Устройство для регулирования теплового режима глубоких шахт и рудников

 

Изобретение относится к горной промышленности. Цель - повышение экономичности регулирования теплового режима. Для этого теплообменник 14 выполнен в виде аппарата "воздух-воздух", одна полость которого посредством трубопроводов соединена с каналом 15 подачи наружного воздуха, с впускным каналом 12 воздухоохладителя 7 и с воздухоподающим стволом. Трубопроводы, соединяющие полости теплообменника 14 с воздухоохладителем, имеют патрубки 16 и 18 для сообщения с атмосферой и запорными приспособлениями 17 и 19. Последние установлены соответственно в патрубках 16 и 18 и впускном канале 12 воздухоохладителя. Канал подачи наружного воздуха выполнен с возможностью сообщения с воздухоотводящим стволом и имеет запорные приспособления 23 и 24 и вентилятор 27. Между воздухоохладителем 7 и испарителем 2 размещен аккумулятор, выполненный в виде теплоизолированного резервуара. Использование этого резервуара позволяет изменять количество вырабатываемого холода в течение суток, используя для накопления холода работу в часы минимальных нагрузок на электростанции, и уменьшать потребление энергии в часы "пик". Использование данного устройства обеспечивает возможность применения одного и того же теплообменника по его назначению круглогодично. Это способствует стабилизации процесса теплообмена воздуха с горным массивом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (g)) g Е 2 1 Г 3 / 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4249179/23-03 (22) 22.05.87 (46) 15.04.90, Бк п. У 14 (71) Государственный Иакеевский научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промьпппенности (72) N.Â. Юцкевич и А.K. Яковенко (53) 622.413(088.8) ((56) Худевеиц д. Результаты дискуссии на конференции по улучшению климатиII 1t ческих условий в шахтах. Глюкауф

1984, Ф 12, с. 38.

Цейтлин Ю.A. и др. Проектирование и эксплуатация шахтных систем кондиционирования воздуха. М.: Недра, 1983, с. 16,17.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕИМА ГЛУБ01ЛХ ШАХТ И РУДНИКОВ (57)Изобретение относится к горной промышленности. Цель — повышение экономичности.регулирования теплового режима. Для этого теплообменник 14 выполнен в виде аппарата "воздух-воздух" одна полость которого посредством трубопроводов соединена с каналом 15 подачи наружного воздуха, с впускным каналом 12 воздухоохладителя 7 и с воздухоподающим стволом. Трубопроводы, соединяющие полости теплообменника 14 с воздухоохладителем, имеют патрубки

16 и 18 для сообщения с атмосферой и запорными приспособлениями 17 и 19.

f557333

Последние установлены соответственно в патрубках 16 и 18 и впускном канале

12 воздухоотводящим стволов и имеет запоряые приспособления 23 и 24 и вен5 тилятор 27. Между воздухоохладителем

7 и испарителем 2 размещен аккумулятор, выполненный в виде теплоизолированного резервуара. Использование этого резервуара позволяет изменять количество вырабатываемого холода в течение суток, используя для накопления

Изобретение относится к горной промышленности, а более конкретно к области регулирования микроклимата в глубоких шахтах и рудниках. 20

Цель изобретения — повышение экономичности регулирования теплового режима шахт и рудников.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для регулирования 25 теплового режима глубоких шахт и рудников; на фиг. 2 ; процесс изменения тепловых параметров обрабатываемого воздуха при движении его по горным выработкам.

Устройство включает холодильную машину, состоящую из компрессора 1 испарителя 2, дросселя 3 и конденсатора 4. Испаритель 2 посредством сливного трубопровода 5 соединен с емкостью 6 для аккумулирования холода.

На линии связи емкости 6 и воздухоохладителя 7 размещен циркуляционный насос 8. Посредством нагнетательного . трубопровода 9 воздухоохладитель 7 связан с испарителем 2 холодильной машины.

Ф

-Для регулирования системы хладоносителя трубопроводная сеть на нагнетательной стороне насоса 8 снабжена за- 45 порными вентилями 10 и 11. К воздухоохладителю 7 подсоединены впускной 12 и выпускной 13 каналы для подачи воздуха, соединяющие воздухоохладитель

7 с. теплообменником 14, который каналом 15 связан с атмосферой. Каналы 12 и 13 снабжены патрубками 16 и 18 с запорными устройствами 17 и 19 для связи с атмосферой в зимний период года. Канал 15 сообщен с вентиляцион55 ным стволом шахты посредством канала

20, в котором размещены запорное устройство 21 и вентилятор 22. На входе воздуха в канал 15 и в воздухоохлахолода работу в часы минимальных нагрузок на электростанции, и уменьшать потребление энергии в часы "пик". Использование данного устройства обеспечивает возможность применения одного и того же теплообменника по его назначению круглогодично. Это способствует стабилизации процесса теплообмена воздуха с горным массивом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. дитель 7 установлены запорные устройства 23 и 24. Канал 25 для подачи воз духа из теплообменника 14 в ствол 26 снабжен вентилятором 27. В воздухоподающей выработке 28 проложен водопровод 29, снабженный оросителями 30.

Устройство работает следующим образом.

При работе холодильного компрессора i теплота перегрева и конденсации хладагента отводится из цикла в конденсаторе 4 системой оборотного водоснабжения. Охлажденный в испарителе

2 хладоноситель по трубопроводу 5 сливают в емкость-аккумулятор 6, откуда его забирают насосом 8 и частично либо полностью подают в воздухоохладитель 7. Отепленный в воздухоохладителе 7 хладоноситель направляют в испаритель 2 для охлаждения. При работе устройства в летний период года ,запорные устройства 17, 19 и 21 закрыты, а устройства 23 и 24 открыты.Теп- лый воздух по каналу 15 поступает в ,первую (" теплую" ) полость теплообмен ника 14, где охлаждается (см. фиг.2, процесс 1-2) и по впускному каналу 12 поступает в воздухоохладитель, где охлаждается за счет нагрева хладоносителя. При этом иэ воздуха выпадает большая часть содержащейся в нем влаги (см. фиг. 2, процесс 2-3). В зависимости от холодопотребности шахты охлаждение воздуха осуществляют в воздухоохладителе 7 до влагосодержания 4-6 r/êã. После воздухоохладителя

7 переохлажденный воздух направляется во вторую полость (полость "холодного воздуха") теплообменника 14. Здесь переохлажденный воздух подогревается при постоянном влагосодержании (фиг,2, процесс 3-4). Из теплообменника 14 воздух вентилятором 27 по каналу 25 2-ь I"" 2 э т.е. больше, чем в предлагаемом техническом решении на величину предварительного охлаждения воздуха в теплообменнике .М, д. Это уменьшение холодопроизводительности и обеспечивает получение экономического эффекта. При осуществлении способа-прототипа и предлагаемого величина потенциала

Aim< остается неизменной, а для искус. ственно выработанного холода в обоих случаях различна. Поскольку в прототипе переохлажденный воздух подогревают в теплообменнике, используя тепло конденсации, рассмотрим как изменяется количество тепла, отводимого в конденсаторе в обоих случаях. Принимаем, что количество тепла конденсации Я» Hà 20Х превьппает количество холода Q, выработанного в холодильной машине, т.е.

QK = 112-Qo

Тогда в прототипе

5 155733 направляется в шахтный ствол 26. Поскольку невозможно весь воздух, поступающий в ствол, пропустить через устройство, ниже канала 25 смешиваются потоки охлажденного и неохлажденного воздуха (см. фиг. 2, процесс 4-5), в результате чего температура и влагосодержание охлажденного воздуха несколько повышается. При движении воздуха по10 стволу температура его повышается, в результате сжатия струи (фиг.2,про-: цесс 5-6), а при движении его по горным выработкам — в результате тепловыделений окружающего горного массива и от других источников (см. фиг. 2, процессы 6-7, 8-9, 10-11, 12-13, 1415). Для исключения увлажнения воздуха в стволе и по цепи горных выработок в местах пересечения водоносных гори- 20 зонтов их стенки по всему периметру гидроизолируют. Когда температура воздуха, подаваемого по выработке, достигнет предельно допустимое значение, ее снижают распылением воды в 25 увлажнителе воздуха 30, установленнзм в горной выработке 28 и подсоединенном к водопроводу 29. При этом влагосодержание воздуха увеличивается при постоянном теплосодержании, а температура -,0 его понижается (см. фиг. 2, процессы

7-8, 9-10, 11-12, 13-14). При необходимости увлажнители воздуха, обеспечивающие понижение температуры воздух . устанавливают в лаве вдоль очистного забоя. Температура атмосферного воздуха изменяется в зависимости .от сос-тояния погоды, времени суток и време- . ни года. В связи с этим изменяется и тепловая нагрузка на холодильную установку. Это позволяет с помощью аккумулятора холода„ каковым является емкость с запасом хладоносителя, накапливать.холод в часы наименьшей нагрузки и отдавать его в часы пик. Наличие аккумулятора холода позволяет уменьшить потребление электроэнергии в часы наибольшего ее потребления и увеличить в часы спада потребления, а такими являются ночные часы, совпадающие 50 с минимальной суточной нагрузкой по теплу. При накоплении холода регулирование осуществляют с помощью эапорных вентилей 10 и 11. При общем снижении холодопотребности (переходный период времени года) уменьшают количество вырабатываемого холода..

I I

В зимний период года, когда температура наружного воздуха ниже +2 С, эа3 6 парные устройств» 23 и 24 перекрывают, а 17, 19 и 21 .ль.ры"аю . Холодильную машину при з ом о ключают.

Холодный атмосферный воздух через патрубок 16 направляют с помощью вентилятора 27 в "холодную" полость теплообменника 14. Одновременно вентилятором 22 часть исходящего из шахты воздуха по каналу 20 также направляют в теплообменник 14, в его "теплую" полость. Отдавший часть своего тепла исходящий из шахты воздух отводят в атмосферу по патрубку 19. Подогретый атмосферный воздух направляют в ствол

26. При э.:ом параметры воздуха, поступающего в шахту, поддерживают такими же, как я в летний период года. В качестве теплообменника ""воздух-воздух" может быть использован аппарат с тепловыми трубками.

Использование предлагаемого технического решения позволит уменьшить затраты на нормализацию температурных условий в глубоких шахтах и рудниках.

Кроме тоГо, сокращается количество оборудования, необходимого для размещения в : хте. !

При ра ое устройства по способу, 1редложе ному в прототипе, в холодильной машине необходимо вырабатывать тепла на каждый килограмм воздуха (фиг.

7 1557333 8 в

Q „P = 1,2q"Р =. С(1 . +gj, ) .1,g д 1 пе:, е .танут играть роль аккумуляторов тепла. где à — количество обработанного воздуха „кг.

Поскольку Ä14„g 6>(у

Ч и G(1в2hi g + 1,2hi< д - i g g ) °

Формула изобретения

В предлагаемом же техническом решении

Qy, = 1,2G — pig p

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено аккумулятором холода, выполненным в виде теплоизолированного резервуара и размещенным между испарителем.и воздухоохладителем.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении обеспечен также и некоторый выигрыш в количестве отводимого тепла конденсации.

Использование предлагаемого устройства позволит реализовать в полной мере преимущества от размещения холодильного. оборудования на поверхности за счет использования атмосферного холода. При этом применение аккумулятора холода, например, в виде резервуара с теплоизолированными стенками, позволит изменять количество вырабаты-25 ваемого холода в течение суток, ис пользуя для накопления холода работу в часы минимальных нагрузок на электростанции и уиеньшать потребление энергии в часы "пик".

Использование тепла исходящей вентиляционной струи для обогрева воздуха обеспечивает возможность применения одного и того же теплообменника но его назначению круглогодично, включая

35 периоды, когда холодильную установку отключают.

Круглогодичная подача воздуха примерно одной и той же. температуры в горные выработки будет способствовать 40 стабилизации процесса теплообмена воздуха с горным массивом, так как горные выработки и, в первую очередь, ствол

1. Устройство для регулирования теплового режима глубоких шахт и рудников, включающее соединенные между собой трубопроводами компрессор, конденсатор, дроссель, испаритель, канал подачи наружного воздуха, воздухоохладитель, имеющий впускной и выпускной каналы и теплообменш к, соединенный с воздухоохладителем и воздухоподающим стволом, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности регулирования теплового режима, теплообменник выполнен в виде аппарата воздух — воздух, одна полость которого посредством трубопроводов соединена с каналом подачи наружного воздуха и с впускным каналом воздухоохладителя, а другая полость — с выпускным каналом воздухоохладителя и с воздухоподающим стволом, при этом трубопроводы, соединяющие полости теплообменника с. воздухоохладителем снабжены патрубками для сообщения с атмосферой и запорными приспособлениями, установленными в указанных патрубках и впускном канале воздухоохладителя, а канал подачи наружного воздуха выполнен с возможностью сообщения с воздухоотводящим стволом и снабжен запорными при- способлениями и вентилятором.

1557333, Составитель И. Федяева

Редактор А. Долинич Техред М.Ходанич Корректор С. Черни

Тираж 372

Заказ 706

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101