Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

1 Archives of Mining Sciences

1 2001

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: monodimensional flow

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Unsteady flow of gases in a mine ventilation network - a numerical simulation

Dziurzyński W., Krawczyk J.

Archives of Mining Sciences

2001

Vol. 46, nr 2

119-137

In this article the authors present two methods of describing the flow of air and fire gases in ventilation networks. Both methods make use of the approximation of one-dimensional flow. The more detailed model treats air as a compressible medium and is based on the complete set of mass, momentum and energy conservation equations. The second model discounts the influence of temporary derivatives of pressure, density and velocity on the course of the phenomena researched, which results in a simpler description. The authors have applied identical fire and fire gas transport models, as well as a similar model of heat exchange with the rock mass. These methods have led to the development of computer programmes. Subsequently, we compared the results of calculations of non-stationary states caused by fires in headings ventilated by an upward current and a downward current for a single mesh networks. The data obtained are of a similar nature, although they do differ in terms of quantity. In one of the examples a more detailed model provided for the reversal of flow, while according to the quasi-static description the direction was maintained. Finally, the authors offer an interpretation of the findings and the prospective applications of the detailed description.

W artykule przestawiono dwie metody opisu przepływu powietrza i gazow pożarowych w sieciach wentylacyjnych. Obie metody stosują przybliżenie jednowymiarowego przepływu. Dokładniejszy model traktuje powietrze jako medium ściśliwe i jest oparty o pełną postać równań zachowania masy (11), pędu (12) i energii (19). Drugi z modeli pomija wpływ pochodnych czasowych ciśnienia, gęstości i prędkości na przebieg badanych zjawisk, co prowadzi do prostszego opisu (22) i (23). Zastosowano identyczne modele ogniska pożaru i transportu gazów pożarowych (4), a także podobny model wymiany ciepła z górotworem (8), uwzględniający nagrzewanie się skał (9, 10). W ognisku pożaru zachodzi proces spalania węgla w dopływającym powietrzu. Równania opisujące ognisko określają współzależność między produkcją ciepła, zużyciem tlenu, wzrostem temperatury płonącego węgla i temperaturą wypływających gazów. Omawiane metody znalazły zastosowanie w programach komputerowych. Przeprowadzono obliczenia zmian przepływu w sieci jednooczkowej spowodowane pożarem w jednym z wyrobisk. Rozpatrywano przypadki pożaru w nachylonych wyrobiskach zarówno dla przewietrzania prądem wznoszącym (rys. 1, tab. 1), jak i schodzącym (rys. 4, tab. 3). Dla wyeliminowania wpływu zmian punktu pracy wentylatora przyjęto charakterystykę o stałym spiętrzeniu (H = 350 [Pa]). Warunki początkowe dobrano tak, by depresja naturalna była bliska zeru. W modelu quasi-statycznym początkowo gęstość była identyczna we wszystkich wyrobiskach, a dla drugiej metody opisu początkową temperaturę ścian wyrobisk dobrano tak, by dopływ ciepła był pomijalnie mały. W miarę rozwoju pożaru wzrastała temperatura palącego się węgla i gazów wypływających z ogniska, a malało stężenie tlenu. Wraz ze wzrostem temperatury malała również gęstość gazów płynących z ogniska do szybu wydechowego. Powodowało to wzrost wartości wyrażenia (24) nazywanego depresją pożaru i w efekcie przyrost wydatku płynącego w sieci (rys. 2). Rozkład wydatków w oczku, przedstawiono na rysunku 3. Na drodze od szybu wlotowego do pożaru według modelu quasi--statycznego wydatek był stały, a dla drugiej metody opisu w szybie wdechowym nieznacznie malał wskutek wzrostu gęstości z głębokością, następnie pozostawał stały w poziomej bocznicy 2-3, potem nieznacznie wzrastał w nachylonej do góry bocznicy 3-4. W ognisku pożaru następował skokowy wzrost wydatku, głównie wskutek ogrzania gazów, a także wskutek dopływu produktów spalania węgla. Gazy pożarowe były chłodzone przez ściany wyrobisk. Efekt chłodzenia miał dużo większy wpływ na wzrost gęstości i spadek wydatku objętościowego niż malejąca głębokość w bocznicy 4-5 i szybie wydechowym. Porównanie temperatur ogniska pożaru, gazów pożarowych w ognisku i na wylocie szybu wydechowego zamieszczono w tabeli 2. Proces ustalania się przepływu trwał dłużej dla modelu płynu ściśliwego i zmierzał do wyższych wartości mocy, wydatku i temperatur. Otrzymane przebiegi mają podobny charakter, różnią się jednak pod względem ilościowym. Pożar w prądzie schodzącym (rys. 4 i tab. 3.) początkowo działa hamująco na przepływ, później wzrost ciągu naturalnego w szybie wydechowym powoduje przyrost wydatku (rys. 5). Także w tym przypadku wielkości porównywane w tabeli 2 są większe dla modelu przepływu płynu ściśliwego, z wyjątkiem niższej temperatury na wylocie szybu wydechowego. Różnice te mają wpływ na rozkłady wydatków objętościowych (rys. 6). W trzecim przykładzie, dla pożaru w prądzie schodzącym i niższym spiętrzeniu wentylatora (H = 160 [Pa]) dokładniejszy model przewidywał odwrócenie przepływu, podczas gdy według opisu quasi-statycznego kierunek został zachowany (rys. 7). Wyjaśnienie przyczyn rozbieżności i interpretacja wyników wymaga dalszych badań. Prezentowany w artykule model jednowymiarowego nieustalonego ściśliwego przepływu gazów o zmiennym składzie w warunkach wymiany ciepła z górotworem umożliwia prowadzenie symulacji komputerowych służących do wyznaczenia zmiennych w czasie charakterystyk stacji wentylatorowych w warunkach rozwoju pożaru podziemnego, określenia charakterystyk ciągu naturalnego zarówno podczas występowania pożaru podziemnego, jak i w normalnych warunkach eksploatacji, a także poszukiwania rozwiązań wykazujących cechy chaosu deterministycznego.