Устройство для охлаждения воздуха в тупиковой горной выработке

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗДУХА В ТУПИКОВОЙ ГОРНОЙ ВЫРАБОТКЕ ПО авт.СВ. 977820/ отличающееся тем, что, с целью повьзшения эффективности охлаждения воздуха за счет снижения хладопотерь, воздухоохладитель окончательного охлаждения выполнен с рядом выпускных окон, расположенных по его образующей , снабжен перегородкой, имеющей на выходе заслонку, и наружным теплообменником с входным и выходным патрубками, объединенными с входным и выходным патрубками воздухоохладителя окончательного охлаждения общими коллекторами, при этом наружный теплообменник установлен соосно и с зазором с воздухоохладителем окончательного охлаждения и выполнен с продольным вырезом, одна сторона которого на длине не меньшей , чем расстояние между крайними выпускными окнами, соединена с воздухоохладителем окончательного охлаждения посредством продольного отражателя, расположенного между продольным вырезом и выпускными окнами . (П 2.Устройство по П.1, о т л и чающе е с я тем, что торцы наружного теплообменника соединены по всей длине с воздухоохладителем окончательного охлаждения пйсредст- S вом кольцеобразных отражателей. :А9 4 .15 :о со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А (19) (И) 4Ш Е 21 Г 3 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 977820 (21) 3480457/22-03 (22) 28.06.82 (46) 15.01.85. Бюл.Р 2 (72) А.К.Яковенко, Я.И.Дрига и Г.В.Аверин (71) Государственный Макеевский ордена Октябрьской Революции научноисследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (53) 622.418(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 977820, кл. Е 21 F. 3/00, 1981. .(54)(57) устРОЙстВО для Ох11Аждения ВОЭДУХА В ТУПИКОВОЙ ГОРНОЙ BblPABOTKE по авт.св. Р 977820, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения воздуха за счет снижения хладопотерь, воздухоохладитель окончательного ох- лаждения выполнен с рядом выпускных окон, расположенных по его образующей, снабжен перегородкой, имеющей на выходе заслонку, и наружным теплообменником с входным и выходным патрубками, объединенными с входным, .и выходным патрубками воздухоохладителя окончательного охлаждения общими коллекторами, при этом наружный теплообменник установлен соосно и с зазором с воздухоохладителем окончательного охлаждения и выполнен с продольным вырезом, одна сторона которого на длине не меньшей, чем расстояние между крайними выпускными окнами, соединена с воздухоохладителем окончательного охлаждения посредством продольного отражателя, расположенного между продольным вырезом и выпускными ок- су

Я нами.

2.устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что торцы наружного тейлообменника соединены по всей длине с воздухоохладителем окончательного охлаждения йбсредством кольцеобразных отражателей.

1134733

Изобретение относится к горной промышленности, а более конкретно к технике шахтного кондиционирования, и может быть использовано для искусственного охлаждения воздуха в тупиковых подготовительных выработ5 ках с нагнетательным проветриванием.

По основному авт.св.9 977820 известно устройство для охлаждения воздуха в тупиковой горной вы- 10 работке, включающее вентилятор с вентиляционным трубопроводом, состоящим из секций, последовательно установленные воздухоохпадитель предварительного охлаждения, 15 .выполненный в виде продольно-оребренной трубы с входным и выходным отверстиями, установленной внутри одной из секций вентиляционного трубопровода, стенки которой тепло- 20 изолированы, воздухоохладитель окончательного охлаждения, выполненный в виде секции вентиляционного трубопровода из теплопроводного материала, имеющей в стенках каналы для 25 хладоносителя и снабженной входным и выходными патрубками, трубопровод для подвода и отвода хладоносителя, соединенный с входным патрубком воздухоохладителя окончательного ох- 30 лаждения, выходной патрубок которого посредством-гибкого шланга, соединен с входным отверстием воздухоохпадителя предварительного охлаждения, выходное отверстие которого соедине- 35 но с трубопроводом для отвода хладоносителя fl) . ! . Однако теплосъем с наружной поверхности воздухоохладителя недостаточен иэ-за низкой (0,3-0,4 м/c) скорости движения воздуха, поступающего из призабойного пространства по свободному сечению выработки и обусловленного этим низкого значения коэффициента теппоотдачи наружной теплообменной поверхности. На рабочие места поступает воздух, омывший за- * бой и воспринявший тепло окружающего горного массива, насыщенный влагой, пылью и газом. Вследствие этого работающие в забое люди, несмотря на кондиционирование воздуха, находятся в атмосфере отепленного и загрязненного воздуха.

Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения воз- 55 духа за счет снижения хладопотерь.

Цель достигается тем,.что в уст-, ройстве для охлаждения воздуха в тупиковой горной выработке воздухоохладитепь окончательного охлаждения 60 выполнен с: рядом выпускных окон, расположенных по его образующей, снабжен перегородкой, имеющей на выходе подвижную заслонку, и наружным теплообменником с входным и выходным 65 патрубками, объединенными с входным и выходньм патрубками воздухоохпадителя окончательного охлаждения общими коллекторами, при этом наружный теплообменник установлен соосно и с зазором с воздухоохладителем окончательного охлаждения и вь>полнен с продольным вырезом, одна сторона которого на длине не меньшей, чем расстояние между крайними выпускными окнами, соединена с воздухоохпадитепем окончательного охлаждения посредством продольного отражателя, расположенного между продольным вырезом и выпускными окнами.

Кроме того, торцы наружного теплообменника соединены по всей длине с воздухоохладитепем окончательного охлаждения посрецством кольцеобразных отражателей.

На фиг.l схематически изображено устройство для охлаждения воздуха и тупиковой горной выработке; на фиг.2воздухоохпадитель окончательного охлаждения, снабженный соосно с ним установленным наружным теппообменником, поперечное сечение; на фиг.3то же, продольный разрез. устройство для охлаждения воздуха в тупиковой горной выработке состоит из выполненных в виде секций вентиляционного трубопровода воздухоохладителя предварительного охлаждения 1 и воздухоохладитепя окончательного охлаждения 2 с наружным теппообменником 3. Воздухоохладитепь предварительного охлаждения 1 выполнен в виде продольно- оребренной трубы с входным 4 и выходным 5 патрубками, размещенной внутри теплоизолированной секции вентиляционного трубопровода. Вентиляционным трубопроводом б теплообменник предварительного охлаждения 1 соединен с вентилятором 7. Воздухоохладитель окончательного охлаждения 2 выполнен в виде вентиляционной трубы из теплопроводного материала, имеющей в стенках каналы дпя хладоносителя 8. Наружный теппообменник 3 также выполнен в виде трубы из теплопроводного материала с каналами для хладоносителя 8 в стенках, но имеет продольный вырез по всей длине и установлен соосно и с зазором с воэдухоохладителем окон- чательного охлаждения 2.

Воздухоохпадитепь окончательного охлаждения имеет ряд выпускных окон

9, расположенных по его образующей.

Продольным 10 и кольцеобразными

11 отражателями наружный теплообменник 3 соединен с воэдухоохладителем окончательного охлаждения 2.

Продольным отражателем 10 к воздухо охладителю 2 наружный теппообменик

3 подсоединен по линии, разграничивающей окна 9 с вырезом в нем.

1134733

Подвод хладоносителя в воэдухоохладитель окончательного охлаждения 2 и наружный теплообменник 3 осуществляется трубопроводом 12 и гибкими шлангом 13 через распределительный коллектор 14 для параллельного распределения хладоносителя. Коллектор 14 соединен с входными патрубками 15 и 16 воздухоохладителя окончательного охлаждения

2 и наружного теплообменника З.От- 10 вод хладоносителя осуществляется через выходные патрубки 17 и 18 воздухоохладителя окончательного охлаждения и наружного теплообменника, сборный коллектор 19 гибкий 15 шланг 13, продольно оребренный трубы воэдухоохладителя предварительного охлаждения 1 и трубопровод 20.

Воздухоохладитель окончательного охлаждения 2 имеет на выходе заслонку 21. Продольной перегородкой

22 внутренняя полость воэдухоохладителя окончательного охлаждения 2 разделена на две части, меньшая из которых расположена со стороны окон 75

9. Продольная перегородка 22 воэдухоохладителя окончательного охлаждения 2 делит его входное поперечное сечение в соотношении 2:1, выходное — не менее чем 4:1, причем меньшие части сечений расположены со стороны выпускных окон 9. Указанные соотношения площадей поперечного сечения воздухоохладителя 2 окончательного охлаждения обеспечивают создание одинакового статического давления воздуха вдоль выпускных окон и равномерность выпуска его в радиальном направлении. Заслонка 21 на выходе меньшей части поперечного сечения воздухоохладителя 2 окончательного охлаждения обеспечивает дополнительное регулирование скоростного поля в зазоре между воэдухоохладителем 2 окончательного охлаждения и наружным теплообменником 45

3 при изменении расхода воздуха в вентиляционном трубопроводе.

Зазор между воздухоохладителем окончательного охлаждения 2 и наружным теплообменником 3 имеет площадь, превышающую в 3-5 раэ площадь поперечного сечения меньшей продольной части воздухоохладителя окончательного охлаждения на входе ° Это соотношение обусловлено необходимостью 55 обеспечивать на выходе из зазора скорости воздуха 3-4 м/с.

Устройство работает следующим образом.

По трубопроводу 12 и гибкому шлан-@3 гу 13 через распределительный коллектор 14 и входные патрубки 15 и

16 в каналы 8 воэдухоохладителя окончательного охлаждения 2 и наружного теплообменника 3 параллельно посту- 65 пает хладоноситель. Параметры хладоносителя (расход и температура) на входе в коллектор 14 поддерживаются такими же,. как и при подаче хладоносителя в воэдухоохладитель окончательного охлаждения, не имеющий наружного теплообменника.

Восприняв тепло рудничного воздуха, хладоноситель через выходные патрубки 17 и 18 сборный коллектор

19 по гибкому шлангу. поступает в продольно-оребренный трубопровод воздухоохладителя предварительного охлаждения 1. В результате продолжительного теплообмена между подаваемым теплым рудничным воздухом и теплообменной поверхностью воздухоохладителя предварительного охлаждения 1 происходит отбор тепла частично подогретым в воздухоохладителе окончательного охлаждения 2 и наружном теплообменнике 3 хладоносителем и постепенное снижение температуры подаваемого в тупиковую выработку рудничного воздуха. Подогретый в воэдухоохладителе предварительного охлаждения 1 хладоноситель по трубопроводу 20 поступает на охлаждение к, холодительной машине. Подохлажден,ный рудничный воздух, пройдя возду- хоохладитель предварительного охлаждения 1, поступает в воэдухоохла-. дитель 2 окончательного охлаждения.

При теплообмене между подаваемым подохлажденным воздухом и внутренней поверхностью воздухоохладителя

2 окончательного охлаждения, охлаждаемой холодным хладоносителем, поступающим от холодильной машины, происходит дальнейший отбор тепла и снижение температуры воздуха. В начале воздухоохладителя 2 окончательного охлаждения поток воздуха подохлажденного в воздухоохладителе предварительного охлаждения 1 распределяется в соотношении 2:1, причем в сторону забоя подается 2/3 общего количества поступающего воздуха. Остальная часть воздуха проходит вдоль теплообменной йо верхности воздухоохладителя 2 окончательного охлаждения с окнами ,9 для радиального выпуска воздуха.

Воздух, выходящий через выпускные окна 9, омывает наружную поверхность воздухоохладителя 2 окончательного охлаждения и внутреннюю поверхность наружного теплообменника 3. Скорость воздуха, проходящего между охлажденными поверхностями, определяемая площадью зазора между воздухоохладителем окончательного охлаждения

2 и наружным теплообменником 3, сос.тавляет 3-4 м/с. Эта скорость обеспечивает интенсивный теплообмен выходящего воздуха с хладоносителем, циркулирующим по каналам в стенках

1134733

Щиг.2 из теплопроводного материала воздухоохладителя 2 окончательного охлаждения и наружного теплообменника 3, (и согласуется с допустимой скоростью воздуха в рабочем пространстве выработки. Изменение характера движения потоков воздуха и хладоносителя с прямотока на смешанный, увеличивает теплосъем пс наружной поверхности.

Воздухоохладителя окончательного охлаждения 2 не менее чем на 30-4-0% . 10 и одновременно обеспечивает-дополнительно интенсивный теплосъем с внутренней поверхности наружного теплообменника 3. Выпускаемый радиально через окна свежий воздух, охладившись, поступает в зону нахождения рабочих, обеспечивая создание комфортных климатических условий. Количество воздуха, oíõoäëùåão ради алэна через выпускные окна 9, и его скорость в зазоре может изменяться положением заслонки 21 на выходе воздухоохладителя 2 окончательного охлаждения. Продольный 10 и кольцеобразные 11 отражатели обеспечивают направленное дни>кение всего выпускаемого через окна 9 воздуха.

Охлажденный воздух, поступивший в призабойное пространство тупиковой выработки и воспринявший тепло горного массива при обратном движении, вступает в теплообмен с внешней охр>а>кденной поверхностью наружного теплообменника 3, в результате чего прои" ходит дополнительный отвод тепла. Воздух, выходящий через выпускные окна 9, создает завесу, не позволяющую запыленному и отепленному воздуху поступить в зону нахождения работающих.B связи с этим сужается площадь поперечного сечения <О выработки для движения обратной . струи из призабойного пространства, что способствует увеличению ее скорости над внешней поверхностью наружного теплообменни-! ка 3, обеспечивая тем самым повышение интенсивности теплообмена с хладоносителем по поверхности наружного теплообменника.

В связи с уВеличением теплосъема в воздухоохладителе окончательного охлаждения 2 и в наружном теплообменнике 3 воздух,выходящий в сторону забоя выработки, где, как правило, люди не работают, имеет температуру на 1,0-1,5 С выше, чем в воэдухоохладителе окончательного охлаждения беэ наружного теплообменника. При этом уменьшается температурный перепад между горным массивом и воздухом и, в конечном счете, вынос тепла от массива. Кроме того, появляется возможность меньшего снижения температуры воздуха, поступающего в рабочую зону, так как при своем движении он не воспринимает тепло пород призабойного пространства, способст-, вующее повышению его температуры на 1-3 С. о г

Применение предлагаемого устройства для охлаждения воздуха в тупиковой выработке позволит: снизить по1 терн холода при его транспортировании к рабочей зоне на 20-25%, обеспечить создание комфортных климатических условий в зоне нахождения рабочих, уменьшить энергозатраты за счет снижения мощности на преодоление аэродинамического сопротивления, а также снизить расход хладоносителя. фиг3

ff .ВНИИПИ Эаказ 10056/31

ТиРаж 446 Подписное

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4