dole kopalni urządzeń
wentylacyjnych, takich jak tamy oddzielające i dławiące, mosty
wentylacyjne, wentylatory pomocnicze itp.
Głównym celem tych urządzeń jest kierowanie odpowiednio ilości powietrza
do miejsc pracy załogi dołowej.
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Metody wyznaczania rozpływu powietrza
Sposób wyznaczania (obliczania) rozpływu powietrza w sieciach wentylacyj-
nych jest ściśle związany
ze stopniem złożoności sieci wentylacyjnej
.
Dla sieci
pasywnych normalnych prostych lub złożonych
, w których jedynym
źródłem energii wywołującym przepływ powietrza jest np. wentylator główny,
rozpływ powietrza w sieci
można wyznaczyć w sposób ścisły
.
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Stosuje się w tym celu najczęściej
prawa dla szeregowego i
równoległego łączenia bocznic
i w efekcie uzyskuje
opór wypadkowy
sieci wentylacyjnej
Znając
opór wypadkowy sieci wentylacyjnej
i
równanie
charakterystyki wentylatora
można wyznaczyć analitycznie lub
graficznie ilość powietrza przepływającego przez sieć, a następnie
postępując odwrotnie niż przy wyznaczaniu oporu wypadkowego
sieci znajduje się
rozpływ powietrza w całej sieci wentylacyjnej
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
W sposób ścisły rozpływ powietrza można ponadto wyznaczyć w prostych
pasywnych sieciach przekątnych pokazanych na rysunku
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
We wszystkich innych przypadkach rozpływ powietrza
wyznacza się w
sposób przybliżony
Wynika to z faktu, że zagadnienie obliczania rozpływu
powietrza w sieci wentylacyjnej sprowadza się do rozwiązania
układu równań
liniowych (węzłowych)
i
nieliniowych
(oczkowych),
przy czym
ilość równań w tym układzie jest
równa ilości bocznic w sieci wentylacyjnej
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Dla sieci wentylacyjnej przedstawionej na rysunku tok postępowania przy
konstrukcji układu równań może być następujący:
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
1)
Określa się liczbę równań oczkowych
W tym celu dla sieci wentylacyjnej określa się liczbę oczek niezależnych
(równań oczkowych) z zależności:
- dla sieci zamkniętych
N
z
= B – W
+1
(6.6a)
- dla sieci otwartych
N
o
= B – W
+ il
wl
+ il
wyl
(6.6b)
gdzie:
B - liczba bocznic,
W
– liczba węzłów,
il
wl
– liczba wlotów do sieci otwartej,
il
wyl –
liczba wylotów z sieci otwartej.
Ponieważ przedstawiona sieć jest otwarta, to z zależności 6.6b wyznaczono:
o
N
= 8-7+1+2 = 4
Wobec tego równań oczkowych powinno być 4.
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
2 )
N a l e ż y w y z n a c z y ć b o c z n i c e a n t y d r z e w a i w o p a r c i u o n i e u ł o ż y ć r ó w n a n i a
o c z k o w e
B o c z n i c a n t r y d r z e w a p o w i n n o b y ć 4 .
W y z n a c z o n o , ż e b o c z n i c a m i a n t y d r z e w a s ą b o c z n i c e 2 , 4 , 5 i 6 .
O t r z y m a n o d l a n i c h o c z k a z e w n ę t r z n e :
I
1 , 2 , 8
I I
1 , 3 , 6 , 8
I I I
1 , 3 , 5 , 7
I V
1 , 4 , 7
U t w o r z o n o , z g o d n i e z p r a w e m d l a o c z e k s i e c i w e n t y l a c y j n e j , n a s t ę p u j ą c e r ó w n a n i a
o c z k o w e
R ó w n a n i a o c z k o w e
- d l a o c z k a I
8
2
8
8
2
2
2
2
1
1
t
l
V
R
V
R
V
R
- d l a o c z k a I I
8
2
8
8
2
6
6
2
3
3
2
1
1
t
l
V
R
V
R
V
R
V
R
- d l a o c z k a I I I
7
2
7
7
2
5
5
2
3
3
2
1
1
t
l
V
R
V
R
V
R
V
R
- d l a o c z k a I V
7
2
7
7
2
4
4
2
1
1
t
l
V
R
V
R
V
R
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
3) Z godnie z praw em dla w ęzłów sieci w entylacyjnej ułożono
rów nania w ęzłow e
R ów nania w ęzłow e
- dla w ęzła 2
0
4
3
2
1
V
V
V
V
- dla w ęzła 3
0
6
5
3
V
V
V
- dla w ęzła 4
0
7
5
4
V
V
V
- dla w ęzła 5
0
8
6
2
V
V
V
4)
Otrzymano układ złożony z 8 równań (4 liniowe i 4 nieliniowe)
Niewiadomymi są strumienie powietrza w bocznicach
Bocznic w sieci jest 8
Uzyskaliśmy więc układ 8 równań z 8 niewiadomymi
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Z
a
p
is
m
a
c
ie
rz
o
w
y
te
g
o
u
k
ła
d
u
ró
w
n
a
ń
m
a
p
o
s
ta
ć
:
M
a
c
ie
rz
B
o
c
z
n
ic
e
W
ę
z
ły
O
c
z
k
a
1 2 3 4 5 6 7 8
2
1 -1 -1 -1 0 0 0 0
3
0 0 1 0 -1 -1 0 0
4
0 0 0 1 1 0 -1 0
A
5
0 1 0 0 0 1 0 -1
I
1 1 0 0 0 0 0 1
II
1 0 1 0 0 1 0 1
III
1 0 1 0 1 0 1 0
E
IV
1 0 0 1 0 0 1 0
A
0
V
E
2
V
R
=
k
t
l
5)
Otrzymany układ równań rozwiązuje się metodami przybliżonymi
(iteracyjnie) np. metodą Newtona
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
M
e
t
o
d
a
g
r
a
fi
c
z
n
a
M
o
ż
e
b
y
ć
s
t
o
s
o
w
a
n
a
d
l
a
p
r
o
s
t
y
c
h
p
a
s
y
w
n
y
c
h
s
i
e
c
i
n
o
r
m
a
l
n
y
c
h
.
W
m
e
t
o
d
z
i
e
t
e
j
k
o
r
z
y
s
t
a
s
i
ę
z
c
h
a
r
a
k
t
e
r
y
s
t
y
k
b
o
c
z
n
i
c
i
c
h
a
r
a
k
t
e
r
y
s
t
y
k
i
w
e
n
t
y
l
a
t
o
r
a
.
C
h
a
r
a
k
t
e
r
y
s
t
y
k
ą
b
o
c
z
n
i
c
y
o
r
ó
w
n
a
n
i
u
2
V
R
l
f
fv
w
u
k
ł
a
d
z
i
e
w
s
p
ó
ł
r
z
ę
d
n
y
c
h
V
l
fv
je
s
t
p
a
r
a
b
o
l
a
.
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Przy połączeniu szeregowym bocznic
, dla kolejnych strumieni objętości powietrza,
sumuje się odpowiednio rzędne charakterystyk bocznic
, otrzymując w wyniku
wypadkową charakterystykę połączenia szeregowego.
Dla połączenia równoległego bocznic
sumuje się natomiast odpowiednio dla
kolejnych dyssypacji energii odcięte
, otrzymując w wyniku charakterystykę wy-
padkową połączenia równoległego.
Łącząc naprzemian elementy sieci wentylacyjnej równolegle i szeregowo otrzyma-
my w konsekwencji charakterystykę wypadkową sieci wentylacyjnej.
Punkt przecięcia charakterystyki sieci z charakterystyką wentylatora będzie
punktem pracy tego układu
.
Odpowiadający temu punktowi strumień objętości powietrza jest szukanym
rozwiązaniem, ponieważ w oparciu o niego na wykresie można odczytać strumienie
objętości powietrza we wszystkich bocznicach.
Tok prowadzenia obliczeń zgodnie z tą metodą pokazano na rysunku
.
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Metoda Tablicy Schodkowej W. Budryka
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Metodę
tablicy schodkowej W. Budryka
stosuje się do obliczania
rozpływu powietrza
w normalnych sieciach pasywnych
.
Prądy na które rozdziela się całkowity prąd powietrza dzieli się na klasy
w sposób pokazany na rysunku.
Obliczenia rozpoczyna się od najwyższej klasy stosując odpowiednio
prawa dla równoległego i szeregowego łączenia bocznic, przy czym przy
połączeniu równoległym bocznic dodaje się otwory równoznaczne,
natomiast przy połączeniu szeregowym dodaje się opory bocznic.
Po zwinięciu sieci do jednego przewodu
otrzymuje się opór i otwór
równoznaczny całej sieci.
P
r
o
c
e
n
t
o
w
y
r
o
z
d
z
i
a
ł
p
o
w
i
e
t
r
z
a
n
a
p
o
s
z
c
z
e
g
ó
l
n
e
b
o
c
z
n
i
c
e
o
b
l
i
c
z
a
s
i
ę
d
l
a
p
o
s
z
c
z
e
g
ó
l
n
y
c
h
k
l
a
s
b
o
c
z
n
i
c
p
o
ł
ą
c
z
o
n
y
c
h
r
ó
w
n
o
l
e
g
l
e
z
z
a
l
e
ż
n
o
ś
c
i
(
2
5
)
2
1
2
1
e
e
A
A
V
V
(
2
5
)
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Metoda Protodiakonowa rozszczepiania
bocznic
Metoda rozszczepiania Protodiakonowa polega na rozszczepianiu obranych
bocznic sieci w celu przekształcenia zazwyczaj złożonej sieci przekątnej na sieć
normalną, tzn. sieć złożoną wyłącznie z bocznic połączonych ze sobą szeregowo
i równolegle. Istotę rozszczepiania prądów przedstawiono na rysunku
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
B
o
czn
ica 6
-7
o
o
p
o
rze
R
zo
stała ro
zszcze
p
io
n
a n
a d
w
ie
b
o
czn
ice
ró
w
n
o
le
g
łe
o
o
p
o
rach
R
2
i R
3
w
te
n
sp
o
só
b
, ab
y stru
m
ie
n
ie
o
b
ję
to
ści
p
o
w
ie
trza w
o
b
u
ro
zszcze
p
io
n
ych
b
o
czn
icach
b
yły ró
w
n
e
.
R
o
zszcze
p
ie
n
ie
b
o
czn
icy sie
ci w
e
n
tylacyjn
e
j tym
sp
o
so
b
e
m
je
st o
p
a
rte
n
a zale
żn
o
ści
n
i
i
R
R
1
1
1
(1)
g
dzie:
R
- opór rozszczepianej bocznicy
sieci w
entylacyjnej,
n
- stop
ień rozszerzalności bocznicy
, oznaczający liczbę w
szystkich
n
bocznic i-tych n
a którą m
ożna rozszczepiać w
ym
ienioną bocznicę
R
,
i
R
- opór boczn
icy i-tej układ
u rów
noleg
łego
n
bocznic i-tych o różnych oporach
,
otrzym
aneg
o po rozszczepieniu
bocznicy
o oporze
R
, który jest rów
ny
w
ypadkow
em
u oporow
i u
kład
u rów
noległeg
o.
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Strumień objętości powietrza
V
w bocznicy
sieci jest równy sumie
strumieni
i
V
we wszystkich
n
bocznicach i-tych wchodzących w skład
układu równoległego, tj.
n
i
i
V
V
1
(2)
Między oporami występującymi w zależności (1), a strumieniami objętości
powietrza z wzoru (2) zachodzi relacja
2
V
V
R
R
i
i
(3)
S
t
o
s
u
n
e
k
s
t
r
u
m
i
e
n
i
o
b
j
ę
t
o
ś
c
i
p
o
w
i
e
t
r
z
a
w
y
s
t
ę
p
u
j
ą
c
y
p
o
p
r
a
w
e
j
s
t
r
o
n
i
e
z
a
l
e
ż
n
o
ś
c
i
(
3
)
n
o
s
i
n
a
z
w
ę
s
t
o
p
n
i
a
r
o
z
p
ł
y
w
u
i
a
d
l
a
b
o
c
z
n
i
c
y
i
-
t
e
j
,
a
w
i
ę
c
V
V
a
i
i
(
4
)
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Z
w
zo
rów
(3
) i (4
) w
yn
ik
a
za
leżn
o
ść
2
i
i
a
R
R
(5
)
u
m
ożliw
ia
ją
c
a
w
yzn
a
c
ze
n
ie
o
p
o
ru
i
R
k
ażd
e
j b
o
c
zn
ic
y i-te
j u
zys
k
a
n
e
j p
o
ro
zs
zc
ze
p
ie
n
iu
b
o
c
zn
ic
y
s
p
o
s
o
b
e
m
P
ro
to
d
ia
k
o
n
o
w
a
.
R
o
zs
zc
ze
p
ie
n
ie
n
ie
p
rze
d
s
ta
w
iało
b
y ża
d
n
e
j tru
d
n
o
ś
c
i, g
d
yb
y z
n
a
n
y b
ył
ro
zpływ
p
o
w
ie
trz
a
w
s
ie
c
i w
e
n
tyla
c
yjn
e
j. P
o
n
ie
w
a
ż je
s
t o
n
n
ie
zn
a
n
y,
o
b
lic
ze
n
ia
p
rze
p
ro
w
a
d
z
a
s
ię
d
ro
g
ą
p
ró
b
p
rze
z p
rzyję
c
ie
z g
ó
ry p
e
w
n
e
g
o
o
k
reś
lo
n
e
g
o
ro
zp
ływ
u
p
o
w
ie
trz
a
.
P
o
ro
zs
zc
ze
p
ie
n
iu
i p
rze
k
s
ztałc
e
n
iu
w
te
n
s
p
o
s
ó
b
s
ys
te
m
u
z
ło
żo
n
e
g
o
n
a
p
ro
s
ty p
rze
ką
tn
y lu
b
n
o
rm
a
ln
y, w
yz
n
a
c
z
a
s
ię
ro
z
p
ływ
p
o
w
ie
trza
, k
tó
ry
n
a
s
tę
p
n
ie
p
rzyjm
u
je
s
ię
d
o
p
o
n
o
w
n
e
g
o
ro
zs
z
c
ze
p
ie
n
ia
b
o
c
zn
ic
i o
b
lic
ze
n
ia
s
ys
te
m
u
w
d
ru
g
im
p
rzyb
liż
e
n
iu
itd
.
Z
w
yk
le
p
o
p
ie
rw
s
zym
lu
b
d
ru
g
im
p
rz
yb
liże
n
iu
u
zys
k
u
je
s
ię
ju
ż
d
o
s
ta
te
c
z
n
ie
d
o
kła
d
n
e
w
yn
ik
i.
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Stosując tę metodę należy, w miarę możności, rozszczepiać bocznice o
najmniejszych oporach.
Metoda ta umożliwia dość szybkie obliczenie naturalnego rozpływu
powietrza w systemach złożonych.
Nieodzownym jednak warunkiem jest tutaj możliwość określenia z góry
kierunków prądów w bocznicach przekątnych, w przeciwnym bowiem
razie metoda ta może być powodem błędnych wniosków co do oporu
systemu i rozpływu powietrza na poszczególne bocznice.
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Metoda H. Crossa
Służy do
obliczania rozpływu powietrza w dowolnie złożonych sieciach
pasywnych i aktywnych.
W metodzie tej strumień objętości powietrza w bocznicy i-tej można
zapisać w postaci sumy wartości przybliżonej i poprawki, którą należy
wyznaczyć, czyli
pi
i
p
i
V
V
V
(
4
0
)
D
l
a
w
y
z
n
a
c
z
e
n
i
a
p
o
p
r
a
w
e
k
i
p
V
k
o
r
z
y
s
t
a
s
i
ę
z
p
r
a
w
a
d
l
a
w
ę
z
ł
ó
w
i
p
r
a
w
a
d
l
a
o
c
z
e
k
s
i
e
c
i
w
e
n
t
y
l
a
c
y
j
n
e
j
.
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Wzór ten można także zapisać w postaci:
i
i
i
V
V
V
(41)
gdzie:
i
V
- błąd (odchyłka) strumienia objętości powietrza, m
3
/s.
i
V
Dla pojedynczej bocznicy z wentylatorem o charakterystyce
V
l
l
tdv
tdv
fv
tdv
l
l
W
o
b
e
c
t
e
g
o
2
2
2
2
i
i
i
i
f
i
i
f
i
tdv
V
V
V
V
R
V
V
R
V
l
(
4
2
)
G
d
y
i
V
j
e
s
t
m
a
ł
e
m
o
ż
n
a
p
o
m
i
n
ą
ć
s
k
ł
a
d
n
i
k
2
i
V
.
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Po przekształceniu otrzymamy:
i
i
f
i
i
i
f
i
tdv
i
V
R
V
V
R
l
V
2
(43)
R
o
z
w
a
ż
a
j
ą
c
p
r
z
e
p
ł
y
w
p
o
w
i
e
t
r
z
a
n
i
e
w
p
o
j
e
d
y
n
c
z
e
j
b
o
c
z
n
i
c
y
,
l
e
c
z
w
s
i
e
c
i
z
ł
o
ż
o
n
e
j
z
N
o
c
z
e
k
n
i
e
z
a
l
e
ż
n
y
c
h
,
p
o
p
r
a
w
k
ę
s
t
r
u
m
i
e
n
i
a
o
b
j
ę
t
o
ś
c
i
p
o
w
i
e
t
r
z
a
w
y
z
n
a
c
z
a
s
i
ę
d
l
a
o
c
z
k
a
z
e
w
z
o
r
u
:
B
tdv
f
B
f
V
l
V
R
c
V
V
R
ltdv
c
V
2
2
(
4
4
)
g
d
z
i
e
:
-
n
u
m
e
r
o
c
z
k
a
;
=
1
,
2
,
.
.
.
,
N
,
N
-
l
i
c
z
b
a
o
c
z
e
k
n
i
e
z
a
l
e
ż
n
y
c
h
,
-
n
u
m
e
r
b
o
c
z
n
i
c
y
;
=
1
,
2
,
.
.
.
,
B
,
B
-
l
i
c
z
b
a
b
o
c
z
n
i
c
w
s
i
e
c
i
,
c
-
m
a
c
i
e
r
z
i
n
c
y
d
e
n
c
j
i
o
c
z
k
o
w
o
-
b
o
c
z
n
i
c
o
w
e
j
.
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Tok postępowania postępowania w metodzie H. Crossa jest
następujący:
1
) P rzy jm uje się w przy bliżeniu zerow y m dow olne kierunki przepły w u
pow ietrza w bocznicach sieci w enty lacy jnej oraz w artości strum ieni pow ietrza w
bocznicach tak jednak, aby w każdy m w ęźle spełnione by ło praw o dla w ęzłów
sieci w enty lacy jnej.
2)
W y szukuje się oczka niezależne w sieci stanow iące tzw . bazę oczek.
3)
W oparciu o rekurency jne w zory na popraw ki strum ieni objętości pow ietrza
- dla sieci pasy w nej
b
tdv
f
b
f
tdv
V
l
V
R
V
V
R
l
V
1
1
1
1
1
1
1
1
2
(45)
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
-
dla sieci aktywnej
b
n
tdv
n
fn
b
nv
n
n
fn
tdv
n
V
l
V
R
l
V
V
R
l
V
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
(46)
w y zn a cza się w k a żd y m p r zy b liżen iu
p op r a w k i
V
(
n
V
) d la
w szy stk ich oczek sta n ow ią cy ch b a zę oczek .
4)
S tr u m ien ie ob j ętości p ow ietr za w b o czn ica ch w p r zy b liżen iu
1
w y zn a cza się ze w zor u :
- d la sieci p a sy w n ej
1
0
1
V
V
V
(47)
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
-
dla sieci aktywnej
1
0
1
n
n
n
V
V
V
(48)
przy czym znaki poprawek muszą uwzględniać kierunek obchodzenia
oczka i kierunek przepływu powietrza w bocznicy. Jeśli kierunki te są
zgodne to poprawkę przyjmujemy (w sumie algebraicznej) ze znakiem
plus, w przeciwnym przypadku z minusem.
5
)
Z
b
ie
żn
o
ś
ć
m
e
to
d
y H
. C
ro
ss
a
n
ie
je
s
t za
p
e
w
n
io
n
a
, le
c
z o
s
ią
g
a
ln
a
w
p
rzyp
a
d
k
u
, g
d
y w
a
rto
śc
i ilo
c
zyn
u
V
R
f
(
n
fn
V
R
) są
m
a
łe
d
la
b
o
c
zn
ic
w
s
p
ó
ln
yc
h
d
la
k
ilk
u
o
c
ze
k
.
6
)
O
b
lic
ze
n
ia
p
o
w
ta
rza
m
y ta
k
d
łu
g
o
, a
ż w
a
rto
śc
i p
o
p
ra
w
e
k
b
ę
d
ą
m
n
ie
jsze
o
d
d
o
p
u
szc
za
ln
yc
h
.
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Przykład zastosowania metody H. Crossa
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Strumień
Oczko I
Oczko II
Oczko III Oczko IV Oczko V
Oczko VI
Oczko VII Oczko VIII
Oczko IX
Oczko X
V
1
Sp
c
300
300
3576,8
0
0
0
0
0
0
0 91,34028
1
Rf*V*!V!
1130
1615
1500
0
0
0
0
0
0
0 49,22222
2
Licznik
830
1315
-2076,8
0
0
0
0
0
0
0 22,25665
3
Rf*!V!
43
33,5
21
0
0
0
0
0
0
0 69,08363
4
Poch.
-4
-4
-9,2
0
0
0
0
0
0
0 71,47887
5
Mianownik
90
71
51,2
0
0
0
0
0
0
0 140,5625
6
Poprawka
-9,22222 -18,5211
40,5625
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Przybliżenie "0"
Wyniki
0
0
60
77,65812
0
40
54,512497
0
50
35,743272
0
10
41,914848
0
90
90,255769
0
100
132,17062
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Poprawki w oczkach w przybliżeniu 11
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu wymuszonego powietrza
Metoda regulacji A. Sałustowicza
Naukowe zasady projektowania rozpływów wymuszonych powietrza w
pasywnych sieciach wentylacyjnych bez prądów zależnych zostały podane, w
1930 roku, przez A. Sałustowicza w jego pracy dyplomowej na Akademii
Górniczej; samą jednak ideę tego sposobu spotykamy już u Protodiakonowa.
W metodzie Sałustowicza wyróżnia się trzy warianty:
a) wariant dysypacyjny (zwany regulacją bezpośrednią dodatnią), oparty na
wentylatorach głównych, tamach dławiących i najtrudniejszym oczku
krytycznym,
b) wariant kumulacyjny (nazywany regulacją pośrednią ujemną), oparty na
wentylatorach głównych, wentylatorach pomocniczych i najtrudniejszym
oczku krytycznym,
c) wariant kombinowany (zwany regulacją mieszaną), oparty na wentylatorach
głównych, tamach dławiących, wentylatorach pomocniczych i pośrednim
oczku krytycznym.
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu wymuszonego powietrza
W
m
etodzie regulacji A. Sałustowicza korzysta się z zależności
b
r
f
b
f
f
l
l
l
1
1
(1)
gdzie:
f
l - w
ypadkow
a dysypacja energii w
oczku zew
nętrznym
sieci, J/m
3
,
f
l - dysypacja energii w
bocznicy
oczka zew
nętrznego
sieci, J/m
3
,
l
f r
- dysypacja lub kum
ulacja energii w
r-tym
regulatorze zlokalizow
anym
w
bocznicy
oczka zew
nętrznego sieci.
D
y
s
y
p
a
c
j
e
e
n
e
r
g
i
i
max
f
l
,
l
f
m
i
n
,
l
f
m
w
o
c
z
k
a
c
h
k
r
y
t
y
c
z
n
y
c
h
w
y
b
i
e
r
a
m
y
z
w
y
p
a
d
o
w
y
c
h
d
y
s
y
p
a
c
j
i
e
n
e
r
g
i
i
w
y
z
n
a
c
z
o
n
y
c
h
d
l
a
w
s
z
y
s
t
k
i
c
h
N
n
i
e
z
a
l
eż
n
y
c
h
o
c
z
e
k
z
e
w
n
ę
t
r
z
n
y
c
h
s
i
e
c
i
,
s
t
o
s
u
j
ą
c
n
a
s
t
ę
p
u
j
ą
c
e
z
a
l
e
ż
n
o
ś
c
i
:
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu wymuszonego powietrza
b ) w w a r i a n c i e k u m u l a c y j n y m ( d l a n a jł a t w i e j s z e g o o c z k a k r y t y c z n e g o )
l
m i n
l
m i n l
f
f
b
f
m i n
1
( 3 )
(
1 2
, , . . . . , N
)
c )
w w a r i a n c i e k o m b i n o w a n y m ( d l a p oś r e d n i e g o o c z k a k r y t y c z n e g o )
l
m a x l
m i n l
f m
f
f
,
( 4 )
a
)
w
w
a
r
i
a
n
c
i
e
d
y
s
s
y
p
a
c
y
j
n
y
m
(
d
l
a
n
a
j
t
r
u
d
n
i
e
j
s
z
e
g
o
o
c
z
k
a
k
r
y
t
y
c
z
n
e
g
o
)
l m
a
x
l m
a
x
l
f
f
b
f
m
a
x
1
(
2
)
(
1
2
,
,
.
.
.
.
,
N
)
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu wymuszonego powietrza
Spiętrzenie wentylatorów głównych wyznaczamy z zależności:
a) w wariancie dysypacyjnym
max
f
g
t
l
l
(5 )
b) w wariancie kumulacyjnym
min
f
g
t
l
l
(6 )
c) w wariancie kombinowanym
m
f
g
t
l
l
(7)
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu wymuszonego powietrza
W
a
r
ia
n
t
d
y
s
s
y
p
a
c
y
jn
y
i
k
o
m
b
in
o
w
a
n
y
(
r
e
g
u
la
c
ja
b
e
z
p
o
ś
r
e
d
n
ia
d
o
d
a
t
n
ia
i
m
ie
s
z
a
n
a
)
r
e
a
liz
o
w
a
n
e
s
ą
z
a
p
o
m
o
c
ą
t
a
m
d
ła
w
ią
c
y
c
h
z
lo
k
a
liz
o
w
a
n
y
c
h
w
b
o
c
z
n
ic
a
c
h
w
c
h
o
d
z
ą
c
y
c
h
w
s
k
ła
d
o
c
z
e
k
z
e
w
n
ę
t
r
z
n
y
c
h
,
t
z
n
.
o
c
z
e
k
w
k
t
ó
r
y
c
h
w
y
p
a
d
k
o
w
e
d
y
s
s
y
p
a
c
je
e
n
e
r
g
ii
f
l
s
ą
m
n
ie
js
z
e
o
d
p
o
w
ie
d
n
io
o
d
s
p
ię
t
r
z
e
ń
w
e
n
t
y
la
t
o
r
ó
w
g
łó
w
n
y
c
h
w
y
z
n
a
c
z
o
n
y
c
h
z
z
a
le
ż
n
o
ś
c
i
(
5
)
o
r
a
z
(
7
)
.
D
y
s
s
y
p
a
c
ja
e
n
e
r
g
ii
w
t
a
m
a
c
h
d
ła
w
ią
c
y
c
h
z
lo
k
a
liz
o
w
a
n
y
c
h
w
p
o
s
z
c
z
e
g
ó
ln
y
c
h
b
o
c
z
n
ic
a
c
h
w
c
h
o
d
z
ą
c
y
c
h
w
s
k
ła
d
o
c
z
e
k
ła
t
w
y
c
h
r
ó
w
n
a
je
s
t
o
d
p
o
w
ie
d
n
io
r
ó
ż
n
ic
y
m
ię
d
z
y
s
p
ię
t
r
z
e
n
ia
m
i
w
y
z
n
a
c
z
o
n
y
m
i
z
w
z
o
r
ó
w
(
5
)
o
r
a
z
(
7
)
d
la
g
-t
e
g
o
w
e
n
t
y
la
t
o
r
a
g
łó
w
n
e
g
o
,
a
w
y
p
a
d
k
o
w
ą
d
y
s
s
y
p
a
c
ją
e
n
e
r
g
ii
w
o
c
z
k
u
z
e
w
n
ę
t
r
z
n
y
m
w
y
z
n
a
c
z
o
n
ą
z
z
a
le
ż
n
o
ś
c
i
(
2
)
o
r
a
z
(
4
)
.
D la wariantów dyssypacyjnego oraz kombinowanego ważna jest relacja
f
g
t
t
l
l
l
(8)
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu wymuszonego powietrza
O
p
ó
r
t
a
m
d
ł
a
w
i
ą
c
y
c
h
z
l
o
k
a
l
i
z
o
w
a
n
y
c
h
w
p
o
s
z
c
z
e
g
ó
l
n
y
c
h
b
o
c
z
n
i
c
a
c
h
w
c
h
o
d
z
ą
c
y
c
h
w
s
k
ł
a
d
ł
a
t
w
y
c
h
o
c
z
e
k
o
k
r
e
ś
l
a
s
i
ę
z
z
a
l
e
ż
n
o
ś
c
i
2
V
l
R
t
t
(
9
)
g
d
z
i
e
V
-
s
t
r
u
m
i
e
ń
o
b
j
ę
t
o
ś
c
i
p
o
w
i
e
t
r
z
a
w
b
o
c
z
n
i
c
y
,
m
3
/
s
.
W
w
a
r
i
a
n
t
a
c
h
k
u
m
u
l
a
c
y
j
n
y
m
i
k
o
m
b
i
n
o
w
a
n
y
m
s
t
o
s
o
w
a
n
e
są
w
e
n
t
y
l
a
t
o
r
y
p
o
m
o
c
n
i
c
z
e
w
b
o
c
z
n
i
c
a
c
h
w
c
h
o
d
zą
c
y
c
h
w
s
k
ł
a
d
t
r
u
d
n
y
c
h
o
c
z
e
k
z
e
w
n
ę
t
r
z
n
y
c
h
,
t
j
.
o
c
z
e
k
,
w
k
t
ó
r
y
c
h
w
y
p
a
d
k
o
w
e
d
y
s
s
y
p
a
c
j
e
e
n
e
r
g
i
i
l
są
w
i
ę
k
s
z
e
o
d
p
o
w
i
e
d
n
i
o
o
d
s
p
ię
t
r
z
e
ń
w
e
n
t
y
l
a
t
o
r
ó
w
g
ł
ó
w
n
y
c
h
w
y
z
n
a
c
z
o
n
y
c
h
w
e
d
ł
u
g
z
a
l
e
ż
n
o
ś
c
i
(
6
)
o
r
a
z
(
7
)
.
Spiętrzenia wentylatorów pomocniczych
zlokalizowanych w bocznicach
wchodzących w skład trudnego oczka zewnętrznego równe są odpowiednio
różnicy między wypadkowymi dyssypacjami energii w tych oczkach a
spiętrzeniem wentylatorów głównych obliczonych według wzorów (6) oraz (7)
dla g-tego wentylatora głównego pracującego w tym oczku, tzn.
tg
l
l
l
tpp
(10)
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania wymuszonego rozpływu powietrza
Zaletą
metody A. Sałustowicza jest to, że wybór oczek zewnętrznych
(dróg niezależnych) nie nastręcza żadnych trudności.
Wadą
natomiast jest fakt, że w niektórych wypadkach występują
niezależne oczka wewnętrzne (najczęściej na podszybiach).
W metodzie tej trudność tę pomijano na ogół przez tamowanie
bocznic tworzących cykle wewnętrzne.
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania wymuszonego rozpływu powietrza
Dopływ
Wypływ
2-8-9
1-4-8-9 1-3-5-7-9 1-3-6-7-9
kg/m
7
m
3
/s
J /m
3
J /m
3
J /m
3
J /m
3
J /m
3
1
2
3
0,14
70
686
686
686
686
2
1
6
0,18
10
18
18
3
3
4
0,16
40
256
256
256
4
3
6
0,22
30
198
198
5
4
5
0,12
5
3
3
6
4
5
0,24
35
294
294
7
5
7
0,17
40
272
272
272
8
6
7
0,15
40
240
240
240
9
7
8
0,1
80
640
640
640
640
640
898
1764
1857
2148
2148
2148
2148
2148
1250
384
291
-
12,5
0,4266667
11,64
-
898
808
808
808
-
866
959
1250
-
30
5
35
1857
1857
1857
1857
959
93
-
-
9,59
0,1033333
-
-
-
291
-
35
OCZKO ZEWNĘTRZNE
Lp
Bocznica
Strumień
objętości
powietrza
V
Dyssypacj
a energii
l
fv
=RV
2
Opór
R
REGULACJ A
MIESZANA
spiętrzenie wentylatora głównego, Pa
dysypacja energii na tamie regulacyjnej, Pa
opór tamy regulacyjnej, kg/m
7
spiętrzenie wentylatora pomocniczego, Pa
wydajność wentylatora, m
3
/s
REGULACJ A
UJ EMNA
spiętrzenie wentylatora głównego, Pa
spiętrzenie wentylatora pomocniczego, Pa
wydajność wentylatora, m
3
/s
suma spadków potencjału w oczku
spiętrzenie wentylatora głównego, Pa
dysypacja energii na tamie regulacyjnej, Pa
opór tamy regulacyjnej, kg/m
7
REGULACJ A
DODATNIA
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza
Wyznaczanie rozpływu powietrza w kopalni
Metody obliczania rozpływu powietrza