КОЭФФИЦИЕНТОВ МЕСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
Цель работы: закрепление навыков измерения депрессии;
изучение методики экспериментального определения коэффициента
ξ; установление зависимости величины ξ от вида местного сопро-
тивления и параметров крепи.
53
|
Общие сведения
К местным сопротивлениям относятся внезапные сужения и
расширения выработок, их разветвления, вентиляционные окна,
кроссинги и т.п. Все местные сопротивления резко изменяют форму,
размеры и положение границ воздушного потока. При этом энергия
потока расходуется на образование вихрей и рассеивается в виде
тепла.
Депрессия, расходуемая на преодоление местного сопротив-
ления, определяется по формуле:
h мс = R мс Q 2
(34)
где: R мс –величина местного сопротивления; Q – количество возду-
ха, проходящего через местное сопротивление, м3/с;
R мс = ξ γ /2gS2
(35)
ξ – коэффициент местного сопротивления, показывающий долю
скоростного напора, расходуемую на преодоление местного сопро-
тивления; γ – удельный вес воздуха (см. формулу 15); S –площадь
поперечного сечения выработки до или после местного сопротивле-
ния, м2 .
Так как Q/S = v, то из формул (34) и (35) следует
h мс = ξ γ v2 / 2g , откуда
ξ = h мс 2g / γ v2
(36)
где: v – скорость движения воздуха перед местным сопротивлением
или за ним, м/с.
Таким образом, зная величину параметров, входящих в фор-
мулу (36), можно определить величину коэффициента ξ , которая
зависит от тех же факторов, что и α (см. работу 7), а также от вида
местного сопротивления.
Объектами исследования в данной работе являются участки
2-3 и 1-5 модели, на которых имеются местные сопротивления в ви-
де поворотов. На этих участках депрессия h сопр расходуется не толь-
ко на преодоление местных сопротивлений (поворотов) h мс , но и на
преодоление сопротивления трения воздуха на участках выработки с
разными параметрами крепи h т р , т.е. h соп р = h м с + h т р
Тогда уравнение Бернулли (8) для исследуемых участков
примет вид
h с т + h с к = h м с + h т р
откуда
h м с = h с т + h с к - h т р
(37)
Измерение статической депрессии на участке 0-1 выполняет-
ся для того, чтобы определить количество воздуха, поступающего в
коллектор установки и на исследуемый участок 2-3 или 1-5.
План работы
1.Изучите общие сведения, относящиеся к данной работе.
2.Вспомните основы шахтной аэромеханики, устройство
аэродинамической установки и правила измерения депрессии в ее
точках.
3.Подготовьте табл.3.
4.Определите значение коэффициента ξ на участке 2-3. Для
этого выполните указанные ниже действия.
4.1.На участках 0-1 и 2-3 при открытом шибере 1 и закрытом
шибере 2 выполните по три измерения статической депрессии h ст 0-1
и h ст 2-3 при различных расходах воздуха (расход воздуха нужно ме-
нять, прикрывая заслонку вентилятора). Исходные данные и резуль-
таты замеров занесите в табл.3.
Затем для каждого из трех положений заслонки вентилятора
выполните следующее.
4.2.По формулам (22) и (23) определите скорость движения
воздуха в коллекторе и расход воздуха на участке 2-3.
4.3. По формуле (28) определите среднюю скорость движе-
ния воздуха в начале и конце исследуемого участка 2-3.
4.4.По формулам (31) и (32) определите аэродинамическое
сопротивление трения R тр 2-3 и депрессию h тр 2-3 , расходуемую на
преодоление этого сопротивления на участке 2-3; значение коэффи-
циента α примите по материалам работы 7, а геометрические пара-
метры выработки (S,P,L) – по табл.1 и рис.1.
4.5. По формуле (30) определите скоростную депрессию h ск
на участке 2-3.
4.6. По формуле (37) определите депрессию h мс , расходуе-
мую на преодоление местного сопротивления на исследуемом
участке 2-3.
4.7. По формуле (36) определите значение коэффициента ξ на
участке 2-3; значение γ рассчитайте по формуле (15).
4.8. По трем вычисленным значениям ξ i определите средне-
арифметическое значение ξ ср для участка 2-3. Разброс значений ξ i
не должен превышать ± 5% от ξ ср. Значения ξ i с бόльшими откло-
нениями отбрасываются как ошибочные или производятся их по-
вторные измерения и расчет.
4.9. Исходные данные и результаты расчетов сведите в
табл.12.
5. Определите значение коэффициента ξ на участке 1-5. Для
этого выполните такие же, как в пункте 4, измерения и расчеты на
участках 0-1 и 1-5. При измерениях шибер 1 должен быть закрыт, а
шибер 2 – открыт. Изменять расход воздуха можно шибером 2 или
заслонкой вентилятора.
Таблица 12
56
|
Нужно учесть, что между точками 1 и 5 имеются участки i с
разными параметрами крепи. Поэтому величину депрессии, расхо-
дуемой на преодоление аэродинамического сопротивления трения,
между точками 1 и 5 следует рассчитывать как сумму депрессий,
расходуемых на каждом i-ом участке, т.е. h т р 1-5 = Σ h т р i , где h т р i –
депрессия, расходуемая на преодоление аэродинамического сопро-
тивления трения на i-ом участке, рассчитывается по формулам (31) и
(32); необходимые для расчета геометрические параметры (Si , P i , L i )
принимаются по табл.1 и рис.1, а значения α i – по материалам рабо-
ты 7 или по указанию преподавателя.
6. Объясните причины различий в значениях ξ 2-3 и ξ 1-5 .
7. Установите зависимость величины коэффициента ξ от
продольного калибра крепи Δ. Для этого нужно взять данные о зна-
чениях ξ у студентов, выполнивших эту работу на других моделях с
иными значениями Δ и графически изобразить зависимость ξ = f (Δ)
(аналогично рис.11 ).
8. Оформите и защитите отчет.
Контрольные вопросы
1. Что учитывает коэффициент ξ?
2. От каких факторов зависит величина ξ?
3. Какими мерами можно уменьшить значение ξ?
4. Зависит ли величина сопротивления и депрессии от величины ξ?
5. Можно ли по изложенному плану работы определить значение ξ ,
если оба шибера модели будут открыты? Обоснуйте Ваш ответ.
57
|
6. Можно ли по изложенной методике определить значение ξ 2-3, ес-
ли расход воздуха изменять шибером 1? Обоснуйте Ваш ответ.
7. Изменится ли значение ξ 1-5, если расход воздуха изменять не ши-
бером 2, а заслонкой вентилятора? Аргументируйте Ваш ответ.
8. Как определить величину местного сопротивления в реальной
горной выработке?
9. Зависит ли величина местного сопротивления и коэффициента ξ
от скорости движения воздуха?
10. Объясните, на что расходуется скоростная депрессия на участках
2-3 и 1-5?