Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 15

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  auxiliary ventilation
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
EN
Air leakage of auxiliary ventilation ducting systems is the most common reason for the insufficient fresh air in the working face in underground mine. This value is important design parameter for mine auxiliary ventilation system that operates more effectively, with lower cost. Therefore, determination of air leakage along auxiliary ventilation ducting systems has been examined. Also, factors which affect air leakage in the ducting system have been investigated. Experimental data are made on 0.7 m and 1 m diameter ducts over sections of ducts installing towards the working face in Quang Ninh mine.
EN
Auxiliary forcing ventilation system is the most common air distribution system of the development headings in underground mines. This paper reports the development of numerical analysis for calculating the Air Change Effectiveness (ACE) of ventilation performance for auxiliary forcing ventilation system in underground mines. The methodology presented in this paper will be demonstrated through Computational Fluid Dynamics (CFD) modelling and calculated in accordance with ASHRAE F25-1997 methodology. Local age, Mean Age of Air (MAA) and ACE were calculated in three scenarios using CFD modelling to study the ventilation performance. ACE was calculated at locations in the development headings occupied space, based on the MAA from the same ventilation system parameters in three different scenarios. Simulation results indicate that ACE is influenced due to the involvement of objects in the development heading that can reduce the effective volume of the zone. This study provides some new ideas for measuring ACE which can provide better auxiliary ventilation system in underground mines. The proposed methodology could be applied as guidance for design and setup of auxiliary ventilation systems. Results from this CFD modelling will be used for extensive validation study which purpose will be to prove the accuracy of the methodology and, if necessary, to improve it.
PL
Jednym z powszechnie występujących zagrożeń gazowych w kopalniach węgla kamiennego, jest zagrożenie metanowe. Rejonem najbardziej narażonym na to zagrożenie, przy przewietrzaniu ściany systemem na ‘U” od granic jest skrzyżowanie ściany z chodnikiem wentylacyjnym (tzw. górne naroże ściany). Gromadzenie się metanu w tym miejscu jest wynikiem jego wypływu ze zrobów zawałowych. Dlatego też w celu zmniejszenia stężenia metanu w tym rejonie stosuje się pomocnicze urządzenia wentylacyjne. Mają one za zadanie doprowadzić do tego miejsca taką ilość świeżego powietrza, aby rozrzedzić niebezpieczne stężenie metanu. Proces ten nazywany jest doświeżaniem i ma na celu przewietrzenie górnego naroża ściany. W artykule zaprezentowano wyniki badań numerycznych rozkładu stężenia metanu w zagrożonym obszarze (górne naroże ściany). Badania modelowe przeprowadzono w oparciu o rzeczywiste dane z eksploatowanego pokładu węgla kamiennego.
EN
One of the commonly present gas hazard in hard coal mines methane hazard. The most endangered region by this hazard, during ventilation of longwall in „U from boundaries” system is the crossing with ventilation roadway (so called “upper corner of longwall”). Accumulation of methane in this place results from its release from goaf. Therefore, in order to decrease methane concentration in this region, auxiliary ventilation devices are used. In the paper results of numerical studies of distribution of methane concentration in hazardous zone (upper corner of longwall) are presented. The obtained results clearly show that numerical methods, combined with the results of tests in real conditions can be successfully used for the analysis of variants of processes related to ventilation of underground mining, and also in the analysis of emergency states.
PL
W artykule przedstawiono zasady projektowania wentylacji lutniowej w kopalniach rud miedzi. Omówiono zasady obliczania wymaganego strumienia powietrza w wyrobiskach przewietrzanych za pomocą lutniociągów w kopalniach rud miedzi. Przedstawiono sposób wyznaczenia wydajności i spiętrzenia wentylatora lutniowego współpracującego z lutniociągiem nieszczelnym. Przedstawiono przykład projektowy wentylacji lutniowej z wykorzystaniem programu komputerowego AGHWEN 4.0.
EN
The principles of design of auxiliary ventilation in copper ore mines are discussed. The principles of calculating the required airflow in dead-end headings in copper ore mines were presented. The method of determining the air quantity and total pressure of duct fan cooperating with a leaky ducting was presented. An example of auxiliary ventilation design using the AGHWEN 4.0 software was presented.
PL
Rozpatruje się elastyczne lutniociągi tłoczące o średnicy 1m oraz długości od 1000 m do 2400 m. W badaniach zastosowano metodę symulacji numerycznych. Biorąc pod uwagę możliwości techniczne służb kopalnianych przyjęto pięć wartości współczynnika wymiany masy: 0 = 5, 15, 30, 90 oraz 160.10-6m2,5/kg0,5. W załączonej tablicy oraz na rysunkach podano wpływ jakości uszczelnienia lutniociągu na: sprawność lutniociągu, potrzebne parametry wentylatora współpracującego z lutniociągiem oraz potrzebną moc do przetransportowania wymaganej ilości powietrza do strefy przodkowej drążonego wyrobiska.
EN
Flexible forced air-ducts with a diameter of 1m and length of 1000-2400 m are the matter of interest in this paper. A numerical simulation method was used in the studies. Given the technical capabilities of mine supervision staff, the following five alternative values of mass transfer coefficient were adopted: 0 = 5, 15, 30, 90 and 160.10-6 m2,5/kg0,5. The attached table and figures show the impact of air-tightness of an air-duct on: air-duct efficiency, the necessary parameters of fan which cooperates with the air-duct line and power needed to transport the required amount of air into the face zone of the driven working.
PL
Rozpatruje się lutniociągi zbudowane z lutni elastycznych przeznaczone do wentylacji tłoczącej. Analizowano wpływ średnicy oraz jakości uszczelnienia lutniociągu na jego sprawność i opór aerodynamiczny. Zwrócono uwagę na zapotrzebowanie energii do przewietrzania drążonych wyrobisk. Z kolei wybrano 44 funkcjonujące na dole kopalni lutniociągi o jakości uszczelnienia gorszej od zadowalającej. Obliczono wartości dobowego zapotrzebowania na energię do przewietrzania tych wyrobisk dla stanu aktualnego i dla stanu charakteryzującego zadowalającą jakość uszczelnienia. Dokonano oceny oszczędności, jaką można uzyskać poprawiając jakość uszczelnienia lutniociągu.
EN
This paper presents air-duct lines made of flexible air pipes, intended for the forced ventilation system. The influence of diameter and the air-tightness of a duct line on its efficiency and aerodynamic resistance was investigated. Attention was drawn to the energy demand for ventilation of the workings being driven. While operating in underground coal mines, 44 duct lines of the air-tightness were selected. The values of daily energy demand for ventilation of those workings were calculated both for the current state and the state characterizing satisfactory level of the air-tightness. Cost savings that can be achieved by improving the air-tightness of a duct line were assessed.
EN
The article presents verification of the mathematical model which was developed in earlier works, describing, through distributions of temperature, specific humidity, and flow rate of both fresh and exhaust air in the dead end headings ventilated with forcing duct line ventilation system, the climatic conditions existing in those headings. On the route of the considered duct line, an additional fan with a variable rotational speed was installed in order to avoid recirculation of the air between the inside of the duct line and the heading. The task of this auxiliary fan is an increase in the volumetric flow rate of fresh air at the mine face. The above-mentioned verification was based on a comparison of the calculation results obtained from the numerical solution of ordinary differential equations of the first order and algebraic equations with the results of measurements carried out in the selected mine heading. Wide comparative material was obtained by changing the location of the auxiliary fan in the duct line for a given heading length, and the heading length itself. 14 research variants were obtained in this way, in which, in addition to the already mentioned temperatures and humidity of the air, also the rotor speeds of the auxiliary fan were compared. The results of calculations and measurements have been presented in a graphical form. Their comparison was carried out using statistical methods.
PL
W artykule przeprowadzono weryfikację, wyprowadzonego we wcześniejszych pracach, modelu matematycznego opisującego, poprzez rozkłady temperatury, wilgotności właściwej oraz prędkości przepływu zarówno świeżego jak i zużytego powietrza w ślepych wyrobiskach przewietrzanych tłoczącą wentylacją lutniową, istniejące w tych wyrobiskach warunki klimatyczne. Na trasie rozważnego lutniociągu zabudowano dodatkowy wentylator o zmienianej, w celu uniknięcia recyrkulacji powietrza między wnętrzem tego lutniociągu a wyrobiskiem, prędkości obrotowej. Zadaniem dodatkowego wentylatora jest wzrost wydatku objętościowego powietrza świeżego w przodku. Wspomniana weryfikacja polegała na porównaniu wyników obliczeń otrzymanych z numerycznego rozwiązania układu równań różniczkowych zwyczajnych pierwszego rzędu i równań algebraicznych z wynikami pomiarów przeprowadzonymi w wybranym wyrobisku górniczym. Szeroki materiał porównawczy uzyskano zmieniając lokalizację wentylatora dodatkowego w lutniociągu dla danego wybiegu wyrobiska jak i sam wybieg wyrobiska. Uzyskano w ten sposób 14 wariantów badawczych, w których oprócz wymienionych już temperatur i wilgotności powietrza porównywano także prędkości obrotowe wirnika dodatkowego wentylatora. Wyniki obliczeń i pomiarów przedstawiono w formie graficznej. Ich porównanie przeprowadzono stosując metody statystyczne.
PL
Korzystając z wyników pomiarów wykonanych w okresie letnim przez kopalniane służby wentylacyjne, wyznaczono parametry aerodynamiczne 215 lutniociągów funkcjonujących w kopalniach węgla kamiennego. Badano wartości współczynnika wymiany masy Θ, który jest kryterium jakości uszczelnienia lutniociągu. Stwierdzono, że jakość uszczelnienia badanych lutniociągów jest tym lepsza, im dłuższy jest lutniociąg i większa jego średnica.
EN
The aerodynamic parameters of 215 air-ducts operating in underground hard coal mines were determined, based on the results of measurements carried out during summer seasons by the members of ventilation survey staff in mines. The values of the mass exchange coefficient Θ, which is the criterion of air-tightness of an air-duct, were examined. It has been ascertained that the air-tightness of tested air-ducts is the better, the longer is the air-duct and the greater is its diameter.
PL
Do przewietrzania przodków w systemach komorowo-filarowych powszechnie stosowane są wentylatory wolno- strumieniowe. Skuteczność ich działania zależy od wielu czynników, wśród których podstawowe znaczenia mają parametry początkowe strumienia powietrza wytwarzanego przez wentylator oraz miejsce jego zabudowy w wyrobisku. W pracy przy użyciu metod CFD wyznaczono 3D pole prędkości w komorze. Porównywano wyniki uzyskane przy opisie przepływu trzema modelami turbulencji: dwurównaniowymi k-epsilon i k-omega SST oraz jednorównaniowym Spalarta-Allmarasa. Wyniki obliczeń konfrontowano z pomiarami kopalnianymi [6].
EN
Room and pillar headings are frequently ventilated with the use of jet fans. The range of penetration of an air stream generated by the jet fan is determined by several parameters; the major determinants being the initial stream parameters and the place of fan's installation. The paper presents a method of calculation 3D velocity fields in room and pillar headings. Results obtained with the use of three turbulence models, it is two equations model k-l i k-u SST and one equation of Spalart-Allmaras. Calculation were compared with measurements [Meyer 1993].
PL
Podano sposób postępowania podczas drążenia wyrobisk z wentylacją lutniową, w warunkach gdy temperatura pierwotna skał jest dużo wyższa od 40°C. Zasugerowano przekroje drążonych wyrobisk, średnice lutniociągów, ilości powietrza oraz długości drążonych wyrobisk. Zwrócono uwagę na konieczność łącznego stosowania środków wentylacyjnych oraz chłodzenia powietrza.
EN
A procedure was outlined for climatic hazard combating pertaining to the underground workings with auxiliary ventilation driven under conditions virgin temperature of surrounding rocks exceeding 40°C. The appropriate parameters were proposed, namely: dimensions of workings - cross sections and lengths, as well as diameters of auxiliary ducting and ventilation intensity. The necessity was underlined for combined application of the ventilational means of climatic conditions amelioration and the active ones with the use of cooling devices.
PL
Rozwiązywanie oparto na równaniach i programach symulacyjnych stosowanych w numerycznej mechanice płynów. Warunki przyścienne modelowano przy pomocy zmodyfikowanej funkcji ściany. Temperaturę ścian wyrobiska wyznaczono z rozwiązania problemu pomocniczego, polegającego na rozwiązaniu równania przewodnictwa cieplnego dla ośrodka skalnego z warunkiem brzegowym opisującym proces wymiany ciepła między skałami a przepływającym powietrzem. Wpływ parującej wilgoci na temperaturę powietrza uwzględniono w równaniu energii w postaci objętościowych źródeł ciepła (ujemnych) rozmieszczonych w warstwie przylegającej do ściany sztywnej. Wyznaczono rozkłady prędkości przepływu i temperatury powietrza w przodku wyrobiska ślepego z kombinowanym systemem wentylacji.
EN
The solution is supported by equations and simulation programs utilizing the CFD approach. The description of wall boundary conditions utilizes the modify wall function. The temperature of side walls was obtained from the solution of a substitute problem. This temperature is a result of the solution of equation of heat conduction with boundary conditions describing the exchange of heat between the rock and the flowing air. The influence of evaporating water on air temperature was taken into consideration. The volumetric source of heat (negative) was defined in energy equation. The source terms were located in group of cells adjacent to the wall. Calculation data are presented in the form of velocity field and air temperature images in the face zone of a working with a force-exhaust overlap system of ventilation.
PL
W artykule omówiono zasady projektowania instalacji lutniowej oraz obliczania rozpływu powietrza w drążonych wyrobiskach podziemnych z lutniociągami nieszczelnymi za pomocą programu komputerowego AGHWEN-3.0. Algorytm obliczeń uwzględnia prognozowanie metanowości wyrobiska oraz rozkład temperatury i wilgotności powietrza wzdłuż wyrobiska. Uwzględnia również współpracę lutniociągu zasadniczego z instalacją odpylającą oraz chłodnicą powietrza. Na podstawie kilku przykładów przedstawiono możliwości wykorzystania programu AGHWEN-3.0 przy projektowaniu instalacji lutniowej.
EN
The principles of designing duct ventilation system and calculation of air distribution along underground headings fitted with leaky ductlines using AGHWEN-3.0 computer programme are presented in the paper. The algorithm of the calculation takes into consideration methane emission into a heading and both the air temperature and humidity distribution along a heading. It takes into consideration the cooperation between ventilation system, dust collection system and air cooling system. On the basis of a few examples the possibilities of AGHWEN-3.0 used in designing a ventilation system are presented.
PL
Przedmiotem rozważań są problemy i możliwości związane z numerycznym modelowaniem przepływów w wyrobiskach ślepych. Uwaga skoncentrowana jest na prognozowaniu wielkości wentylacyjnych w komorach o parametrach charakterystycznych dla systemu eksploatacji stosowanego w kopalniach LGOM. Omówiono podstawy matematycznego modelowania przepływów turbulentnych. Rozwiązywany układ złożony jest z 3D równań ciągłości, Reynoldsa, turbulentnego transportu składnika chemicznego oraz równań modelu k-epsylon (kinetycznej energii turbulencji i szybkości dysypacji tej energii). Przy dyskretyzacji równań stosowano metodę objętości kontrolnej oraz technikę UPWIND. W opracowanych kodach numerycznych wykorzystano schemat hybrydowy. Nieliniowe układy równań dyskretnych rozwiązywano, stosując procedurę SIMPLER. Przedstawiono wyniki obliczeń 3D pola prędkości i koncentracji gazów w komorach. Badano możliwość skutecznego eliminowania zagrożeń gazowych pochodzących od maszyn wyposażonych w silniki spalinowe i będących wynikiem robót strzałowych. Zamieszczono wyniki symulacji numerycznej ustalonego pola prędkości oraz czasoprzestrzennego pola stężeń gazów szkodliwych przy skupionych i rozłożonych źródłach gazów. Spostrzeżenia wynikające z wariantowych obliczeń umożliwiają określenie warunków, przy których komory mogą być skutecznie przewietrzane wentylatorami wolno-strumieniowymi. Dokładność odwzorowania numerycznego oceniano, porównując wyniki obliczeń z pomiarami. Uznano, że wygenerowany na drodze numerycznej obraz pola prędkości i pola stężeń domieszek gazowych odzwierciedla pola rzeczywiste z wystarczającą dla praktycznych celów dokładnością.
EN
The study explores the potential of numerical modelling of airflow in blind headings. The main focus is forecasting the ventilation parameters in headings and galleries characteristic of copper mines belonging to the LGOM Corporation. The fundamentals of mathematical modelling of turbulent flows are provided. The model makes use of 3D continuity and Rynolds equations, the equation of turbulent transport of chemical components and the equations of the k-epsylon model (kinetic energy of turbulence, the rate of kinetic energy dissipation). The discretisation procedure involved the control volume method and the technique UPWIND. The developed numerical codes employ the hybrid schemes and power-law techniques. Nonlinear systems of discrete equations were solved with the use of SIMPLER procedures. 3D velocity fields and gas concentrations calculated for galleries are provided. The chief objective is to eliminate the hazardous conditions caused by the presence of gas pollutants emitted by diesel-powered engines in machines and produced in the course of blasting operations. The results of numerical solutions of steady-state velocity field and the time-space field of concentration of gaseous pollutant emitted by lumped or distributed gas sources are presented. The accuracy of numerical representation is evaluated by comparing the prognosticated values with measurements. The obtained physical fields by way of numerical procedures portray the real fields sufficiently well for practical purposes.
14
Content available remote Age of air as the criterion of ventilation efficiency in recirculating flows
EN
Mining operations in copper mines in the Legnica-Głogów region employ mostly the room and pillar method. Workings up to 60 m long are ventilated by jet fans installed at the inlets. In the present study one of the ventilation efficiency parameters is considered: the mean, local age of air index 8 (Sandberg 1981). It is expressed as the time a particle travels from the inlet to the aired point. In the region where 0 reaches its highest values gas admixtures can hardly be rarefied. Two workings, differing in length and geometrical parameters (cross-sections) are considered in the study. The workings are ventilated with fans WOO-63. Fig. 2 and 3 show predicted age of air distributions for three considered cross-sections (x1-x2)In the chamber 27 m in length (Fig. 2) the mean age of air reaches its maximal value in the inlet section to the blind working, i.e. in the return stream, near the open cross-cat with the streamline fresh air. In the long chamber (Fig. 3) the most adverse conditions occur in the zone stretching from 35 to 55 m from the inlet (i.e. it takes longer to remove or rarefy gaseous admixtures). The maximal standardised value of 9 might be used as a nondimensional criterion of ventilation efficiency. Its maximal admissible value (expressing the efficiency of pollutants removal) is determined by comparing the time-space distribution of concentration of mine gas components with the mean, local age of air field. Accordingly, an assumption is made that at the initial moment the heading is filled with blast gas. Thus determined time-space distributions of gas concentration in the two chambers considered in the study are shown in Fig. 4 and 5. In qualitative terms the concentrations fields are the same as the age of air fields. This similarity is maintained at other time instants too. It appears that ventilation of blind workings aired with jet fans is sufficient as long as the maximal value of the standardised, local age of air is less than 5.
PL
Eksploatacja rud miedzi w kopalniach LGOM polega na rozcinaniu złoża pasami i komorami na filary technologiczne. Komory, o długościach dochodzących do 60 m, tworzą wyrobiska ślepe, które przewietrzane są wentylatorami wolnostrumieniowymi instalowanymi na ich wlotach. Skuteczność przewietrzania tego typu wyrobisk zależy od wielu czynników, wśród których podstawowe znaczenie mają: parametry początkowe strumienia, położenie wentylatora w przekroju poprzecznym wyrobiska, jak i wszelkiego rodzaju przeszkody znajdujące się na drodze strumienia. W celu scharakteryzowania systemu wentylacyjnego pod względem zdolności do usuwania zanieczyszczeń używa się wskaźników określających sprawność procesu przewietrzania. W pracy do oceny efektywności wentylacji wyrobisk ślepych przewietrzanych wentylatorami wolnostrumieniowymi wykorzystano wskaźnik średniego, lokalnego wieku powietrza (Sandberg 1981; Spalding 1958). Wskaźnik ten interpretowany jest jako czas, który upłynął od wlotu cząstki substancji do przewietrzanego obiektu. Równanie transportu średniego, lokalnego wieku powietrza ma postać (Sandberg 1981; Chen i in. 1969). Rozważania zamieszczone w pracy dotyczą dwóch komór różniących się wymiarami poprzecznymi i długościami. Wyrobiska przewietrzane są wentylatorami WOO-63. Oś wentylatorów skierowana jest równolegle do osi wyrobiska. Prędkość powietrza na wylocie z wentylatora wynosi 40 m/s, a pole przekroju dyfuzora 0,2 m. W obliczeniach numerycznych przyjęto, że komory mają kształt prostopadłościanów o wymiarach 5,5 x 2,0 x 27 m (komora niska o długości 27 m) i 5,0 x 4,0 x 60 m (komora wysoka o długości 60 m). Wentylator WOO-63 zainstalowany jest w odległości 1 m od ociosu oraz 0,75 m od stropu w komorze niskiej, w komorze wysokiej natomiast w odległości od stropu równej 1 m. W obliczeniach wykorzystano wyznaczone w (Branny 2002, 2003) pole prędkości przepływu oraz wartości współczynnika lepkości turbulentnej. Na rysunkach 2 i 3 przedstawiono obliczone rozkłady znormalizowanego wieku powietrza dla trzech wybranych przekrojów poziomych (x1-x2). W przypadku komory o długości 27 m (rys. 2) największe wartości średni wiek powietrza osiąga w strefie początkowej wyrobiska ślepego, tzn. w strumieniu powrotnym w pobliżu skrzyżowania komory z wyrobiskiem z obiegowym prądem powietrza. Cecha ta jest charakterystyczna dla przepływów przybliżanych tzw. modelem tłokowym i świadczy o intensywnym mieszaniu powietrza w całym obszarze komory. W komorze długiej (rys. 3) najtrudniejsze warunki, z uwagi na szybkość usuwania i rozrzedzania domieszek gazowych, wystąpią w strefie rozciągającej się między 35 a 55 m. Komora jest intensywnie przewietrzana na długości około 30 m, po czym wskutek zmniejszającej się ilości powietrza świeżego płynącego w kierunku przodka, jak i recyrkulacji powietrza, pogarszają się warunki wentylacyjne określane przez zdolność do rozcieńczania zanieczyszczeń gazowych. Maksymalna znormalizowana wartość 0 w komorze 27 m wynosi około 2,45, natomiast w wyrobisku 60 m zawiera się w przedziale 3,4-3,6. Wskaźnik ten może służyć jako kryterium niemianowane do oceny stanu wentylacji. Jego maksymalną, dopuszczalną wartość z uwagi na szybkość usuwania zanieczyszczeń gazowych określono poprzez porównanie czasoprzestrzennego rozkładu stężeń składników gazowych z polem średniego, lokalnego wieku powietrza. W tym celu przyjęto, że w chwili początkowej wyrobisko zostało wypełnione gazami postrzałowymi. Wyznaczony czasoprzestrzenny rozkład stężenia gazu dla dwóch komór o parametrach jak wyżej przedstawiono na rysunkach 4 i 5. W obu przypadkach jakościowe obrazy rozważanych pól stężeń są identyczne z odpowiednimi polami obrazującymi wiek powietrza. Podobieństwo to zachowuje się również dla innych chwil czasowych. Po kilkunastu minutach przewietrzania stężenie CO w komorze 27 m maleje do około 1% wartości początkowej. Podobną wielkość stężenia w komorze 60 m osiąga się po około 30 min przewietrzania. W kopalniach LGOM przerwa czasowa pomiędzy wykonaniem robót strzałowych a wejściem załogi do przodka wynosi 2-3 godz. Wynika stąd, że wentylacja obu rozważanych komór z uwagi na szybkość usuwania gazów postrzałowych jest wystarczająca. Wykonane eksperymenty numeryczne przy odmiennym usytuowaniu wentylatora w przekroju poprzecznym wyrobiska oraz dla komór o innych wymiarach geometrycznych przedstawiono na rysunku 6. Można więc przyjąć, że w wyrobisku ślepym przewietrzanym wentylatorem wolnostrumieniowym stan wentylacji jest zadawalający, gdy maksymalna wartość znormalizowanego, lokalnego wieku powietrza jest mniejsza od około 5. Kryterium średniego, lokalnego wieku powietrza jest narzędziem, które z powodzeniem można stosować do oceny stanu wentylacji. Koncepcja ta jest szczególnie użyteczna w przypadku badania przepływów recyrkulacyjnych oraz takich, w których mechanizm transportu dyfuzyjnego ma istotne znaczenie. Badanie efektywności wentylacji metodami nieustalonymi, polegające na wyznaczaniu czasoprzestrzennych rozkładów stężeń zanieczyszczeń gazowych, dostarcza identycznych informacji, ale przy większym nakładzie pracy.
15
Content available remote Numerical simulation of airflowin blind headings ventilated with jet fans
EN
The paper presents a method of calculation of velocity field in blind galleries ventilated by jet fans. The CFD code was used in numerical prediction of the airflow. Mathematical model consists of equations of continuity, Navier-Stokes and the standard equations of k-[epsilon] model of turbulence. The governing equation system is modified in near-wall region by introducing the wall function. There was assumed that the flow is turbulent, geometrically three-dimensional and the air could be treated as an incompressible gas. There were studied the flow fields obtained for two galleries with different cross-sections. Calculations and in situ measurements were performed for galleries in cooper mines. The calculated flow field, projected on same horizontal planes is presented. The measurements were taken in four cross-sections of gallery. A rotating vane anemometer and velometer were used in measurements. The experimental results were used to test simulation data. The quantitative correlation between experimental and numerical results is good but there are notified quantitative differences, however the accuracy of numerical representation seems to be sufficient for practical applications. The reasons of above differences stick both in simplifications of theoretical model as well as in measurement technics. The selection of proper boundary conditions on walls (giving consideration to roughness of surfaces) and at inlet is fundamental for accurate predictions.
PL
Eksploatacja w kopalniach LGOM-u polega na rozcinaniu złoża pasami i komorami na filary technologiczne. Komory tworzą wyrobiska ślepe o długościach wynoszących przeważnie 25-30 m, które przewietrzane są wentylatorami wolnostrumieniowymi instalowanymi na ich wlotach. Skuteczność przewietrzania zależy od zasięgu strumienia generowanego przez wentylator, a jej ocena może opierać się na istniejącym rozkładzie parametrów takich jak prędkość przepływu, temperatura powietrza czy stężenie gazów. W artykule przedstawiono teoretyczny sposób wyznaczania pola prędkości w wyrobiskach ślepych przewietrzanych wentylatorami wolnostrumieniowymi oraz w oparciu o pomiary in situ podjęto próbę weryfikacji modelu. Do opisu ruchu powietrza w komorze wykorzystano techniką bazującą na metodach CFD. Rozważany przepływ jest typu eliptycznego, można w nim wyróżnić obszar ze strugą nawiewną, strefą objętą przepływem recyrkulacyjnym i warstwą z przepływem przyściennym. Model matematyczny złożony jest z równań Naviera-Stokcsa (1) i ciągłości (2) oraz dwu równań (4), (5) tworzących model lepkości turbulentnej k-[epsilon] ( kinetyczna energia turbulencji, dyssypacja kinetycznej energii turbulencji). Warunki brzegowe na ścianach zadawane są w postaci funkcji przyściennych uwzględniających chropowatość powierzchni. Przy formułowaniu równań zachowania opisujących przepływ w warstwie przyściennej korzystano z badań J. Nikuradzego. W rozwiązaniu numerycznym stosowano dwuwarstwowy model funkcji ściany, oparty na równaniach (10) i (11). Naprężenia styczne na ściance chropowatej wyznaczano z zależności (12) i (13). W węzłach bezpośrednio przylegających do ścian sztywnych model turbulentny jest modyfikowany poprzez uwzględnienie w równaniu (1) siły powodującej zmniejszanie prędkości w warstwie przyściennej, wynikającej z zależności (12), (13). Również w członach źródłowych równania (4) wprowadza się odpowiednie zmiany uwzględniające naprężenia styczne zdefiniowane wzorami (12), (13). W rozważaniach przyjmuje się, że przepływ ma charakter turbulentny 3D, a powietrze jest gazem nieściśliwym. Dyskretyzację obszaru przeprowadzono w oparciu o siatkę różnicową o przesuniętych węzłach. Przy wyprowadzaniu schematu różnicowego korzystano z metody objętości kontrolnej oraz techniki up wind. Człony konwekcyjne i dyfuzyjne aproksymowano schematem hybrydowym. Do wyznaczania pola prędkości i ciśnień stosowano algorytm (Branny 2000) wzorowany na procedurach SIMPLE/SIMPLER. Obliczenia i pomiary in situ prędkości przepływu powietrza wykonano dla dwóch komór różniących się wymiarami poprzecznymi i polami przekrojów. Kształt i wymiary komór, w których wykonano pomiary przedstawiono na rysunku 1. Wyrobiska przewietrzane były wentylatorami WOO-63. W obliczeniach numerycznych przyjęto, że komory mają kształt prostopadłościanów o wymiarach 5,0 x 2,0 x 27 m i 5,5 x 4,0 x 26 m. Wyznaczone pola prędkości prezentowane są w postaci rzutów na wybrane płaszczyzny pionowe (x1-x3) i przedstawione na rysunkach 2 i 3. W obu wariantach strumień powietrza płynie do przodka wzdłuż ścian wyrobiska przy których umieszczony jest wentylator, natomiast strumień powrotny wzdłuż ścian przeciwległych. Strefa wyrobiska rozciągająca się od wentylatora na odległość 17-18 m charakteryzuje się intensywnym mieszaniem powietrza. Ilość recyrkulującego powietrza w znacznej jej części przekracza wydatek wentylatora. Prędkość przepływu powietrza mierzono anemometrem skrzydełkowym firmy Lambrecht, welometrem precyzyjnym firmy Luga oraz anemometrem czaszowym firmy Castell. Rysunki 4, 5 i 6 przedstawiają rozkłady prędkości (obliczonej i zmierzonej) wzdłuż linii pomiarowych (osi x2) w trzech wybranych przekrojach poprzecznych komory niskiej. Zmierzone i obliczone maksymalne i minimalne prędkości w odległościach równych 0,5 m od stropu i spągu oraz w połowie wysokości wyrobiska zestawiono w tabeli 1. Pod względem jakościowym, wygenerowany na drodze numerycznej obraz pola prędkości odzwierciedla przepływ rzeczywisty, odnotowuje się natomiast różnice ilościowe. Przyczyn tych różnic można upatrywać zarówno w uproszczeniach tkwiących w modelu teoretycznym, jak i w technice pomiaru prędkości przepływu. Zależności (12) i (13) uwzględniają tzw. chropowatość piaskową, opierającą się na jednym wymiarze charakterystycznym - wymiarze nierówności ściany. Wiadomo, że wpływ ma nie tylko wysokość nierówności, ale również ich kształt oraz gęstość rozmieszczenia na powierzchni. Wyrobiska górnicze charakteryzują się dużą, niejednorodną chropowatością ścian. Jest to rodzaj przewodów wentylacyjnych nic mający odpowiednika w innych zastosowaniach technicznych. W piśmiennictwie brakuje sprawdzonych wzorów uwzględniających wpływ tego typu chropowatości na przepływ w warstwie. Przy stosowanej technice pomiaru wielkością mierzoną był moduł wektora prędkości, natomiast kierunek i zwrot określano wizualnie. Przy tej metodzie błąd pomiaru może być znaczny, szczególnie w obszarach o zmiennym kierunku przepływu. Pomimo stwierdzonych różnic ilościowych pomiędzy obliczeniami i pomiarami można uznać, że wyniki symulacji numerycznej opisują przepływ rzeczywisty z wystarczającą dla praktyki dokładnością. Dokładność odwzorowania zależy przede wszystkim od wyboru właściwych warunków brzegowych na ścianach sztywnych (uwzględniających dużą chropowatość powierzchni) oraz w otworze nawiewnym.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.