Анализ изменения холодопроизводительности систем кондиционирования воздуха в условиях рабочих зон глубоких рудников

Одним из неблагоприятных аэрологических факторов при ведении горных работ на больших глубинах является высокая температура воздуха в горных выработках. Для обеспечения допустимых по правилам безопасности температур воздуха в горных выработках таких рудников возникает необходимость применения средств нормализации микроклимата. В наиболее неблагоприятных тепловых условиях применяются системы кондиционирования воздуха, корректное проектирование которых для рабочих зон на больших глубинах сопряжено с рядом дополнительных факторов. Помимо роста температуры воздуха, с глубиной растет его барометрическое давление, в связи с чем изменяются такие важные для определения холодопроизводительности воздухоохладителей системы кондиционирования воздуха параметры, как максимальное влагосодержание воздуха и его плотность. Цель работы – выполнить количественный анализ влияния указанных физических особенностей, вызванных ростом барометрического давления воздуха с глубиной, на рассчитываемую величину холодопроизводительности подземной системы кондиционирования воздуха. Исследовано влияние уменьшения максимального влагосодержания воздуха на требуемую холодопроизводительность воздухоохладителей при одинаковой температуре и растущем барометрическом давлении с глубиной. Определено, что с ростом глубины растут температура мокрого термометра и температура точки росы. Показано, что из-за роста температуры мокрого термометра с глубиной ухудшается работа камер орошения. Показано, что на требуемую холодопроизводительность воздухоохладителей с ростом глубины влияет изменение плотности воздуха и максимального влагосодержания. Выполнена оценка роста требуемой холодопроизводительности воздухоохладителей в зависимости от обоих факторов и построены графики увеличения холодопроизводительности от глубины. Обнаружено, что при определенных условиях требуемая холодопроизводительность воздухоохладителей может возрасти в несколько раз. Основным фактором роста является изменение максимального влагосодержания воздуха. Сделаны выводы о причинах существенного роста холодопроизводительности воздухоохладителей.

Ключевые слова: система кондиционирования воздуха, воздухоохладитель, i-d-диаграмма, конденсация влаги, барометрическое давление, глубокий рудник, температура точки росы.
Как процитировать:

Ольховский Д. В., Зайцев А. В., Семин М. А. Анализ изменения холодопроизводительности систем кондиционирования воздуха в условиях рабочих зон глубоких рудников // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2021. – № 12. – С. 110–119. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_12_0_110.

Благодарности:

Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и образования РФ в рамках соглашения по государственному заданию № 075-032021-374 от 29 декабря 2020 г.

Номер: 12
Год: 2021
Номера страниц: 110-119
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.4
DOI: 10.25018/0236_1493_2021_12_0_110
Дата поступления: 27.08.2021
Дата получения рецензии: 30.09.2021
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.11.2021
Информация об авторах:

Ольховский Дмитрий Владимирович1 — инженер, e-mail: demexez@gmail.com,
Зайцев Артем Вячеславович1 — д-р техн. наук, зав. сектором, e-mail: aerolog.artem@gmail.com,
Семин Михаил Александрович1 — канд. техн. наук, научный сотрудник, e-mail: mishkasemin@gmail.com,
1 Горный институт Уральского отделения РАН.

 

Контактное лицо:

Ольховский Д.В., e-mail: demexez@gmail.com.

Список литературы:

1. Kuyuk A. F., Ghoreishi-Madiseh S. A., Hassani F. P. Closed-loop bulk air conditioning. A renewable energy-based system for deep mines in arctic regions // International Journal of Mining Science and Technology. 2020, vol. 30, no. 4, pp. 511—516.

2. Алабьев В. Р., Новиков В. В., Пашинян Л. А., Бажина Т. П. Нормализация теплового режима протяженных тупиковых выработок при высоких температурах пород на основе шахтных передвижных кондиционеров // Записки горного института. — 2019. — № 237. — С. 251—258.

3. Pretorius J. G., Mathews M. J., Mare P., Kleingeld M., Rensburg J. Implementing a DIKW model on a deep mine cooling system // International Journal of Mining Science and Technology. 2019, vol. 29, no. 2, pp. 319—326.

4. Qing Zheng, Ying Ke, Hongfu Wang Design and evaluation of cooling workwear for miners in hot underground mines using PCMs with different temperatures // International Journal of Occupational Safety and Ergonomics. 2020, vol. 26, pp. 1—11.

5. Mackay L., Bluhm S., Van Rensburg J. Refrigeration and cooling concepts for ultra-deep platinum mining / The 4th International Platinum Conference, Platinum in transition «Boom or Bust», The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 2010, pp. 285—292.

6. Красноштейн А. Е., Казаков Б. П., Шалимов А. В. Моделирование процессов нестационарного теплообмена между рудничным воздухом и массивом горных пород // ФТПРПИ. — 2007. — № 5. — С. 77—85.

7. Казаков Б. П., Зайцев А. В. Исследование процессов формирования теплового режима глубоких рудников // Вестник ПНИПУ. — 2014. — № 10. — С. 91—97.

8. Maurya T., Karena K., Vardhan H., Aruna M., Raj M. G. Potential sources of heat in underground mines — a review // Procedia Earth and Planetary Science. 2015, vol. 11, pp. 463—468.

9. Карелин В. Н., Кравченко А. В., Левин Л. Ю., Казаков Б. П., Зайцев А. В. Особенности формирования микроклиматических условий в горных выработках глубоких рудников // Горный журнал. — 2013. — № 6. — С. 65—68.

10. Галаов Р. Б., Бальчугов В. Г., Казаков Б. П., Бутаков С. В. Способ нормализации микроклиматических условий в выработках глубоких рудников // Горный журнал. — 2015. — № 6. — С. 89—92.

11. Мальцев С. В. Семин М. А., Кормщиков Д. С. Метод определения коэффициентов аэродинамического сопротивления шахтных стволов медно-никелевых рудников // ФТПРПИ. — 2020. — № 6. — С. 170—178.

12. Кузнецов С. И. Молекулярная физика. Термодинамика. — Томск: ТПУ, 2006. — 104 с.

13. Semin M., Zaitsev A. On a possible mechanism for the water build-up formation in mine ventilation shafts // Thermal Science and Engineering Progress. 2020, vol. 20, article 100760. DOI: 10.1016/j.tsep.2020.100760.

14. Бурцев С. И., Цветков Ю. Н. Влажный воздух. Состав и свойства. — СПб.: СПбГАХПТ, 1998. — 146 c.

15. Тарабанов М. Г., Коркин В. Д., Сергеев В. Ф. Справочное пособие. АВОК 1-2004 «Влажный воздух». URL: http://www.gosthelp.ru/text/AVOKSpravochnoeposobie120.html (дата обращение 05.04.2021).

16. Ривкин С. Л., Александров А. А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. — М.: Энергия, 1980. — 84 c.

17. Ashrae Handbook. Fundametals. Ashrae, Atlanta, 2001.

18. Казаков В. Г., Громова Е. Н. Расчет системы кондиционирования воздуха в производственном помещении. — СПб.: ВШТЭ СПбГУПТД, 2018. — 54 с.

19. Эккерт Э. Р., Дрейк Р. М. Теория теплои массообмена. — М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961. — 576 с.

20. Нестеренко А. В. Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха. — М.: Высшая школа, 1971. — 460 с.

21. Богословский В. Н., Кокорин О. Я., Петров Л. В. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение. — М.: Стройиздат, 1985. — 367 с.

22. Стефанов Е. В. Вентиляция и кондиционирование воздуха. — Л.: ВВИТКУ, 1970. — 399 с.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.