Устройство для охлаждения воздуха в горных выработках

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАВДЕНИЯ ВОЗДУХА В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ, включающее цилиндрический корпус с впускным и выпускным отверстиями,имеющий внутрен ние стенки,и вентилятор,размещенный у 4 «I впускного отверстия, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения эффективности и экономичности охлаждения воздуха на счет осуществления процесса передачи тепла от приосевых слоев к периферийным и отвода -его водойj оно снабжено завихрителем с лопатками, установленным непосредственно за вентилятором, коллектором с тангенциальной водопроводящей щелью и водоуловителем со спрямляющим аппаратом , причем лопатки завихрителя выполнены с переменным углом закрутки , увеличивающимся к внутренней стенке цилиндрического корпуса, а водоуловитель со спрямляющим аппаратом размещен на расстоянии 8 - 12 диаметров корпуса от завихрителя .

..SU„„1135909 А

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

COUWI

РЕСПУВ ЛИК

4 (51) Е 21 F 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ г

1 1

К АВТОРСЙОМУ СВИД.:ТЕПЬСТВУ

А (Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3576918/22-03 (22) 21.02.83 (46) 23.01.85. ьюл.9 3 (72) В.N.Êóðî÷åíêo В.Л.Сахновский, А.Н.Третьяченко и А.Р.Никитенко г (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт безопасности труда в горнорудной промьппленности (53) 622.413.4(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 595853, кл.Е 21 F 3/00, 1977.

2. Патент США Ф 4051689, кл.62-5:79 (црототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ

ВОЗДУХА В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ, включаю" щее цилиндрический корпус с впускным и выпускным отверстиями, имеющий внутренние стенки,и вентилятор,размещенный у впускного отверстия,о т л и ч а ю щ е" е с я тем, что, с целью повышения эффективности и экономичности охлаждения воздуха на счет осуществления процесса передачи тепла от приосевых слоев к периферийным и отвода его водой, оно снабжено завихрителем с лопатками, установленным непосредственно за вентилятором, коллектором с тангенциальной водопроводящей щелью и водоуловителем со сарямляющим аппаратом, причем лопатки завихрителя выполнены с переменным углом закрут.— ки, увеличивающимся к внутренней стенке цилиндрического корпуса, а водоуловитель со спрямляющим аппаратом размещен на расстоянии

8 — 12 диаметров корпуса от завихрителя.

1 1135909 2

Изобретение относится к холодильной технике, а более конкретно к устройству холодильников, работаю1цих на эффект разделения энергии во вращающемся потоке и предназначенных для охлаждения вентиляционного воздуха при проветривании горных выработок.

Известен вентиляционный воздухоохладитель, содержащий осевой вентилятор с электродвигателем, за кото- 10 рым размещен спрямляющий аппарат, и теплообменник, расположенный за спрямляющим аппаратом вентилятора и охлаждаемый холодной водой, подаваемой с помощью шлангов от передвижно- 15 го иоидициоиера (!) .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является .устройство для охлаждения воздуха в горных выработ- 20 ках, включающее цилиндрический корпус с выпускным и впускным отверстияи ми, имеющий внутренние стенки и вентилятор, размещенный у впускного отверстия (21 .

Недостатком известного устройства

1г является низкая эффективность и экономичность охлаждения воздуха.

Цель изобретения заключается в повышении эффективности и экономич- ЗО ности охлаждения воздуха за счет осуществления процесса передачи тепла от приосевых слоев к периферийным и отвода его водой.

Указанная цель достигается тем, З5 что устройство для охлаждения воздуха в горных выработках, включающее цилиндрический корпус с впускным и выпускным отверстиями, имеющий внутренние стенки и вентилятор, размещенный,у впускного отверстия, снабжено завихрителем с лопатками, установленным непосредственно за вентилятором, коллектором с тангенциальной водоподводящей щелью и водоуло- 45 вителем со спрямляющим аппаратом, причем лопатки завнхрителя выполнены с переменным углом закрутки, увеличивающимся к внутренней стенке цилиндрического корпуса, а водоуловитель со спрямляющим аппаратом размещен на расстоянии 8-12 диаметров корпуса от завихрителя.

На фиг„1 изображено предлагаемое устройство, общий вид, в разрезе; д на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1.

Устройство для охлаждения воздуха в горных выработках содержит.иилиндрический корпус 1 с расположенным в нем осевым вентилятором 2, непосредственно за рабочим колесом которого размещен завихритель 3 с лопатками 4, выполненными с переменным по их длине углом закрутки, увеличивающимся от центра к периферии,. и обтекателем 5. На расстоянии 8-12. диаметров корпуса 1 от эавихрителя

3 установлен водоуловитель 6 со спрямляющим аппаратом 7. Непосредственно . за завихрителем 3 установлен коллектор 8 с тангенциальной водоподающей щелью 9.

Устройство для охлаждения воздуха в горных выработках работает следующим образом.

Теплый воздух из горной выработки под действием разрежения, создаваемого рабочим колесом осевого вентилятора 2, поступает в цилиндрический корпус 1. Предварительно закрученный рабочим колесом вентилятора воздушный поток подается непосредственно в завихритель 3, криволинейными лопатками 4 которого формируется свободно вращающийся вихревой поток с тангенциальной скоростью, увеличивающейся от центра к периферии но закону

U R. const (,где U — тангенциальная скорость на радиусе К),и одновременно перемещающийся вдоль оси корпуса l.

Движущийся поток характеризуется термодинамической температурой (T t, т.е. температурой, которую показывает термометр, движущийся вместе с потоком, и температурой торможения (То), а значит заторможенного неподвижного потока, которые связаны между собой зависимостью

2 тот+7 ь ас где w — - скорость движения потока, м/с;

С„ -теплоемкость воздуха, Дж/кг. град.

Для неподвижного воздуха Тд=Т .

Так как скорость периферийных слоев вращающегося потока, прилегающих к внутренней стенке корпуса, больше скорости слоев, находящихся у его оси, то температура торможения их выoIe температуры торможения приосевых слоев и начальной температуры воздуха в горной выработке. Вследствие этого, несмотря на то, что температура воды

ВНИИПИ Заказ 0263/24 Тираж 446 Подписное.Филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул.Проектиаа, 4

3 1135 в шахтном технологическом:трубопроводе, из которого она подается через коллектор 8 и тангенциальную щель 9 на внутреннюю стенку цилиндрического корпуса 1, практически равна температуре воздуха в.горной выработке, в предлагаемом устройстве происходит передача тепла от вращающегося потока воздуха слою воды, удерживающейся на внутренней стенке корпуса под 1О действием центробежных сил и перемещающейся одновременно с потоком воздуха вдоль его оси. Теплая вода отделяется от воздушного потока водоотделителем 6 и отводится за преде- 15 лы рабочего участка горной выработки, а охлажденный воздух, пройдя спрямляющий аппарат 7, в котором устраняется его вращательное движение, поступает по вентиляционному трубопроводу в забой. При этом также происходит отвод тепла от вентиляционного воздуха, обусловленного потерями энергии в электродвигателе

909 4 и рабочем колесе осевого вентилято" ра 2.

Выполнение лопаток завихрителя с переменным по их длине углом .закрутки, увеличивающимся от центра к периферии, обеспечивает процесс перестройки поля скоростей свободно вращающегося воздушного потока, при котором периферийные слои имеют температуру торможения выше начальной, а центральные слои — ниже начальной, что позволяет охлаждать периферийные слои водой с температурой, равной начальной температуре воздуха.

Установка завихрителя непосредственно эа рабочим колесом осевого вентилятора позволяет использовать энергию рабочего колеса вентилятора, затрачиваемую на закручивание воздушного потока, а установка водоуловителя на расстоянии 8-12 диаметров корпуса от эавихрителя позволяет охлаждать воздух с наименьшими затратами энер гии.