Устройство для охлаждения воздуха в горных выработках Советский патент 1985 года по МПК E21F3/00 

1 Изобретение относится к холодильной технике, а более конкретно к устройству холодильников, работаюпрях на эффект разделения энергии во вра потоке и предназначенных дл охлаждения вентиляционного воздуха при проветривании горных выработок. Известен вентиляционный воздухоохладитель, содержащий осевой вентилятор с электродвигателем, за кото рым размещен спрямляющий дппарат, и теплообменник, расположенный за спрямлякицим аппаратом вентилятора и охлаждаемый холодной водой, подавае мой с помощью шлангов от передвижного кондиционера м . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для охлаждения воздуха в горных выработках, включающее цилиндрический корпус с выпускным и впускным отверстия ми, имеющий внутренние стенки и вентилятор, размещенный у впускного отверстия 2 . Недостатком известного устройств является низкая эффективность и эко номичность охлаждения воздуха. Цель изобретения заключается в повышении эффективности и экономичности охлаждения воздуха за счет осуществления процесса передачи теп ла от приосевых слоев к периферийны и отвода его водой. Указанная цель достигается тем, что устройство для охлаждения возду ха в горных выработках, включающее цилиндрический корпус с впускным и выпускным отверстиями, имеющий внут ренние стенки,и вентилятор, размещенный , у впускного отверстия, снабжено завихрителем с лопатками, уста новленным непосредственно за вентилятором, коллектором с тангенциальной водоподводящей щелью и водоуловителем со спрямляющим аппаратом, причем лопатки завихрителя выполнен с переменным углом закрутки, увеличивающимся к внутренней стенке цилиндрического корпуса, а водоуловитель со спрямляющим аппаратом разме щен на расстоянии 8-12 диаметров корпуса от завихрителя. На фиг,1 изображено предлагаемое устройство, общий вид, в разрезе; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1. Устройство для охлаждения воздуха в горных выработках содержит, ии92линдрический корпус 1 с расположенным в нем осевым вентилятором 2, непосредственно за рабочим колесом которого размещен завихритель 3 с лопатками 4, выполненными с переменным по их длине углом закрутки, увеличивающимся от центра к периферии, и обтекателем 5. На расстоянии 8-12 диаметров корпуса 1 от завихрителя 3 установлен водоуловитель 6 со спрямляющим аппаратом 7. Непосредственно за завихрителем 3 установлен коллектор 8 с тангенциальной водоподакнцей щелью 9, Устройство для охлаждения воздуха в горных выработках работает следующим образом. Теплый воздух из горной выработки под действием разрежения, создаваемого рабочим колесом осевого вентилятора 2, поступает в цилиндрический корпус 1. Предварительно закрученный рабочим колесом вентилятора воздушный поток подается непосредственно в завихритель 3, криволинейными лопатками 4 которого формируется свободно вращающийся вихревой поток с тангенциальной скоростью, увеличивающейся от центра к периферии по закону .const (где U - тангенциальная скорость на К),и одновременно перемещающийся вдоль оси корпуса 1. Движущийся поток характеризуется термодинамической температурой (т.), т.е. темпер-атурой, которую показывает термометр, движущийся вместе с потоком, и температурой торможения (Тд|, а значит заторможенного неподвижного потока, которые связаны меж- ДУ собой зависимостью где W - скорость движения потока, м/с; Ср -теплоемкость воздуха, Дж/кг. Для неподвижного воздуха ,. Так как скорость периферийных слоев вращающегося потока, прилегающих к внутренней стенке корпуса, больше скорости слоев, находящихся у его оси, то температура торможения их выше температуры торможения приосевых слоев и начальной температуры воздуха в горной-выработке. Вследствие этого, несмотря на то, что температура воды 3 в шахтном технологическом-трубопров де, из которого она подается через коллектор 8 и тангенциальную щель 9 на внутреннюю стенку Цилиндрическог корпуса 1, практически равна температуре воздуха в.горной выработке, в предлагаемом устройстве происходи передача тепла от враща1бщегося пото ка воздуха слою воды, удерживающейс на внутренней стенке корпуса под действием центробежных сил и перемещаищейся одновременно с потоком воздуха вдоль его оси. Теплая вода отделяется от воздушного потока водоотделителем 6 и отводится за пред лы рабочего участка горной выработки, а охлажденный воздух, пройдя спрямляющий аппарат 7, в котором устраняется его вращательное движение, поступает по вентиляционному трубопроводу в забой. При этом также происходит отвод тепла от вентиляционного воздуха, обусловленного потерями энергии в электродвигателе 09 и рабочем колесе осевого вентилятора 2. Выполнение лопаток завихрителя с переменным по их длине углом закрутки, увеличивающимся от центра к периферии, обеспечивает процесс перестройки поля скоростей свободно вращакядегося воздушного потока, при котором периферийные слои имеют температуру торможения выше начальной, а центральные слои - ниже начальной, что позволяет охлаждать периферийные слои водой с температурой, равной начальной температуре воздуха. Установка завихрителя непосредственно за рабочим колесом осевого вентилятора позволяет использовать энергию рабочего колеса вентилятора, затрачиваемую на закручивание воздушного потока, а установка водоуловителя на расстоянии 8-12 диаметров корпуса от завихрителя позволяет охлаждать воздух с наименьшими затратами экер- гии.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАВДЕНИЯ ВОЗДУХА В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ, включающее цилиндрический корпус с впускным и выпускным отверстиями,имеющий внутрен ние стенки,и вентилятор,размещенный у 4 «I впускного отверстия, о т л и ч а ю щ е- е с я тем, что, с целью повышения эффективности и экономичности охлаждения воздуха на счет осуществления процесса передачи тепла от приосевых слоев к периферийным и отвода -его водойj оно снабжено завихрителем с лопатками, установленным непосредственно за вентилятором, коллектором с тангенциальной водопроводящей щелью и водоуловителем со спрямляющим аппаратом, причем лопатки завихрителя выполнены с переменным углом закрутки, увеличивающимся к внутренней стенке цилиндрического корпуса, а водоуловитель со спрямляющим аппаратом размещен на расстоянии 8 - 12 диаметров корпуса от завихрителя.