Аэрология

Депрессия вентилятора. Рассмотрим воздухопровод с рабо­тающим вентилятором (рис. 9.9). Сечение /—/ расположено в ат­мосфере, где скорость движения воздуха «i = 0, а давление равно ат­мосферному р_а, сечение //—// расположено перед вентилятором
14Q

(со стороны всасывания) с параметрами потока щ и р₂, сечение /// — /// расположено за вентилятором (со стороны нагнетания) с параметрами потока и₃ и р₃, а сечение IV—IV расположено на выходе из воздухопровода в атмосферу, где скорость движения воздуха U4 и давление р_а.
Для участка между сечениями /—/ и II—// уравнение Бер-нулли выразится в виде
Ра = Р2 + ри1/2 + Авс, (9.7)
где р — плотность воздуха (для всех сечений р = const); h_BC — по­тери давления на преодоление сопротивлений движению воздуха на участке всасывания.
Для участка между сечениями //—// и III—/// уравнение Бер-нулли выразится в виде
Рг + ри1/2 = p₃ + pull2—h₉
(9.8)
где h — энергия, отдаваемая вентилятором воздушному потоку (берется со знаком минус, так как полная энергия потока в сече­нии III—/// больше, чем в сечении //—// на величину, отдавае­мую вентилятором потоку).
Для участка между сечениями III—III и IV—IV уравнение Бернулли выразится в виде
р₃ + Р«з/2 = р_а + ри?/2 + А„_аг,
(9.9)
где /i_Har — потери давления на преодоление сопротивлений движе­нию воздуха на участке нагнетания.
Из выражений (9.7), (9.8) и (9.9) следует, что полная энергия, отдаваемая вентилятором потоку, расходуется на преодоление
141

сопротивлений движению воздуха на всасывающем и нагнетатель­ном участках воздухопровода и на создание динамического на­пора на выходе воздуха в атмосферу (в действительности энергия, отдаваемая вентилятором потоку, больше на величину потерь в вентиляторе), т. е.
А-Авс + Анаг + Р^/2. (9.10)
В выражении (9.10) первые два члена правой части характе­ризуют часть потенциальной энергии, затрачиваемую на движение воздуха в вентиляционной сети и называемую статической депрес­сией, т. е.
Лст = Л_вС + А_Наг- (9-11)
Эта часть энергии вентилятора называется полезной, так как полностью используется для создания движения воздуха в шахте.
Третий член выражения (9.10) характеризует часть кинетиче­ской энергии выходящего из вентиляционной сети воздуха, назы­ваемую динамическим напором вентилятора, т. е.
Адин = рИвых/2, (9.12)
где «вых —скорость движения воздуха на выходе из вентиляцион­ной сети шахты.
Эта часть энергии не может быть использована для вентиляции шахты, так как полностью рассеивается в атмосфере.
Правая часть выражения (9.10) для данного воздухопровода и расхода воздуха постоянна и определяется сопротивлением воз­духопровода и скоростью движения воздуха на выходе из него. Поэтому полная депрессия вентилятора аналогично его статиче­ской депрессии не зависит от места расположения вентилятора в воздухопроводе и имеет одинаковые значения как при его ра­боте на всасывание, так и на нагнетание. По этой же причине характеристики вентилятора остаются неизменными при работе на всасывание и на нагнетание. Напорная характеристика венти­ляторов— это график зависимости статической депрессии венти­лятора от его дебита.
Законы работы вентиляторов — это зависимости, связывающие дебит вентилятора Q, его депрессию А, мощность N с частотой вращения рабочего колеса п и его диаметром D. Для подобных вентиляторов (т. е. вентиляторов одной серии, у которых скорости потоков пропорциональны друг другу) эти зависимости имеют вид:
QriQ* = (nJn,){D_xlD,Y- (9.13)
hJh^-inJn^iDJD^ (9.14)
N_xlNi---(n₁in₂y{D₁!Dzf. (9.15)
Из зависимостей (9.13), (9.14) и (9.15) можно получить ана­логичные зависимости для одного и того же вентилятора.
Сравнение центробежных и осевых вентиляторов. На шахтах применяются как центробежные, так и осевые вентиляторы, кото-
142
рые имеют высокий к. п. д. (0,8—0,85). Их мощность исключает перегрузку двигателя, а большая частота вращения позволяет применять электрический привод. Центробежные вентиляторы проще по устройству, имеют большую прочность и создают меньше шума. Они позволяют развивать депрессию, значительно превы­шающую депрессию осевых вентиляторов. Стоимость установки центробежных вентиляторов меньше, чем осевых. Центробежные вентиляторы имеют большую глубину регулирования, т. е. боль­шую область экономичной работы. Осевые вентиляторы проще в монтаже, занимают меньше места, удобны для применения в шахте, а при небольшой депрессии (<2500 Па) более эко­номичны.
Центробежные вентиляторы главного проветривания и вспо­могательные вентиляторы могут быть одно- или двухстороннего всасывания. Они применяются при всасывающем, нагнетательном и нагнетательно-всасывающем способах вентиляции. В качестве вентиляторов главного проветривания на шахтах применяются вен­тиляторы ВЦ-25, ВЦ-31, ВЦД-31, ВРЦД-4,5, ВРЦД-47, ВЦ-11М, ВШЦ-16, ВЦПД-8УМ, ВЦП-16 и вентиляторы старых типов ВЦ, ВЦО, ВШЦ, ВЦП, ВЦЗ (расшифровка: В — вентилятор, Ц — центробежный, Д — двустороннего всасывания, Р — рудничный, О — одностороннего всасывания, Ш — шурфовой, П — проходче­ский, 3 —с поворотными закрылками лопаток; цифры обозначают диаметр рабочего колеса в дециметрах или метрах. Депрессия этих вентиляторов изменяется в пределах 600—9000 Па, а их де­бит— в пределах 10—600 м³/с. Для вентиляции шахт небольшой глубины с депрессией ^3300 Па применяются осевые вентиля­торы ВОД-11, ВОД-16, ВОД-21, ВОД-30, ВОД-40, ВОД-50. На шахтах в эксплуатации находятся также вентиляторы марок ВОК, ВОКД, ВОКР, В-УП, В-УПД (расшифровка: В — вентилятор, О — осевой, Д — двухступенчатый, К — с кручеными лопатками, Р — реверсивный, УП — с усиленными подшипниками, УПД — с уси­ленными подшипниками и удлиненным диффузором; цифры обо­значают диаметр рабочего колеса в дециметрах). Вентиляторы типа ВОД (кроме ВОД-11) — реверсивные. При реверсировании они обеспечивают расход воздуха не менее 60 % нормального дебита. Они используются для всасывающего и нагнетательного способов вентиляции. Депрессия этих вентиляторов изменяется в пределах 1000—4000 Па, а их дебит — в пределах 10—600 м³/с. Мощность центробежных и осевых вентиляторов главного провет­ривания изменяется в пределах 100—4000 и 50—2000 кВт соответ­ственно. Вентиляторы местного проветривания — в основном это осевые вентиляторы ВМ-М и ВМП и центробежный вентилятор ВЦ-7 (В — вентилятор, М — местный, П — пневматический, Ц — центробежный). Они имеют взрывобезопасное исполнение. Макси­мальный к. п. д. электрических вентиляторов изменяется в преде­лах 0,7—0,8, а их мощность — в пределах 1—110 кВт. Максималь­ный к. п. д. пневматических вентиляторов изменяется в пределах 0,1—0,4. Наиболее мощные вентиляторы ВМ-12М и ВЦ-7. Они поз-
143

1/Н{\
воляют проветривать штреки длиною до 2,5 км и стволы глубиною до 800 м. Депрессия электрических вентиляторов местного провет­ривания изменяется в пределах 500—6000 Па, а их дебит — в пре­делах 2—25 м³/с. Для пневматических вентиляторов значения этих величин изменяются в пределах 500—2500 Па и 0,3—6 м³/с