— Все документы — Справочные пособия к СНиП — ПОСОБИЕ К СНиП 2.01.55-85 ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ОБЪЕКТОВ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА, РАЗМЕЩАЕМЫХ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ

ПОСОБИЕ К СНиП 2.01.55-85 ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ОБЪЕКТОВ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА, РАЗМЕЩАЕМЫХ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ

ПОСОБИЕ К СНиП 2.01.55-85 ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ОБЪЕКТОВ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА, РАЗМЕЩАЕМЫХ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ

Институт
технической
теплофизики
АН УССР

Ленинградский
горный институт
им. Г.В. Плеханова
Минвуза РСФСР

Справочное пособие к СНиП

Серия основана в 1989 году

Теплофизические расчеты
объектов народного хозяйства,
размещаемых в горных выработках

Москва Стройиздат 1989

Рекомендовано к изданию Ученым советом Института технической теплофизики АН УССР.

Редактор - М.А. Жарикова

Теплофизические расчеты объектов народного хозяйства, размещаемых в горных выработках / Ин-т техн. теплофизики АН УССР. Ленингр. горный ин-т им. Г.В. Плеханова. - М.: Стройиздат, 1989. - 80 с.: ил. - (Справ. пособие к СНиП).

Разработано к СНиП 2.01.55-85 «Объекты народного хозяйства в подземных горных выработках». Содержит рекомендации по выбору исходных данных для расчета теплового режима подземных сооружений производственно-складского назначения, справочный материал по теплофизическим и влагофизическим свойствам горных пород, а также методики определения параметров систем регулирования теплового режима.

Для инженерно-технических работников проектных, научно-исследовательских и строительных организаций.

ВВЕДЕНИЕ

Подземные сооружения обладают рядом технических преимуществ перед традиционными наземными постройками, в том числе такими, как значительное сокращение расходов строительных и изоляционных материалов, снижение энергетических затрат, увеличение продолжительности эксплуатации, повышение защищенности от внешних воздействий и др.

Наиболее рациональным считается размещение в подземном пространстве сооружений складского назначения, а также некоторых производственных, энергетических и инженерно-транспортных объектов и лечебных учреждений.

Для нормального функционирования подземных сооружений в них должны обеспечиваться и сохраняться в течение всего времени эксплуатации определенные температура и влажность воздуха. Эти параметры состояния воздуха, а также его химический состав, кратность обмена, скорость движения, степень запыленности в основном соответствуют требованиям, предъявляемым к аналогичным наземным объектам. Однако в связи с особенностями физических процессов тепло- и массопереноса здесь требуется особый подход как к выбору исходных величин, так и к методам расчета и способам регулирования термовлажностных условий, определяющих микроклимат. Основным отличием подземного сооружения от его наземного аналога является характер тепло- и массообмена с окружающей средой. В наземных объектах такой средой является воздух с температурой, изменяющейся по закону, близкому к гармоническому. По тому же закону изменяются поля температур и влагосодержаний в наружных ограждениях. При расчете производительности оборудования исходят из наиболее неблагоприятных условий его работы, принимая их стационарными. Из-за сравнительно небольшого объема стен и перекрытий на создание требуемых термовлажностных условий даже в помещениях с низкими температурами требуется в реальных условиях две-три недели.

В подземных сооружениях окружающей средой является массив горных пород с постоянной естественной температурой. В связи с этим формирование в них заданных термовлажностных условий требует значительно большего времени, чем у аналогичных наземных объектов. Изменение температуры воздуха в подземной выработке и температуры горных пород носит выраженный нестационарный характер. При этом если период формирования заданного термовлажностного режима (предэксплуатационный период) характеризуется четко выраженным неустановившимся режимом теплообмена, то большая часть эксплуатационного периода удовлетворительно описывается закономерностями, характерными для квазистационарного режима.

Процессы тепло- и массопереноса в системе горный массив - воздушная среда помимо климатических факторов, характеризующихся изменением температуры и влажности наружного воздуха, определяются геолого-геотермическими и горно-техническими факторами.

К первым относятся свойства горных пород, окружающих подземные сооружения (ПС), гидрогеологические условия и температура пород на глубине строительства.

Под горно-техническими факторами понимаются конструктивные параметры выработки подземных сооружений, их геометрическая форма, расположение выработок относительно друг друга и поверхности Земли, а также протекающие в них технологические процессы, связанные с нагревом (охлаждением) и осушением (увлажнением) подаваемого воздуха.

Для расчета микроклимата подземных сооружений нельзя безоговорочно использовать методы, применяемые для прогноза теплового режима шахт, так как особенности формирования в них термовлажностных условий определенным образом отличаются от подземных выработок горнодобывающих предприятий. Эти отличия, прежде всего, обусловлены небольшой глубиной расположения ПС (до 200 - 300 м), сравнительно низкой естественной температурой пород (до 15 - 20 °С), а также необходимостью обеспечения постоянных значений температуры и влажности воздуха при незначительных их колебаниях. В зависимости от назначения подземного сооружения для обеспечения заданного микроклимата может потребоваться комплексное использование всех видов тепловой обработки воздуха, в товремя, как в шахтах и рудниках применяются главным образом или его нагрев, или охлаждение. Выраженный нестационарный характер процессов теплового взаимодействия воздушной среды ПС с горными породами при постоянстве протяженности и объема подземных выработок приводит к изменяющимся во времени условиям теплообмена и определяет необходимость осуществления непрерывного управления параметрами и системами регулирования теплового режима.

Таким образом, комплекс задач по обеспечению заданного микроклимата в ПС следует рассматривать как самостоятельное направление в горной и строительной теплофизике, а данное Пособие - систематизированным руководством по расчету теплового режима подземных сооружений и определению параметров систем его регулирования.

Разработано Институтом технической теплофизики АН УССР: (д-р техн. наук В.П. Черняк, кандидаты техн. наук Э.Н. Малашенко, В.А. Киреев, инж. А.С. Полубинский); ЛГИ: (канд. техн. наук С.Г. Гендлер, д-р техн. наук Ю.Д. Дядькин, канд. техн. наук Ю.В. Шувалов); ВСЕГИНГЕО (канд. техн. наук А.Я. Зильбельборд); МолдНИИСТРОМПРОЕКТ (кандидаты техн. наук И.Л. Ладыженский, Ф.П. Спиваков).

Условные обозначения

а - коэффициент температуропроводности, м2/с;

аm- коэффициент потенциалопроводности (диффузии), м2/с;

В - барометрическое давление, МПа;

с - удельная теплоемкость, Дж/(кг×°С);

d - диаметр, м;

F - площадь поверхности, м2;

f - сечение, м2;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

G - расход воздуха, кг/с;

Н - глубина, м;

h - высота, м;

i - энтальпия, кДж/кг;

j - удельные влаговыделения, кг/(м2×с);

J - влаговыделения, кг/с;

k - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2×°C);

l - длина, м;

L - удельная теплота замерзания воды, Дж/кг (L = 335 кДж/кг);

N - мощность, Вт, кВт;

Р - парциальное давление, МПа;

q - удельные тепловыделения, Вт/м2;

Q - количество теплоты, Вт, кВт;

S - удельная теплота испарения (конденсации) воды, кДж/кг;

R0 - универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль×К) (R0 = 8,314 кДж/(кмоль×К);

Rt- радиус теплового влияния, м;

r - пространственная координата, перпендикулярная оси выработки, м;

Т - температура пород, °С, К;

t - температура воздуха, °С, К;

U - периметр, м;

v - скорость, м/с;

w - влагосодержание пород, %; доли единиц;

х - влагосодержание, кг/кг, г/кг;

у - пространственная координата, направленная вдоль оси выработки, м;

a - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2×°С);

b - коэффициент массоотдачи, кг/(м2×с×МПа);

d - безразмерный радиус теплового влияния;

eш - коэффициент шероховатости поверхности;

h - коэффициент полезного действия;

l - коэффициент теплопроводности, Вт/(м×°С);

lm - коэффициент массопроводности, кг/(м×с×МПа);

v - кинематическая вязкость, м2/с;

ξ - безразмерный радиус (глубина) промерзания;

r - плотность, кг/м3;

s - геотермический градиент, °С/м;

t - время, с, ч;

j - влажность воздуха, %, доли единиц;

ψ - угол наклона выработки, град.;

w - длительность годового периода, с, ч;

kt - коэффициент нестационарного теплообмена, Вт/ (м2×°С);

kагр - коэффициент интенсификации теплообмена при агрегатных переходах влаги;

bt - коэффициент нестационарного массообмена, кг (м2×с×МПа);

Числа подобия

Тепловые:


1. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1.1. Подземное сооружение (ПС) - полость в земной коре, образуемая в результате осуществления подземных горных работ, и предназначенная для выполнения производственных процессов различного вида, хранения материалов, изделий, оборудования, перемещения людей, грузов и т.д.

1.2. Тепловой режим ПС - совокупность термовлажностных параметров воздушной среды (температура воздуха t, влажность воздуха j, влагосодержание воздуха х, теплосодержание воздуха i) и окружающего выработки массива горных пород (температура пород Т, их влагосодержание w).

1.3. ПС с положительной температурой - подземные сооружения, в которых температура воздушной среды поддерживается выше естественной температуры горных пород или ниже ее, но выше 0 °С.

1.4. ПС с отрицательной температурой - подземные сооружения, в которых температура воздушной среды поддерживается ниже 0 °С. Среди ПС с отрицательной температурой выделяются объекты небольшого (до -2, -3 °С), среднего (до -20, -30 °С) и глубокого охлаждения (ниже -30 °С).

1.5. Предэксплуатационный период - длительность повышения или понижения температуры воздуха и горных пород в ПС от естественной или какой-либо иной начальной температуры до температуры, заданной технологическими или гигиеническими условиями данного сооружения.

1.6. Эксплуатационный период - длительность функционирования подземного объекта в режиме, характеризующемся постоянно поддерживаемой температурой и влажностью воздуха, а также температурой поверхности горного массива, окружающего подземные выработки.

1.7. Радиус теплового влияния выработки ПС - расстояние от оси выработки до геометрического места точек в горном массиве с температурой, равной естественной температуре пород.

1.8. Коэффициент нестационарного теплообмена kt - количество тепла, поступающее от горного массива (воздуха) к воздуху (горному массиву) с единицы поверхности выработки при перепаде температур между естественной температурой пород и температурой воздуха в 1 °С.

1.9. Коэффициент нестационарного массообмена (bt - количество влаги, поступающее от горного массива (воздуха) к воздуху (горному массиву) с единицы поверхности выработки в единицу времени при разнице между парциальными давлениями пара в 1 МПа.

2. ВЫБОР ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ТЕПЛОВЫХ РАСЧЕТОВ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ


Возврат к списку
(Нет голосов)

Комментарии (0)


Чтобы оставить комментарий вам необходимо авторизоваться
Самые популярные документы
Новости
Все новости