Termodynamiczny wykres statycznej depresji wentylatora Przyjm uje się, że wykładnik m politropy pozostaje wielkością stałą

i jednakową, niezależnie od warunków ruchu, Jeżeli powietrze w prze­

wodzie 1-2 (rys. 93) znajduje się w spoczynku (vx = v 2 = 0; W Ł2 — 0), to z zasadniczego wzoru (90) wynika, że depresja statyczna (92)

H xt = z i - z , - J y = ° stąd (94)

H st = z 1 — z2 + L 0 = 0 (100)

(rys. 94) wyraża tu pracę techniczną potrzebną do przeprowadzenia 1 kG powietrza ze stanu 1 do stanu 2.

Z chwilą rozpoczęcia się ruchu odbywać się on będzie według rów­

nania (90)

f d p

Z2- Z 1+ — + - * ---ł + w i2 = 0

J T 2g

a wskutek tego depresja statyczna Hst = Zi

dp T 2i - Z a

1 2

Ponieważ Zi — z2 pozostaje bez zmiany, przeto* w czasie ruchu — J 1 wyrażać będzie na ogół inną wielkość pracy technicznej L12

Hst == z 1 ^12 ale (100)

Z1 Z 2 ~ ' U 10 Wentylacja kopalń, część I

a w ięc depresja statyczna

Hst = ^12 Ło

Zw ykle dla kopalni jako całości H st > 0, a więc

(101)

Łi2 La 0 L12 ^ L0

Nierówność ta będzie zachowana, gdy w punkcie 1 (rys. 94) zostanie podniesione ciśnienie z Pi do p\ kG /m 2 (czyli mm H20 ), to znaczy gdy w tym punkcie początkowym zostanie wytworzona kompresja

hst = p 'i — Pi

Rys. 93 (z lewej). Przewód umieszczony w powietrzu atm osferycznym Rys, 94 (z prawej). Depresja statyczna wentylatora tłoczącego

Drugim sposobem wywołania ruchu powietrza w (kierunku 1-2 jest obniżenie ciśnienia w punkcie końcowym 2 (rys. 95), to znaczy w ytw o­

rzenie w tym punkcie depresji

Powierzchnie zakreskowane na rys. 94 i 95 wyrażają różnicę L 12 — L0, a więc (101) depresję statyczną H st. Powierzchnie te wyrażają jednocześ­

nie pracę techniczną potrzebną do wytworzenia ruchu w przewodzie.

A w ięc dla spowodowania ruchu w przewodzie wentylator musi być tak ustawiony, ażeby wytwarzał kompresję w początkowym punkcie prze­

wodu (ryis. 94) lub depresję w końcow ym jego punkcie (rys. 95). W pierw­

szym przypadku jest przewietrzanie tłoczące, w drugim — ssące.*) Może b y ć jeszcze trzeci sposób umieszczenia wentylatora w dowolnym punkcie 3 w środku przewodu (rys. 96). W tym przypadku przewód 1-2 traktować można jako złożony z dwóch niezależnych odcinków.

D la części 1-3 wentylator wytwarza w punkcie 3 (jako końcowym) depresję p3 “ ' P s potrzebną dla wywołania ruchu w tym odcinku. Dla części 3-2 tenże wentylator (w początkowym punkcie odcinka) w ytw orzyć musi kompresję p3— p3.

*) Jeden i ten sam wentylator pracow ać może jako tłoczący lub ssący, zależnie od sposobu jego połączenia z szybem. Przepisy górnicze wym agają, ażeby przy każdym wentylatorze było urządzenie pozwalające na zmianę kierunku prądu, aby w entylator mógł pracować ssąco lub tłocząco.

i z f

K t — P2 — V 2

146

Różnica ciśnienia za i przed wentylatorem wyniesie h8t = (P3 p 3) + (p3 P3) = P3 P3

a depresja statyczna (praca techniczna) Hst = H'st + H"st

Ruch powietrza odbyw a się zwykle przy malejącym ciśnieniu statycz­

nym, a w ięc przy istnieniu w przewodzie spadku naporu w kierunku ruchu powietrza (depresji) wytworzonego przez wentylator. Z tego też względu zwykle termin depresja stosowany jest do w ytw orzonej przez w entylator różnicy ciśnienia hSf, niezależnie od tego, czy działa on ssąco, czy też tłocząco.

Rys. 95 (z lew ej). Depresja statyczna wentylatora ssącego Rys. 96 (z praw ej). Depresja statyczna wentylatora podziemnego

Zależność między depresją Hsł w m sł. powietrza i hsł w kG/m 2 (lub w mm H20 ) znaleźć można zamieniając powierzchnie zakreskowane (rys. 94, 95, 96) równoważnymi prostokątami o podstawie równej odwrot­

ności pewnego średniego ciężaru właściwego powietrza _1_

T i wysokości równej depresji hsł

hst = y - H st (102)

gdzie

Hsł — depresja, m H20 , hst — depresja, mm H20 .

W praktyce depresja wytwairzana przez wentylatory stosowane w ko­

palniach dochodzi do kilkuset mm H20 .

Depresja statyczna jest różnicą ciśnienia statycznego za i przed wen­

tylatorem, można ją więc zmierzyć przez połączenie tych dwóch punktów z manometrem. W przypadku umieszczenia wentylatora na początku lub na końcu przewodu jeden z tych punktów (przed lub za wentylatorem) znajduje się w atmosferze zewnętrzneji, toteż w tych przypadkach jedno kolano manometru jest otwarte i połączone z atmosferą zewnętrzną.

2.3. Spadek naporu w przypadku obecności wentylatorów w przewodzie Gdy powietrze płynie w przewodzie między punktami 1 i 2 (rys. 97) i gdy między tymi punktami znajduje się mechaniczne źródło depresji

(wentylator), wówczas, jak to wynika z wykresu, strata naparu W 12 jest równa sumie całkowitej depresji H12 występującej na danym odcinku oraz depresji wentylatora Hm

W 12 — H12 + Hm

Gdy między punktami 1 i 2 umieszczonych jest kilka wentylatorów, należy zamiast Hm przyjąć sumę ich całkowitych depresji 2H m

W 12 = H12 + 2H m (103)

Jeżeli rozpatruje się ruch powietrza w obwodzie zamkniętym jako całości, tzn. jeżeli wychodki się z dowolnego punktu przewodu i po przej­

ściu w kierunku ruchu powietrza wraca do tego samego punktu, to całkowita depresja na tej' drodze wyniesie H 12 — 0, równanie zaś (103) przyjm ie kształt

2H m = 2W (104)

Tak więc suma depresji wentylatorów znajdujących się w danym obwodzie zamkniętym jest równa sumie spadków naporu (wysokości opo­

rów ruchu) na całej tej drodze.

Rys. 97. Wykres naporu w obecności wentylatora

w przewodzie

Ruch powietrza przez kopalnię jako całość można traktować również jako ruch w obwodzie zamkniętym, gdyż w ylot szybu wydechowego jest połączony atmosferą zewnętrzną z wlotem szybu wdechowego. Atmosferę tę można traktować jako' przewód o nieskończenie dużym przekroju i o oporze równym 0.

2.4. M oc wentylatora

W celu pokonania oporów ruchu powietrza! 2W w kopalni wentylator powinien wytwarzać depresję Hm m sł. powietrza. Innymi słowami, w celu przeprowadzenia 1 kg powietrza przez kopalnię musi być zużyta praca Hm kgm. Jeżeli przez kopalnię przepływa G kg/sek powietrza, to w jednostce czasu musi być zużyta praca

kgmB (105)

Nu = G • Hn

sek

W praktyce qperuje się zwykle nie ciężarem, lecz objętością p o­

wietrza Q m 3/sek (G = Q • y), depresję zaś mierzy się nie w m. sł. po­

wietrza Hm, lecz w mm sł. w ody hm, przy czym analogicznie do w zo­

ru (102) jest

Hm= — hm (106)

T

Wstawiając te wartości do wzoru (105) otrzym uje się

nanie szkodliwych oporów mechanicznych wentylatora i silnika. Całko­

wita praca N urządzenia wentylacyjnego jest wskutek tego większa od pracy użytecznej Nu, a współczynnik sprawności urządzenia wynosi

1 ^{= -}Nu ⁽110⁾

Ażeby współczynnik ten był jak największy, wentylator powinien być ściśle dostosowany do warunków pracy. Dobrze dostosowany wentylator osiąga w praktyce sprawność r) = 0,5 do 0,8.

3. RUCH POWIETRZA POD WPŁYWEM CZYNNIKÓW