Способ охлаждения газовоздушных потоков в горных выработках при тушении подземных пожаров
Изобретение относится к пожарной технике и может быть использовано для тушения пожаров. Целью изобретения является повышение эффективности процесса охлаждения газовоздушных потоков в горных выработках при тушении подземных пожаров за счет рационального использования воды. Способ включает разделение горной ьыработки на зоны и подачу в начале каждой зоны распыленной воды по ходу движения газовоздушного потока, причем длину каждой зоны определяют из выражения L 9,45 - 0,213 VK - 112 5-10Jd + +7,04vr ,-Н,45H + I93.l06dj|-0;l91v;Ч - 0,86-103vKdl +0,07l6v((H - 15,8 xlO3 -- 3,06 10SdKH + 0,634vrH, где L -.длина каждой зоны, м; vK,vr- начальная скорость капель и скорость газового потока, м/с; d « - диаметр капель , м; Н - высота горной выработки, м. Ввиду того, что L определяется с учетом горнотехнических условий (Н, vr) и типа разбрызгивающих устройств (VK, dK), факелы распыленной воды не перекрывают друг друга, т.е. между ними не происходит теплообмен. Исключение из общего теплового баланса доли тепла, отбираемого при контакте капель двух смежных зон, позволило увеличить долю тепла, которую капля воспринимает от газа, что приводит к снижению температуры в среднем на 20-25Х. 1 ил. г л ND J J Ю
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„.80„„1627 (5l)5 Е 21 F 5/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4632140/03 (22) 04. 01 . 89 (46) 15.02.91. Бюл. У 6 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горноспасательного дела (72) А. И. Козлюк, В.Л.Макаренко и Н.В.Карягина (53) 622.817(088.8) (56) Соболев Г.Г. Горноспасательное дело. M. Недра, 1979, с.190-191.
Авторское свидетельство СССР
Р 1268741, кл. E 21 F 5/00, 1985.
Кушнарев А.М. Исследование способов и разработка средств локализации и тушения подземных пожаров диспергированной водой. Автореферат диссертации. Донецк, 1972, с.20. (54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗОВОЗДУШНЫХ
ПОТОКОВ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ ПРИ ТУШЕНИИ ПОДЗЕМНЫХ ПОЖАРОВ (57) Изобретение относится к пожарной технике и может быть использовано для тушения пожаров. Целью изобретения является повышение эффективности процесса охлаждения газовоздушных потоков в горных выработках при тушении подземных пожаров эа счет рациональИзобретение относится к горному делу, а именно к средствам тушения пожаров в шахтах, рудниках, тоннелях.
Цель изобретения — повышение эффективности процесса охлаждения гаэовоздушных потоков при тушении подземных пожаров.
На чертеже показана при ципиальная схема огущестнления оп<>соба.
2 ного использования воды. Способ включает разделение горной выработки на эоны и подачу в начале каждой зоны распыленной воды по ходу движения газовоздушного потока, причем длину каждой эоны определяют иэ выражения
L = 9,45 — 0,213 чк — 112 5 ° 10 de +
+7,04 r,+1,45H + 193 ° 0 d 0,191v„ +
+ О 86 ° IOýчкдк 0 0716чкН вЂ” !$,8» к1У4кчг -- 3,06 ° 104кН + 0,634ч.Н, где L —,длина каждой зоны, м; v,v начальная скорость капель и скорость газового потока, м/с;
1 ил.
При возникновении пожара в горных выработках часть горной выработки, где возник пожар, разбивается на эоны длиной определяемой горнотехническими условиями горной выработки (Н, Чг) и типом используемого распыляющего насадка (Чy, dк). В начале каждой эоны устанавливается распыляющий насадок
3 и соединяется трубопроводом 2 с
2 r 7?9 ("гтемой 1 подачи воды, 1(ч>!}(а 1, зоны
ТС йСтВИЯ КажДОГО }тасаДК,.! (>tlPe>r 1}(Ет(-! спедукяяегс математическог о ныраже—
ГОРИ 3 ОНТЛЛЬНЛ> И нертикальОтноги м/г; и газа, ная составгтяющие тет(ьнс>й скорости
}(Ия
5 — 0,213ч„— 112,5 10 d„+
1 „4 5 Н + 93 ° 1 0 (! „- О, 1 9 ч> +
v d к+ 0 0716v Н вЂ” 15,8 )
3, 06 1 0 d 1-1 + О, 634чг Н „(! ) на!:133}íà>! скорость капель и с корость га за, м/с; диаметр кагтель, м; ттысота горной выработки, L= 9,4
7,04ч „+
+ 0,86 10
>(10 d vò,—
r-"е "((Н >t О ПЧДЕ
I (.
ТИ>1ЛР и!1Я
Е0 ст к
>!>! ею»3 И Р р;1 3;1((-. », > r т.i ОО 11 е t«(1 1:: >»t
>2 > г !3/ð ° (- (-,/ .>- > (, М
-/м,,; /м, с /м:; 1/м;
}1п((такс;м r»to(r: >e и:>(тачи 1((>дь(на, 3 а(> — (1, r (1 — е )>
2 а ал — i.
I (4), С»,>> Д(}П!Р ф:тт r;i (-. I(}!} Х ЗО>! }I!3 tt(:—
> р* I,ают щ уг дру! а т. е . B фа« еле, -3Н ..й З(->}(Ь> Окrt " ДЗЕтг" тОЛЬК. "а !О-!, ilt 1(. г(«п(3О(ттегтцт}ти чс pe 3 фа!сеч прР
„I! (v ri(I1 } oII«t > к;тплll воды ) e(пи (>IIH, ари и>, 1, . поток. газа, осаж, ">Т e> На ТIОЧ ",В(Ила ПОТКИ На >r ×а(т I.Е
: .!> Ис и 1, рг Вн. и д ти»Р . ажпой з:пы.
k!ijДа по}j з >3 (1 еl! а }3 Гlо (..не Дjr}(>trte I(зо kt(! тР расходуpT(т на Ох:I}t «дение нсосе13(1(>л с r7 }I > 1 (è (> P>> i>3titti} (Я (, >тп(Ill> п1>ель!ДУ каплей чо нроиденный е выр- бс т (!т пройденный
Вырабо гтс}I д. (1 . путь, Я>IС От м; каплей по
3» путь, »тине время
М ) г„, -- скоро с адка
35! це!й яоп}!.
1>ь>ражен!!((1) ппя опреде !Оттия дли}гьт 3Оны 1 tt! (»?r>r I3o ";e, т}>(>31(!}!м О>»>;1 ЗО>
Об((!(м r I ;Ie, I >с>ьн ость irr>r>r та
«е:!ь в т От k!!>.i выр I6(> i «e зависит о г, корости т3Р}ттипя (!и(>н(Оl i> по I Ок(т t. 1(а р э и та>тть}!ОИ r-.к РОС Т!1 r КО 1 ОРОИ Kati.>И ВЫ (етстют и-: 1>21: алка .,Iиаметра ка tpчь.„ тем»ературы г; а и ка>(ель, а также гысоты ныработки, в которои ус!а}то>злеи
18Щ
d j3) (1/г, часадок.
Указанная ани имост}- Описынаетг.я
СИГ ТЕМО!1 . I .!!1>!jr рв Н!(Палl> НЫХ >j ран}ТОНИЙ ComputeI.ÿ а(3(! гhemi са1 Еngineeri Ig, E 982, т. б, !> б, с. 257 -263) вида
50 (2) 3 r:, J) vz v
8d, pk
Гк — Pt (- -- —— (т
dvz
3 (" d г > =
8 « 13«
dv (!
dt.
": ОР->-тт, «(>ПЕЛЬ, РавиаЯ
ВРГ » !Г)«Р}11»! Кап!((>, Г, 1-д е >,r
>I.
9,45; -0,2t 3, 193 1О ", -(1, E 9E
-15,8 !0 . -3,0 ческие Ко >(1»ritlr!
ЯНИЕ (,r. Итт;! >ЫХ
112,5 10; 7,04; 1,45;
0,86 10; 0,0716;
6 1 0; О, 634 — -.>1!пириЭ, енты, «1!iть>вающ}!е i .ли.
И П ар:;>.!I фа «т Орс>13 плотно с TI. Каг(гпь кг/ы ускорение свобод
НИЯ ) М/С ) тт!ТЗМЕтР Кзг(Еrlr
> оэффип(!тт сопро
Определяемый по э (»Ipl(-Ie(j— к Ой (т>о р мул е
24 24(ц (3)
Rp Дк У Рг
-де (т, - число Рейнольдса, б/ij; (- коэффициент динамическ> и
I3}I.!когти) } с (!
1>r>r 1, дг>(}>(}>ере!Тц!!рот>,тния <}Irm!-.>(I>t
: t(«!i (2) получают ттьг>ажен>тя Г!ля тг,!(>Я !(»ОРГ}!.>! I i ПОПЕта К. Ir П . . :ь (, бо l ке IrdK функций времени
-а,т, Г --- — -- (l —. е ) (5, а„, движения капли, с; . сть вылета капли из нам/с;
v - скорость газового потока и/с, коэффи(>иенты> численно ные ((1(()г) — -- — — — д(м/с ); я () 0С> опным условием эффсктивногo исг»э:и, !от„>ния воды для охлаждения газа
: впяется требование об исключении теп-лсмасгообмена между капля;!и днух со-.ед!Тих зон. Чтобы удовлетворялос:ь это (ребсвание необходимо из уравнения (4) Определить время t, за которое с >; > я,>т)ОН>jeт I(ут}, с pdÂI}ülH ттыгРTe 1! -.. НО>" Выработки. а затем из урзвнетп >, ) определить р1(стояние L i коОе:,Роиде k KI}I!:»3 по Д3!>.!1>е вь.I>ahî k>(>I
Гк;j —:анное врс м -. .Этс ра. с т яни!
» -., -. ТС.Я В «erie! т!3Е ИСХОДИ(. -, ДЛЧ
162 расчета длины каждой зоны в горной выработке, по которой движутся пожарные газы.
Так как время t не может быть получено из выражения (5) в явном виде> применение зависимостей (4) и (5) для практических расчетов вызывает трудности. Позтому с использованием ЭВМ получено совместное решение уравнений (4) и (5) в виде 1. = Ц7(Н), удобном для практического использования в диапазоне изменения параметров: скорости вентиляционного rIotoKB 1 5 м/с, скорости распыленных капель 10-45 м/с, диаметра капель 100-500 мкм, высота горнои выработки 2-3 м, температуры
1 о газового потока 100 — 1000 С, температуры воды 15-40 С. В результате математической обработки результатов численного моделирования получено выражение (1) для определения длины зоны охлаждения.
Ввиду того, что длина зоны, равная
1., определяется из выражения (1) с учетом горнотехнических условий (Н, ч ) и типа разбрызгивающих устройств (v, d ) эшелоны распыленной воды не
I åðåêðûëàþò друг друга, т.е. между ними не вро»»сходи I i ccплообмен Исклю IeIIIIe из общего теплового баланса доли тепла, отбираемой при контакте капель двух смежных :snII, позволяет соответственно увеличить долю тепла, которую капля воспринимает от газа, что в конечном c÷åòå приводит к снижении его температуры в среднем на
20-25% по сравнению с известным способом.
П р и м с р. Пожар возник в горнсй выработке высотой Н = 4 и, скорость вентиляционной струи vr = 2 м/с. Применяют наиболее часто ис.пользуемые для создания водяных завес в шахте винтовые оросите IH THII» УЛК вЂ” 2 с проходным диаметром 9 мм, которые при
7729 6 ла лении в трубопроводе 2 ат создают эшелон капель со средним диаметром капель d = 420 мкм и скорость капель
v = 18 м/с. к
Определяют длину каждой эоны
1 = 9,45-0,213 18 — 112,5 0,42 +
+ 7,04 2 + 1,45 ° 4 + 193 0,42 — 0,191 ° 2 + 0,86 ° 18 0,42 + 0,0716>
10 18 4 15 ° 8 0 42 ° 2 — 3,06 0,42 ° 4
+ 0,634 ° 2 4 = 7,4 м.
Таким образом, насадки устанавли,— ваются через 7,4 м и зона создания факела, равная 7,4 м, не перекрыва» тся следующим факелом.
Формула изобретения
Способ охлаждения газовоздушных
20 потоков в горных выработках при тушении подземных пожаров, вклх ающий разделение горной выработк:; на эоны и подачу в начале каждой зоны „- спыленной воды но ходу движения г »зовоздушного
25 потока, о т л и ч а ю щ и и с я тем, ч "о, с целью повышения эффективности процесса охлаждения газовоздушных готоков при тушении подземных пожаров, длину L каждой зоны определяют иэ ма30 тематического выражения ь
L = 9,45 — 0,213v„— 112 5 IO дк +
+ 7 04 г + 1,45Н + 193 10 d I, + 0,86 10 v< d > + 0,0716т
15»8 "10 dкvt- 3.06 10 d „Н +
+ 0,634v Н, где ч,,ч — начальная скорость капель и скорость газовоздушного потока, м/с; диаметр капелт-, м;
4 » H — высота горной выработки, м °
9 45м -0,213с, — 112,5 10; 7,04с, 1,45; 193 10 1/м, -191 с /м, 0,86" х1О с/м, 0,0716 с/м, — 15,8 .10 c/II, †.3»06 10 1/м, 0,634 с/м - эмпирические коэффициенты, учитывающие влияние едичичныХ и парных факторов.
1627729
Составитель И, Федяева
Редактор И,Касарда Техред Л.Олийнык Корректор С.Черни
"ек» i 325 Тираж 282 Подписное
ВгГИПЫ 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
