Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Effect of the continuous traverse trajectory and dynamic error of the vane anemometer on the accuracy of average velocity measurements at the cross-section of the mine heading – model-based testing

100%

Jamróz P.

Archives of Mining Sciences

|

2014

|

tom Vol. 59, no. 4

1051--1060

EN

This paper discusses the problem of measuring the average velocity at the cross-section of mine heading with the use of the continuous traverse method. Based on model testing, it has been shown that measurement signals, obtained along the traversing trajectory, belong to the group of non-stationary signals. The methodology of the traversing method measurements, with the aspect of capabilities of measuring instruments used for that purpose, has been analysed. Results of simulation tests concerning the dynamic response of a vane anemometer to the measurement signal for selected trajectories of the continuous traverse have been presented. For this purpose, a velocity profile presenting an expanded stream of undisturbed air flow in the excavation has been used. Attention has been paid to the problem of selecting an adequate trajectory of anemometer movement, as the value of the velocity measured at the cross-section depends on the trajectory.

PL

W artykule poruszono problem pomiarów prędkości średniej w przekroju wyrobiska kopalnianego z wykorzystaniem metody trawersu ciągłego. Na podstawie badań modelowych wykazano, że sygnały pomiarowe, które uzyskuje się wzdłuż trajektorii trawersowania należą do grupy sygnałów niestacjonarnych. Przeanalizowano metodologię przeprowadzania pomiarów metodą trawersowania w aspekcie możliwości pomiarowych wykorzystywanych w tym celu urządzeń pomiarowych. Przedstawiono wyniki badań symulacyjnych dynamicznej odpowiedzi anemometru skrzydełkowego na sygnał pomiarowy dla wybranych trajektorii trawersu ciągłego. W tym celu wykorzystano profil prędkości przedstawiający rozwiniętą strugę niezakłóconego przepływu powietrza w chodniku. Zwrócono uwagę na problem doboru odpowiedniej trajektorii przemieszczania anemometru, od której zależy wartość mierzonej prędkości średniej w przekroju.

2

Node method for solving the mine ventilation networks

80%

Krach A.

Archives of Mining Sciences

|

2011

|

tom Vol. 56, no 4

601-620

EN

This study presents a method for solving the mine ventilation networks based on Kirchhoff's first law, i.e. based on balances of air mass flows through network nodes (1). A dependence relating the pressure at nodes placed at the beginning and the end of ventilation branch to the volumetric flow of air through the branch (10, 16) and air mass flow (17, 26) is provided. Moreover, the formula for aerodynamic resistance of ventilation branch as a function of volumetric flow has been transformed to a function of mass flow (27). Derived dependence of air mass flow in ventilation branch on difference between static pressures at its ends (34) allows for formulation of the system of nonlinear node equations, given by relationship (36). In order to facilitate the solution of such system of equations by means of the Newton's method (39), it was necessary to modify the relationships between the pressure difference between the branch's ends and air mass flow given by function (34), since the limit of derivative (44) of this function equals infinity when the pressure difference […] approaches 0. To this end an additional function G[…] was introduced, which relates the air mass flow in the branch to the pressure difference ?P in the case of Reynold's numbers below a certain critical value. It was assumed, that for the value of Reynold's number above 3000 the flow is considered to be turbulent and dependence (34) holds true, while in the case of lower values of Reynold's number, the flow becomes to be of laminar character and is approximated by function (70), which satisfies conditions (45), (46) and (47) ensuring continuity of this function's derivative in point zero. It enabled the suitability of Newton's method to be employed in order to solve the system of node equations (75). Newton's method leads to a system of linear equations which in the presented computational example was solved by means of Jacobi method (77) with convergence control and the method of square root in the case of non-convergence of Jacobi method. A simple ventilation network, shown in fig. 3 was used in exemplary calculation. Calculations were performed for situation in which the constant air density was assumed as well as for situation with pressure-dependent air density. Results of calculations are provided in tables 3 and 4. The node method for solving the mine ventilation networks does not require the algorithm of fundamental loops (independent meshes) as well as any procedures of calculation of node pressures based on branch pressure differences to be performed, what makes the calculation considerably simpler. Moreover, in node method the absolute pressures at individual nodes are calculated, and subsequently, based on their differences, the air mass flows in branches connecting these nodes are easily calculated. The method presented in this study may find its particular application when calculating air flows in goaf, if the goaf area is modelled by means of regular network of branches.

PL

W artykule przedstawiono metodę rozwiązywania kopalnianych sieci wentylacyjnych bazującą na pierwszym prawie Kirhoffa, czyli na bilansach strumieni masy powietrza w węzłach sieci (1). Podano zależność wiążącą ciśnienia w węzłach na początku i na końcu bocznicy wentylacyjnej z płynącym w bocznicy strumieniem objętości powietrza (10), (16)) i strumieniem masy powietrza (17), (26). Podano również wzór do przeliczania oporu aerodynamicznego bocznicy wentylacyjnej dla strumienia objętości na opór aerodynamiczny dla strumienia masy (27). Wyprowadzona zależność strumienia masy powietrza w bocznicy od różnicy ciśnień statycznych na jej końcach (34) pozwala na zapisanie układu nieliniowych równań węzłowych, danych zależnością (36). Aby umożliwić rozwiązanie tego układu równań metodą Newtona (39) konieczne było zmodyfikowanie zależności pomiędzy różnicą ciśnień na końcach bocznicy a strumieniem masy powietrza danej funkcją (34), ponieważ pochodna (44) tej funkcji ma granicę w nieskończoności gdy różnica ciśnień […] dąży do 0. W tym celu wprowadzono dodatkową funkcję G[…], wiążącą strumień masy powietrza w bocznicy z różnicą ciśnień […] dla liczb Reynoldsa mniejszych od pewnej wartości krytycznej. Przyjęto, że dla liczby Reynoldsa większej od 3000 jest przepływ turbulentny i obowiązuje zależność (34), a dla mniejszych liczb Reynoldsa przepływ przyjmuje postać laminarną i jest przybliżony funkcją (70), spełniającą warunki (45), 46) i (47) zapewniające ciągłość pochodnej tej funkcji w zerze. Pozwala to na zastosowanie metody Newtona do rozwiązania układu równań węzłowych (75). Metoda Newtona prowadzi do układu równań liniowych, które w przykładzie obliczeniowym rozwiązano metodą Jacobiego (77) z kontrolą zbieżności i metodą pierwiastka kwadratowego w przypadku rozbieżności metody Jacobiego. Do przykładowych obliczeń przyjęto prostą sieć wentylacyjną, pokazaną na Rys. 3. Obliczenia wykonano dla przypadku stałej gęstości powietrza i dla przypadku gęstości powietrza zależnej od ciśnienia. Wyniki obliczeń podano w tabelach 3 i 4. Metoda węzłowa rozwiązywania kopalnianych sieci wentylacyjnych nie wymaga procedury tworzenia obwodów podstawowych sieci (oczek niezależnych) i procedury obliczania ciśnień węzłowych z bocznicowych różnic ciśnień, co upraszcza obliczenia. Ponadto w metodzie węzłowej obliczane są ciśnienia absolutne w węzłach, a następnie z ich różnic w prosty sposób oblicza się strumienie masy powietrza w bocznicach łączących te węzły. Przedstawiona tu metoda może znaleźć zastosowanie zwłaszcza przy obliczaniu przepływów w zrobach, które modelowane są za pomocą regularnej siatki bocznic.

3

System for continuous measurement of volumetric rate of unsteady air flow in workings of deep mines

70%

Kruczkowski J.

Archives of Mining Sciences

|

2008

|

tom Vol. 53, no 4

533-544

EN

The process of measuring unsteady air flow in a deep mine's working is a difficult and complicated measuring issue, not solved satisfactory so far. The paper concerns a system for air flow velocity measuring by the method of velocity field, based on integrating the velocity on working's cross-section. Application of multiple anemometrical sensors, sampling velocity in selected points of working's cross-section, together with wireless transmission of measurement data to a computer unit (recording the data and processing them in real time), allow us to estimate the instantaneous distribution of air flow velocity in the section and calculate the instantaneous value of volume flow. Among estimation methods, one can find linear triangulation method, where the cross-section of the working is divided into triangular areas in such way that vertices of the triangles are the points where the velocity either is known from conducted measurements or calculations or it is assumed. Additionally, points on the edges are introduced to comply velocity distribution by working's walls if there is no possibility of locating sensors there. The system is a mobile facility, capable for easy transport throughout the mine. Thus, the support construction for the sensors was designed in a way providing its fast assembling and disassembling. The article presents exemplar results of velocity measurement records, further used for calculating and visualizing the volume flow. It was shown how to obtain information on spatial parameters of sensors' localizations as well as on working's cross-section by using photogrammetric method with the appliance of digital photography method. The system is presumed for precise verification of unsteady volume flow, as well as for scientific and cognition researches over unsteady flow phenomena and velocity fields in severe environmental conditions, such as deep mines' workings and tunnels.

PL

Proces pomiarowy zmiennego w czasie strumienia objętości powietrza w wyrobisku kopalni głębinowej jest trudnym i złożonym zagadniniem meteorologicznym, jak dotąd nie rozwiązanym w zadawalający sposób. w artykule opisano system do pomiaru strumienia objętości powietrza w wyrobiskach kopalń metodą pola prędkości, która polega na całkowaniu rozkładu prędkości na polu przekroju wyrobiska. Zastosowanie wielu równocześnie mierzących czujników anemometrycznych, rozmieszczonych w różnych punktach pola przekroju wyrobiska, w połączeniu z nezprzewodową transmisją danych pomiarowych do komputerowej jednostki rejestrującej i przetwarzającej te dane w czasie rzeczywistym, pozwala estymować chwilowy rozkład prędkości powietrza w przekroju i obliczać chwilową wartość strumienia objętości. zakłada się wykorzystanie systemu do precyzyjnej weryfikacji zmiennego w czasie strumienia objętości oraz do prowadzenia badań o charakterze naukowo-poznawczym nad zmiennymi w czasie zjawiskami przepływowymi i polami prędkości w trudnych warunkach środowiskowych, jak wyrobiska kopalń i tunele.