Совершенствование методов расчета эквивалентного напора эжекторных установок в горных выработках большого сечения

Abstract

Актуальность исследования связана с необходимостью совершенствовать методы расчета параметров работы эжекторных установок в горных выработках шахт и рудников. Применение эжекторных установок, работающих без перемычки, является перспективным вариантом повышения эффективности проветривания систем горных выработок большого сечения. Оперативный анализ эффективности выбранных параметров вентилятораэжектора и камеры смешения возможен только при наличии достаточно универсальных и точных методов расчета эквивалентных характеристик. В то время как существующие на сегодня подходы обладают, как правило, только одним из вышеперечисленных свойств. Цель исследования состоит в определении закономерностей изменения аэродинамических параметров воздушного потока при его движении по горной выработке с эжекторной установкой, работающей без перемычки. Объект: воздушные потоки, образующиеся в горной выработке большого сечения в результате работы эжекторной установки с камерой смешения. Методы: трехмерное численное моделирование стационарного турбулентного течения воздуха в горной выработке, сравнительный анализ результатов расчета при различных расположениях вентилятора-эжектора, сравнительный анализ численно рассчитанных эквивалентных характеристик эжекторной установки с аналитической формулой. Результаты. Определены закономерности изменения механической энергии и статического давления воздушного потока по мере его продвижения вдоль горной выработки. Многопараметрическое численное моделирование для различных расходов воздуха на входе в горную выработку позволило получить эквивалентные напорные характеристики вентилятора-эжектора ВМ-8 с камерной смешения, которые могут быть использованы при проведении одномерных расчетов стационарного распределения расходов в вентиляционных сетях шахт и рудников. Сравнительный анализ данных моделирования с известной аналитической зависимостью перепада давления позволил определить направления дальнейшего совершенствования аналитических методов, позволяющих описать течения воздуха в горных выработках с эжекторными установками, оснащенными камерами смешения.

Relevance. The need to improve methods for calculating the operating parameters of jet fans in mine workings. The use of jet fans operating without air stopping is a promising option for increasing the efficiency of ventilation of largesection mine working systems. Operational analysis of the effectiveness of the selected parameters of jet fans and mixing chambers is possible only if there are sufficiently universal and accurate methods for calculating equivalent characteristics. While the approaches existing today have, as a rule, only one of the above properties. Aim. To determine the patterns of changes in the aerodynamic parameters of the air flow as it moves through a mine working with the jet fan operating without air stopping. Objects. Air flows generated in a large-ion mine working as a result of the operation of the jet fan with a mixing chamber. Methods. Three-dimensional numericsectal simulation of steady-state turbulent air flow in a mine working, comparative analysis of calculation results for different locations of the jet fan, comparative analysis of numerically calculated equivalent characteristics of the jet fan with an analytical formula. Results. The authors have determined the patterns of changes in mechanical energy and static pressure of the air flow as it moves along the mine working. Multiparameter numerical simulation for various airflow rates at the entrance to the mine working made it possible to obtain equivalent pressure characteristics of the VM-8 jet fan with a mixing chamber, which can be used in one-dimensional calculations of the steadystate distribution of flow rates in the mine ventilation networks. A comparative analysis of simulation data with a known analytical dependence of the pressure drop made it possible to determine the directions for further improvement of analytical methods for describing air flow in mine workings with jet fans equipped with mixing chambers