CC BY
27
© В.И. Филиппов, А.С. Росляков, 2009
УДК 621.61/.63
В.И. Филиппов, А.С. Росляков
ЦЕНТРОБЕЖНО-ВИХРЕВАЯ ЗАВЕСА
КАК СРЕДСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУШНЫМИ
ПОТОКАМИ
Рассмотрен принцип работы центробежновихревой завесы для перераспределения воздушных потоков в горных выработках.
Ключевые слова: горнодобывающая промышленность, щелевые воздушные завесы, центробежно-вихревые завесы.
~П горнодобывающей промышленности воздушные завесы
-Я-М используются:
1) для борьбы с сосредоточенными утечками воздуха;
2) в качестве средства регулирования распределения воздуха в системе подземных выработок;
3) для целей управления вентиляционными струями в камерах;
4) как средство ограждения рабочих мест от проникновения вредной пыли и газов;
5) для борьбы с обмерзанием устьев вскрывающих выработок (стволов, штолен, тоннелей) в зимнее время и терморегулирования поступающего через них воздуха.
Конструкции щелевых воздушных завес для воздухораспреде-ления между выработками, управления струями в камерах, предупреждению загрязнения рабочих мест работают в условиях, практически, неменяющихся давлений. Основная их роль сводится к созданию скоростных струй в объеме выработок с малыми скоростями потоков. Расчеты их сводятся к определению количества воздуха, а перепад давлений на выходе из щелей раздающего устройства (необходимый только для создания скорости выбрасываемого потока), составляет десятые доли дПа. В выработках с высоким перепадом давления щелевые завесы используются в комплексе с перемычками и устраиваются в дверных проемах. Эффективность завес, применяемых для борьбы с утечками в устьях шахтных стволов, а также на порталах штолен и тоннелей, установленных как терморегулирующие устройства от холодного воздуха, по-
ступающего от действия естественной тяги, определяются дебетом вентилятора завесы. Высокие скорости и большая скорость потока на выходе из щелей раздающего устройства создают определенные неудобства и прямую опасность при переходе через завесу людей. При движении через завесу грузов может резко увеличиться запыленность и загрязнение выработки в месте установки завесы и по ходу воздушного потока. При этом перепад давления, создаваемый щелевой завесой в выработке, весьма незначителен и при высокой депрессии основного потока эффект завесы может быть нулевым. По ориентировочным расчетам для транспортных тоннелей у завесы с выходной скоростью струи 18-25 м/с перепад не превышает 0,5 ДПа.
В этих условиях значительно эффективней применение центробежно-вихревых завес, в которых принципиально новым является способ увеличения аэродинамического сопротивления выработки путем закрутки воздушного потока. Сущность работы завесы заключается в том, что по периметру выработки создается сферообразный канал. В нем устанавливаются два вентилятора. Подаваемый вентиляторами воздух тангенциально направлен к контуру поперечного сечения. Воздушные струи от вентиляторов интенсивно закручивают вокруг своей оси основной поток, проходящий по выработке. В центральной части выработке за счет действия центробежных сил образуется зона разряжения, в которую с обеих сторон устремляется воздух, образуя два торообразных вихря. Основной поток, проходя внутри первого по ходу торообразного вихря, сужается, а затем в зоне разряжения расширяется, обтекая снаружи второй на его пути торообразный вихрь. Последовательное сужение и расширение потока с возникновением обратного тока является причиной дополнительного аэродинамического сопротивления, которое приходиться преодолевать основному потоку.
Максимальные скорости закрученного потока наблюдаются в сферообразном канале и вблизи стенок выработки. В приосевой зоне вращательная составляющая скорости потока близка к нулю, что является положительным фактором, так как уменьшает сдувание пыли с горной массы, провозимой в транспортных сосудах, устраняются дискомфортные ощущения у людей при проходе через завесу. Реализация ценробежно-вихревой завесы в условиях железнодорожных карьерных тоннелей с использованием для закрутки потока серийно выпускаемых шахтных вентиляторов ВМ-5 по-
зволила получить перепад давления около 2,5 ДПа, что подтвердило ее значительное преимущество перед аналогичной по энергоемкости щелевой завесой.
Величина перепада давлений, создаваемая центробежновихревой завесой, зависит от производительности вентиляторов и скорости движения воздуха на выходе из них. Обе величины можно изменять путем включения разного числа вентиляторов, использования регулируемых вентиляторов, устройством специальных насадок. Возможно дистанционное изменение параметров завесы. Благодаря этому она может быть использована для оперативного регулирования расходов воздуха в шахтной или другой вентиляционной сети.
Filippov V.I., Rosljakov A.S.
CENTRIFUGAL-VORTICAL VEIL AS A CONTROL FACILITY OF AIR STREAMS
The work principle of centrifugal-vortical veil for redistribution of air streams in mining developments is considered.
Key words: mining industry, slot-hole air veils, centrifugal-vortical veils.
— Коротко об авторах ------------------------------------------------
Филиппов В.И. - профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет,
Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru Росляков А. С. - аспирант УГГУ, office@ursmu.ru
_____А
