Pomiar straty naporu

2 9

Przy niedużych prędkościach wartość Hd jest bardzo mała i może być w ogóle nie brana pod uwagę. Im wyższe są prędkości, tym większy w pływ wywierają one na Hd i tym dokładniej powinno się je mierzyć.

Rys. 113. W ykresy pracy Lu dla odcinka przewodu Dla obliczenia depresji statycznej (92)

2

’ dp T Hst = Zj — z<

2

- f

należy pomierzyć (przez niwelację) różnice poziomów (Zi~z2) w metrach oraz wyznaczyć wartość całki (94)

2

dp 7

Wartość ta wyraża powierzchnię pewnego pola (rys. 89), a wielkość jej zależna jest od kształtu krzywej między punktami 1 i 2. Dla wykreślenia tej krzywej powinny być w odpowiednich miejscach (!', 2') między punk­

tami 1 i 2 pomierzone: ciśnienie barometryczne b, temperatura t oraz ewentualnie wilgotność (prężność pary e). W rezultacie dla pewnego

171

odcinka 1 - 2 kopalni otrzym uje się odpowiedni wykres, w którym zależnie od kierunku obiegu występują dodatnie lub ujemne części pól (rys. 113).

Przez splanimetrowanie tych pól otrzym uje się L12, a po dodaniu różnicy poziomów (£1-2:2) początkowego i końcowego punktu badanego odcinka statyczny spadek naporu będzie wynosił

Mając wykres pracy dla całości kopalni (np. rys. 107), można z łatwością przedstawić na tymże wykresie pola, które odpowiadają pracy technicz­

nej L dla odnośnych odcinków kopalni, przeprowadzając przez punkty wykresu, odpowiadające (początkowemu i końcowemu punktowi odcinka, proste równoległe do osi odciętych. Na przykład pracę techniczną L25 dla części kopalni między punktami 2 i 5 (rys. 106 i 107) wyraża pole zakres- kowane na rys. 114.

Przy obliczaniu podanym sposobem wielkości spadku naporu należy mieć na uwadze, że mniejsza dokładność pomiaru ciśnienia w e wszystkich pośrednich punktach (3 1 4 , rys. 114) nie wywiera większego wpływu na

dokładność oznaczenia L; bardzo duży w pływ natomiast wywiera dokład­

ność pomiaru ciśnienia w ¡początkowym 2 i końcowym 5 punkcie badanej części kopalni, a raczej różnica ciśnień (p2-ps) w tych punktach. Uwaga ta dotyczy również pomiaru depresji kopalni jako całości: największej dokładności wymaga się przy pomiarze depresji wentylatora.

W praktyce stosuje się zw ykle uproszczone sposoby obliczania straty naporu.

Ze względu na to, że powierzchnia pola 1-1'-2 ' - 2 (rys. 113 a) jest w wielu przypadkach (np. przy znacznej różnicy Pi“P2) bardzo mała w porównaniu z powierzchnią P i-l-2 -p 2, można często dla uproszczenia ograniczyć się do pomierzenia lub obliczenia tylko tej ostatniej1. W pro­

wadzając takie uproszczenia otrzyma się (rys. 113 a) w przybliżeniu Hst = L 12 + (zi-z2)

Plb)

1 Rys. 114. W ykres pracy technicznej dla części

kopalni 2-5

Hs, = -I l -2 Ta • (Pl - p2) + (z, - z 2) (136) W zór ten będzie dawał zupełnie dokładne wyniki, jeżeli na całej długości odcinka 1-2 zachodzi jeden tylko rodzaj przemiany termodynamicznej, jak to jest często w wyrobiskach o jednakowym nachyleniu.

Dla obliczenia depresji w mm H20

hst = tś, • Hst = — --- --- • H .t = (p, - p 2) + -2 ' (Z' ~ 22)

1 + 1 1 + 1 (137)

Ti Ta Tt Ts

., W ^ c i Yi i Y2 oblicza się za pomocą odpowiedniego wzoru (np. 37), ciśnienie zaś pj i p2, mierzy się za pomocą barometru lub innych przy­

rządów, jak statoskopy, hipsometry i deprymometry.

Barometry — aneroidy dają w najlepszym razie dokładność do 0,5 mm Hg, czyli około 7 mm H20 . Statoskopy są to aneroidy specjalnej konstrukcji; umożliwiają one pomiary z dokładnością do kilku mm H20 (odczyty przybliżone do 0,1 mm Hg, czyli 1,4 mm H20 ). Działanie hipso- m etrów oparte jest na zmianach temperatury wrzenia w ody pod w pły­

wem zmian ciśnienia powietrza; dokładność 'pomiarów dochodzi do 0,025 mm Hg = 0,35 mm H20 .

Działanie deprym om etrów oparte jest na zmianie objętości pewnej stałej ilości powietrza zawartego w przyrządzie pod wpływem zmian ciśnienia powietrza zewnętrznego. Dla utrzymania stałej temperatury powietrza w przyrządzie otacza się go lodem. Dokładność pomiarów do­

chodzi tu do 0,1 mm H20 . Pomiary najlepiej powinny przeprowadzać jednocześnie dw ie osoby, znajdujące się w początkowym i końcowym punkcie ¡badanej części kopalni.

Zw ykle w praktyce przyjm uje się Yi = Y2 = Y = const, a wówczas w zór (137) upraszcza się do postaci

= (Pi — p2) + Y ' (*1 — z2) (138) Wielkość hSf może być zmierzona bezpośrednio za pomocą manometru lub mikromanometru. W tym celu łączy się go (zwykle za pomocą grubo- ściennych rurek gum owych) z rurkami statycznymi, umieszczonymi w 'początkowym 1 i końcowym 2 punkcie przewodu (rys. 115).

Mikromanometr umieszczony w punkcie 3 wykaże różnicę ciśnie­

nia (p'3- p " 3).

Ponieważ w rurkach gum ow ych 3-1 i 3-2 nie ma ruchu powietrza, przeto nie ma również i spadku naparu (hst = 0), a wobec tego można napisać (138)

(Pi - P ) + T * (*• - *i) = 0 {P"3 — P2) + T • (z3 — zs) = 0 Odejmując te dwa równania otrzymuje się

(PŚ - Pi) — (Pi “ Pa) - T * (Z1-Z2) = 0 P o porównaniu z równaniem (138) otrzymuje się

hst = P3 ~ P3 (139)

a więc mikromanometr wskazuje bezpośrednio depresję statyczną. Dla wyrównania temperatury powietrza w rurkach jest konieczne, aby rurki 173

te pozostawiono przez pewien czas w miejscu pomiaru. Poza tym wska­

zane jest, ażeby przed pomiarem końce rurek były otwarte (nie połączone z mikromanometrem). W przypadku użycia zamiast rurek statycznych rurek dynamicznych mikromanometr wskaże depresję całkowitą.

Rys. 115. Pom iar depresji sta­

tycznej za pom ocą manometru

P r z y k ł a d . W ielkości pomierzone (ry,s. 115) w dwu punktach 1 i 2:

różnica poziom ów: zx — z2 = — 9)3,6 m ;

ciśnienia barometryczne: b1 = 814,9 mm Hg; b2 = 806 mm Hg;

temperatury na termometrze suchym: tx = 23,3 °C; t2 = 21,9°C;

temperatury na termometrze w ilgotnym : t\ — 22,5 °C; t '2 = 21,4 °C;

prędkości powietrza: v x = 2,1 m /sek; v 2 = 4,0 m/sek.

Prężność pary w powietrzu (wzór i(9) i tablica 11):

814 9

ex = 20,5 — 0,5 • (23,3 — 22,5) • = 20,1 mm Hg

e2 - 19,1 — 0,5 • (21,9— 21,4) 755 806,0

755

= 18,8 mm Hg Ciężar w łaściw y powietrza w zór (37):

* 0,4645 Ti =

273 + 23,3 0,4645 72 273 + 21,4 Depresja statyczna, w zór (136)

1 + 1

(814,9— 0,378 • 20,1) = 1,264 kG/m s

(806,0 - 0,378 • 18,8) = 1,260 kG/m 3

Hst = • (814,9 - 806,0) - 13,6 - 93,6 = 2,3 m sł. powietrza Strata naporu, wzory (91) i (93)

W = Hst + v: - vt

= 2,3 +

2,12 - 4,02

2g 2 • 9,81

Odpowiednie wielkości w mm H 20 , w zór (137) hsi = (814,9 - 806,0) • 13,6 - ---- - ' 93,6^

= 1,7 m sł. powietrza

= 2,9 mm H20

w =

1 + 1

1,264 1,260

• 1,7 = 2,1 mm H20 1,264 1,260

Stosowane do pomiarów przyrządy typu barometrów (aneroid, stato- skop) wykazują dużą ¡bezwładność przy szybkiej zmianie ciśnienia. Przy dokonywaniu aneroidern pomiarów w miejscach o niedużej różnicy po­

ziom ów można uważać odczyty za miarodajne dopiero po upływie 20 do 30 min. Przy dużej różnicy poziomów potrzebny jest czas znacznie dłuż­

szy. Ta właściwość aneroidów cechuje również statoskopy.

Deprym om etr jest przyrządem najdokładniejszym i najodpowiedniej­

szym dla kopalń. Pierwszy tego rodzaju przyrząd, zwany barometrem różnicowym, skonstruował jeszcze w roku 1875 Mendelejew. Dla celów górniczych deprymometr został wprowadzony przez Ricateau i Hauveta.

Na rys. 116 przedstawiony został schemat deprymometru konstrukcji

Rys. 116. Schemat deprymo­

metru konstrukcji Kom arowa i GesMna (1937)

Komarowa i Geskina. Szklane naczynie 1 umieszczone jest w termosie i zaopatrzone kurkiem 2. Wtopiona w naczynie rurka 3 nie dochodzi do dna naczynia, rurka zaś 4 wygięta jest w kształcie litery U. Do naczy­

nia 1 nalewa się oczyszczonej i zabarwionej nafty, która wypełnia również rurkę 3. Przy otwartym »kurku 2 poziom nafty ustala się w prawym ko­

lanie rurki 4 na tym samym poziomie co w naczyniu 1. Termos wypełnia się aż do góry ubitym lodem. P o ustaleniu się temperatury w naczyniu 1, na co potrzeba 15 do 20 min, zamyka się kurek 2 i przyrząd przenosi się do miejsca pomiaru. Różnica odczytów w dwóch punktach kopalni pom no­

żona przez ciężar właściwy nafty daje różnicę ciśnienia w mm sł. wody.

Ze względu na duży stosunek średnic naczynia i rurki można nie uwzględniać przy pomiarze zmian poziomu nafty w naczyniu.