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

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

- całkowity strumień powietrza:
=97,5 m³/s,

- strumień powietrza płynący przez MK:
=6,5 m³/s,

- gęstość powietrza wilgotnego:
= 1,271 kg/m³,

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

kg/s,

- strumień powietrza płynący przez MK:
=7,75 m³/s,

- gęstość powietrza wilgotnego:
= 1,271 kg/m³,

• stopień zawilżenia powietrza po zmieszaniu strumieni powietrza
  , kg/kg,

kg/kg,

x₁(
)-stopień zawilżenia powietrza na wylocie z maszyny klimatyzacyjnej dla stanu

nasycenia powietrza w temperaturze
:
= 0,00755 kg/kg,

x_MK(
)- stopień zawilżenia powietrza:
=0,00161 kg/kg,

m₁ - strumień masy powietrza płynącego wyrobiskiem (obok MK): m₁= 1,271 kg/s,

m_MK - strumień masy powietrza płynącego przez maszynę klimatyzacyjną :

m_MK = 8,262 kg/s,

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

kJ/kg,

h₁ (h_d)- entalpia powietrza wilgotnego h₁ = 68,511kJ/kg,

h_MK (h_nw)- entalpia 1+x kg powietrza zamglonego na wylocie z maszyny klimatyza-

cyjnej h_MK = 30,683kJ/kg,

m₁ - strumień masy powietrza płynącego wyrobiskiem (obok MK): m₁= 1,271 kg/s,

m_MK - strumień masy powietrza płynącego przez maszynę klimatyzacyjną :

m_MK = 8,262 kg/s,

Temperatura sucha wymieszanego strumienia powietrza:

- entalpię powietrza po zmieszaniu strumieni powietrza:
=35,272 kJ/kg,

- stopień zawilżenia powietrza po zmieszaniu strumieni powietrza:

=0,008694kg/kg,

Temperatura wilgotna wymieszanego strumienia powietrza:

Korzystając ze wzoru:

obliczam ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu wylotowym :

(1)

gdzie:

- ciśnienie statyczne bezwzględne powietrza:
=110667,63 Pa,

- stopień zawilżenia powietrza po zmieszaniu strumieni powietrza:

=0,008694kg/kg,

Temperaturę wilgotną powietrza po zmieszaniu strumieni wyznacza się z zależności na ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu wylotowym w postaci:

(2)

Mając policzoną wartość ciśnienia cząstkowego pary wodnej
wzorem (1), tak dobieram temperaturę wilgotną powietrza po zmieszaniu strumieni
aby ciśnienie cząstkowe pary wodnej
obliczone dwoma wzorami (1),(2) było sobie równe. (13,44)

1. Wyznaczenie temperatury powietrza wilgotnego na wylocie z chodnika

odstawczego po zastosowaniu jego chłodzenia.

Wiedząc, że temperatura sucha powietrza na wypływie z chodnika odstawczego po zastosowaniu jego chłodzenia jest równa 28
mogę przystąpić do prognostycznego wyznaczenia temperatury powietrza wilgotnego na wylocie z tego wyrobiska.

Z zależności na
:

wyprowadzam wzór na stopień zawilżenia powietrza na wypływie z wyrobiska

gdzie:

x_m - stopień zawilżenia powietrza po zmieszaniu strumieni: x_m = 0,0126 kg/kg,

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

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

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

- temperatura powietrza suchego po zmieszaniu strumieni:
= 19,64

- temperatura powietrza suchego na wylocie z wyrobiska:
= 42,55

- współczynnik ciepła konwekcyjnego, wyrażający stosunek suchego do

całkowitego przejmowania strumienia ciepła przez powietrze w wyrobisku

między przekrojami:
= 0,25

Korzystając ze wzoru:

obliczam cisnienie cząstkowe pary wodnej

(1)

gdzie:

ciśnienie statyczne bezwzględne powietrza na końcu wyrobiska, które wyznacza się z przybliżonego wzoru:

gdzie:

- ciśnienie statyczne bezwzględne na dopływie do

wyrobiska:

- gęstość pow. dla warunków normalnych

0,0498- dla wyrobiska w ob. ŁP przekroju 8m

- odpowiednio wysokości niwelacyjne przekroju

dopływu i wypływu wyrobiska, dla którego wykonuje się

prognozę temperatury powietrza:

,

B - obwód wyrobiska: B=11,392 m,

L - długość wyrobiska: L=600 m ,

A - pole przekroju: A=7,5 m²,

- prędkość średnia powietrza w przekroju:

=1 m/s,

Temperaturę wilgotną na wylocie z wyrobiska wyznaczam z zależności na ciśnienie cząstkowe pary wodnej w postaci:

(2)

Mając policzoną wartość ciśnienia cząstkowego pary wodnej
wzorem (1), tak dobieram temperaturę wilgotną powietrza na wylocie z wyrobiska
aby ciśnienie cząstkowe pary wodnej
obliczone dwoma wzorami (1),(2) było sobie równe.

Dla
=18,86
jest spełniony postawiony warunek.

5.4. 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(między wlotem a wylotem z MK)
(kJ/kg):

(kJ/kg):

Zdolność chłodniczą maszyny klimatyzacyjnej wyznacza się ze wzoru:

gdzie:

- strumień masy powietrza suchego, kg/s,

kg/s,

- strumień masy powietrza wilgotnego:
= 8,26 kg/s,

- stopień zawilżenia powietrza:
=0,0161 kg/kg,

Tab.3 ZESTAWIENIE WYNIKÓW OBLICZEŃ.

	Chodnik odstawczy	Ściana
Ciśnienie cząstkowe pary wodnej ppd, Pa	2794,105	3923,049
Ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia ppnd, Pa	3616,597	6119,658
Stopień zawilżenia powietrza xd, kg/kg	0,01611	0,02283
Entalpia 1+x kg powietrza wilgotnego hd, kJ/kg	68,511	95,427
Gęstość powietrza wilgotnego , kg/m^3	1,271	1,229
Strumień masy powietrza wilgotnego , kg/s	8,262	7,991
Strumień masy powietrza suchego , kg/s	8,131	7,813
Ciśnienie cząstkowe pary w stanie nasycenia, ppnw, Pa	1327,841	1935,846
Stopień zawilżenia powietrza na wylocie z maszyny klimatyzacyjnej, xnw, kg/kg	0,0075	0,0011
Entalpia 1+x kg powietrza zamglonego na wylocie z MK, hnw, kJ/kg	30,683	45,932
Strumień masy powietrza płynącego wyrobiskiem obok MK, , kg/s	1,271	1,229
Strumień masy powietrza płynącego przez maszynę klimatyzacyjną, , kg/s	8,262	7,991
Stopień zawilżenia powietrza po zmieszaniu strumieni , kg/kg	0,086	0,0126
Entalpia powietrza po zmieszaniu strumieni , kJ/kg	35,727	52,532
Ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu wylotowym ppw, Pa	1525,64	2205,06
Różnica entalpii powietrza pomiędzy wlotem i wylotem z MK, , kJ/kg	37,827	49,494
Zdolność chłodnicza maszyny klimatyzacyjnej Q, kW	307,592	386,714
Temperatura sucha = wilgotnej na wylocie z MK, tswMK=twwMK,°C	11,179	16,992
Temperatura sucha wymieszanego strumienia powietrza, tsm,°C	13,340	19,641
Temperatura wilgotna powietrza dla zmieszanych strumieni, twm, ^oC	13,10	19,260
Temperatura sucha na wypływie, tsw,°C	28	28
Stopień zawilżenia powietrza w wyrobisku xw, kg/kg	0,025	0,039
Temperatura wilgotna na wypływie, tww,°C	18,862	19,063

6. 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.

a) Amerykańska temperatura efektywna ATE

Amerykańska temp. efekt. ATE wg Yaglou jest najczęściej stosowanym wskaźnikiem określającym mikroklimat w miejscu pracy. Odczytuje się ją z wykresu na podstawie pomierzonych parametrów:

- temperatury powietrza termometrem suchym I wilgotnym,

- prędkości przepływu powietrza.

Wykres ATE został sporządzony na podstawie badań eksperymentalnych. Według definicji ATE jest to taka temp. nieruchomego i nasyconego powietrza, które posiada taką samą zdolność chłodzącą jak powietrze o danych pomierzonych parametrach.

ATE wykorzystywana jest do określania norm klimatycznych, między innymi w górnictwie amerykańskim i niemieckim.

W górnictwie amerykańskim:

- gdy ATE ≤ 28^oC - jest dopuszczony 8h czas pracy,

- gdy 28°C < ATE ≤ 32^oC - czas pracy powinien być skrócony do 6h oraz zmniejszona jej intensywność,

- gdy ATE > 32^oC - praca jest zabroniona.

b) W górnictwie niemieckim:

- dopuszczalna granica pracy górników to ATE < 30^oC (w wyjątkowych wypadkach 32^oC),

- praca w ciągu 8h jest dopuszczalna gdy: ATE < 25^oC lub t_s < 28^oC,

- skrócone czasy pracy obowiązują gdy: t_s > 28^oC lub 30^oC (32^oC) > ATE > 25^oC.

c) Belgijska temperatura efektywna BTE

[°C]

d) Francuska temperatura zastępcza (temperatura rezultatu t_r)

[°C]

gdzie: w - prędkość przepływu powietrza [m/s].

Według przepisów francuskich praca nie powinna być prowadzona gdy t_r > 28^oC

e) Temperatura komfortu cieplnego wg „Cuprum”

Temperatura zastępcza komfortu cieplnego wg „Cuprum” jest modyfikacją francuskiej temp. zastępczej. Określona jest wzorem:

[°C]

Dopuszczalne graniczne wartości
wynoszą:

dla pracy bardzo ciężkiej	tzk ≤ 25°C
dla pracy ciężkiej	tzk ≤ 26°C
dla pracy umiarkowanej	tzk ≤ 28°C
dla pracy lekkiej	tzk ≤ 30°C
praca zabroniona	tzk ≤ 32°C

1. Sprawdzenie norm klimatycznych.

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 tr=28,14>28,00	praca możliwa tr=25,25<28,00	praca niemożliwa tr=32,35>28,00	praca możliwa tr=26,62<28,00
cuprum	praca lekka tzk=28,6	praca ciężka tzk=25,8	Praca zabroniona tzk=33,1	praca umiarkowana tzk=26,7
belgijska	Praca możliwa BTE=28,35<31^0C	Praca możliwa BTE=25,89<31^0C	Praca zabroniona BTE=32,45>31^0C	Praca możliwa BTE=27,74<31^0C
australijska
bułgarska
amerykańska	praca zabroniona	praca 8 h	praca zabroniona	praca 8 h
niemiecka	praca zabroniona	praca 8 h	praca zabroniona	praca 8 h

Rys. 1. Schemat wyrobisk kopalni dla których prowadzono

prognozę temperatury powietrza.

Rys.2 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)

5. Chłodnica powietrza (chłodziarka)

21