Устройство для регулирования теплового режима глубоких шахт и рудников Советский патент 1990 года по МПК E21F3/00 

11

7

2Л

in

8 &0 СЈ W

Последние установлены соответственно в патрубках 16 и 18 и впускном канапе 12 воздухоотводящим стволов и имеет запорные приспособления 23 и 24 и вен-- тилятор 27„ Между воздухоохладителем 7 и испарителем 2 размещен аккумулятор, выполненный в виде теплоизолированного резервуара. Использование этого резервуара позволяет изменять ко- JQ личество вырабатываемого холода в течение суток, используя для накопления

холода работу в часы минимальных нагрузок на электростанции, и уменьшать потребление энергии в часы Использование данного устройства обеспечивает возможность применения одного и того же теплообменника по его назначению круглогодично. Это способствует стабилизации процесса теплообмена воздуха с горным массивом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности. Цель - повышение экономичности регулирования теплового режима. Для этого теплообменник 14 выполнен в виде аппарата "воздух-воздух", одна полость которого посредством трубопроводов соединена с каналом 15 подачи наружного воздуха, с впускным каналом 12 воздухоохладителя 7 и с воздухоподающим стволом. Трубопроводы, соединяющие полости теплообменника 14 с воздухоохладителем, имеют патрубки 16 и 18 для сообщения с атмосферой и запорными приспособлениями 17 и 19. Последние установлены соответственно в патрубках 16 и 18 и впускном канале 12 воздухоохладителя. Канал подачи наружного воздуха выполнен с возможностью сообщения с воздухоотводящим стволом и имеет запорные приспособления 23 и 24 и вентилятор 27. Между воздухоохладителем 7 и испарителем 2 размещен аккумулятор, выполненный в виде теплоизолированного резервуара. Использование этого резервуара позволяет изменять количество вырабатываемого холода в течение суток, используя для накопления холода работу в часы минимальных нагрузок на электростанции, и уменьшать потребление энергии в часы "пик". Использование данного устройства обеспечивает возможность применения одного и того же теплообменника по его назначению круглогодично. Это способствует стабилизации процесса теплообмена воздуха с горным массивом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

3

3

Изобретение относится к горной промышленности , а более конкретно к области регулирования микроклимата в глубоких шахтах и рудниках 2

Цель изобретения - повышение экономичности регулирования теплового режима шахт и рудников.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для регулирования 2

теплового режима глубоких шахт и рудников; на фиг о 2 - процесс изменения тепловых параметров обрабатываемого воздуха при движении его по горным выработкам.

Устройство включает холодильную машину, состоящую из компрессора 1, испарителя 2, дросселя 3 и конденсатора 4„ Испаритель 2 посредством сливного трубопровода 5 соединен с емкостью 6 для аккумулирования холода. На линии связи емкости 6 и воздухоохладителя 7 размещен циркуляционный насос 8 о Посредством нагнетательного трубопровода 9 воздухоохладитель 7 связан с испарителем 2 холодильной машины.

-Для регулирования системы хладоно- сителя трубопроводная сеть на нагнетательной стороне насоса 8 снабжена за- порными вентилями 10 и 11 К воздухоохладителю 7 подсоединены впускной 12 и выпускной 13 каналы для подачи воздуха, соединяющие воздухоохладитель 7 с теплообменником 14, который каналом 15 связан с атмосферой. Каналы 12 и 13 снабжены патрубками 16 и 18 с запорными устройствами 17 и 19 для связи с атмосферой в зимний период года. Канал 15 сообщен с вентиляционным стволом шахты посредством канала 20, в котором размещены запорное устройство 21 и вентилятор 22„ На входе воздуха в канал 15 и в воздухоохла4

5

5

0

5

0

5

40

50

55

дитель 7 установлены запорные устройства 23 и 24. Канал 25 для подачи воз- духа из теплообменника 14 в ствол 26 снабжен вентилятором 27. В воздухо- подающей выработке 28 проложен водопровод 29, снабженный оросителями 30.

Устройство работает следующим образом,,

При работе холодильного компрессора 1 теплота перегрева и конденсации хладагента отводится из цикла в конденсаторе 4 системой оборотного водоснабжения. Охлажденный в испарителе 2 хладоноситель по трубопроводу 5 сливают в емкость-аккумулятор 6, откуда его забирают насосом 8 и частично либо полностью подают в воздухоохладитель 7. Отепленный в воздухоохладителе 7 хладоноситель направляют в испаритель 2 для охлаждения. При работе устройства в летний период года запорные устройства 17, 19 и 21 закрыты, а устройства 23 и 24 открыты.Теплый воздух по каналу 15 поступает в первую (теплую) полость теплообмен- |ника 14, где охлаждается (см. фиг.2, процесс 1-2) и по впускному каналу 12 поступает в воздухоохладитель, где охлаждается за счет нагрева хладоноси- теля. При этом из воздуха выпадает большая часть содержащейся, в нем влаги (см. фиг о 2, процесс 2-3). В зависимости от холодопотребности шахты охлаждение воздуха осуществляют в воздухоохладителе 7 до влагосодержа- ния 4-6 г/кг о После воздухоохладителя 7 переохлажденный воздух направляется во вторую полость (полость холодного воздуха) теплообменника 14. Здесь переохлажденный воздух подогревается при постоянном влагосодержании (фиг,2, процесс 3-4). Из теплообменника 14 воздух вентилятором 27 по каналу 25

направляется в шахтный ствол 26. Поскольку невозможно весь воздух, поступающий в ствол, пропустить через устройство, ниже канала 25 смешиваются потоки охлажденного и неохлажденного воздуха (см. фиг о 2, процесс 4-5), в результате чего температура и влагосо- держание охлажденного воздуха несколько повышается,, При движении воздуха воздуха по каналу 20 также направляют

в теплообменник 14, в его теплую полость. Отдавший часть своего тепла исходящий из шахты воздух отводят в атмосферу по патрубку 19 Подогретый

стволу температура его повышается, в результате сжатия струи (фиг.2,про- цесс 5-6), а при движении его по горным выработкам - в результате тепловыделений окружающего горного массива и от других источников (см фиг, 2, процессы 6-7, 8-9, 10-11, 12-13, 14- 15)о Для исключения увлажнения воздуха в стволе и по цепи горных выработок в местах пересечения водоносных горизонтов их стенки по всему периметру гидроизолируют. Когда температура воздуха, подаваемого по выработке, достигнет предельно допустимое значение, ее снижают распылением воды в увлажнителе воздуха 30, установленыJM в горной выработке 28 и подсоединенном к водопроводу 29. При этом влагосодер- жание воздуха увеличивается при постоянном теплосодержании, а температура его понижается (см фиг,, 2, процессы 7-8, 9-10, 11-12, 13-14)о При необходимости увлажнители воздуха, обеспечивающие понижение температуры воздуха устанавливают в лаве вдоль очистного забоя. Температура атмосферного воздуха изменяется в зависимости от состояния погоды, времени суток и времени года В связи с этим изменяется и тепловая нагрузка на холодильную установку. Это позволяет с помощью аккумулятора холода,, каковым является емкость с запасом хладоносителя, накапливать холод в часы наименьшей нагрузки и отдавать его в часы пик„ Наличие аккумулятора холода позволяет уменьшить потребление электроэнергии в часы наибольшего ее потребления и увеличить в часы спада потребления, а такими« являются ночные часы, совпадающие Ло конденсации, рассмотрим как изменя- с минимальной суточной нагрузкой по теплуо При накоплении холода регулирование осуществляют с помощью запорных вентилей 10 и 11„ При общем снижении холодопотребности (переходный период времени года) уменьшают коли- 55 чество вырабатываемого холода

ется количество тепла, отводимого в конденсаторе в обоих случаях. Принимаем, что количество тепла конденсации QK на 20% превышает количество холода Qo, выработанного в холодильной машине, т„е,

В зимний период года, когда температура наружного воздуха ниже +2вС, запорные устройства 3 и 24 перекрывают, а 17, 19 и 21 тп.ры«аюч. Холодильную машину при том о ключают Холодный атмосферный воздух через патрубок 16 направляют с помоцью вентилятора 27 в холодную полость теплообменника 14 о Одновременно вентилятором 22 часть исходящего из шахты

воздуха по каналу 20 также направляют

в теплообменник 14, в его теплую полость. Отдавший часть своего тепла исходящий из шахты воздух отводят в атмосферу по патрубку 19 Подогретый

атмосферный воздух направляют в ствол 26о При э- ом параметры воздуха, поступающего в шахту, поддерживают такими же, как я в летний период года В качестве теплообменника воздух-воздух может быть использован аппарат с тепловыми трубками

Использование предлагаемого технического решения позволит уменьшить затраты на нормализацию температурных

условии в глубоких шахтах и рудниках. Кроме тогЧэ, сокращается количество оборудования, необходимого для размещения в хте„

При ра устройства по способу, чредложе-ному в прототипе, в холодильной машине необходимо вырабатывать тепла на каждый килограмм воздуха (фиг, .,

35

q - Ai

Q-i

М,-2

г0е„ больше, чем в предлагаемом тех- шческом решении на величину предварительного охлаждения воздуха в теплообменнике . Это уменьшение холо- допроизводительности и обеспечивает получение экономического эффектао При осуществлении способа-прототипа и предлагаемого величина потенциала A i ie-4 остается неизменной, а для искусственно выработанного холода в обоих случаях различна Поскольку в прототипе переохлажденный воздух подогревают в теплообменнике, используя тепЛо конденсации, рассмотрим как изменя

ется количество тепла, отводимого в конденсаторе в обоих случаях. Принимаем, что количество тепла конденсации QK на 20% превышает количество холода Qo, выработанного в холодильной машине, т„е,

QK 1,2 Qo Тогда в прототипе

QKP 1,2Qn0p GUU-5+bif-z ) -1,2-GAi4.3

где О - количество обработанного воздуха, кг. Поскольку uij-g

QT G(1,2U4.3 + 1,2b.i,2 -ui,.e ).

В предлагаемом же техническом решенииJ

Q 1,2G - ui.s

Таким образом, в предлагаемом техническом решении обеспечен также и некоторый выигрыш в количестве отводи- j мого тепла конденсации.

Использование предлагаемого устройства позволит реализовать в полной мере преимущества от размещения холодильного оборудования на поверхности 2 за счет использования атмосферного холода „ При этом применение аккумулятора холода, например, в виде резервуара с теплоизолированными стенками, позволит изменять количество вырабаты-2 ваемого холода в течение суток, ис пользуя для накопления холода работу в часы минимальных нагрузок на электростанции и уменьшать потребление энергии в часы

Использование тепла исходящей вентиляционной струи, для обогрева воздуха обеспечивает возможность применения одного и того же теплообменника по его назначению круглогодично, включая периоды, когда холодильную установку отключают 0

Круглогодичная подача воздуха примерно одной и той же температуры в

горные выработки будет способствовать стабилизации процесса теплообмена воздуха с горным массивом, так как горные выработки и, в первую очередь, ствол

j

0

0

;е(,танут играть роль аккумуляторов тепла.

Формула изобретения

10 Устройство для регулирования теплового режима глубоких шахт и рудников, включающее соединенные между собой трубопроводами компрессор, конденсатор, дроссель, испаритель, канал подачи наружного воздуха, воздухоохладитель, имеющий впускной и выпускной каналы и теплообменник, соединенный с воздухоохладителем и воздухоподающим стволом, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности регулирования теплового режима, теплообменник выполнен в виде аппарата воздух - воздух, одна полость которого посредством трубопроводов соединена с каналом подачи наружного воздуха и с впускным каналом воздухоохладителя, а другая полость - с выпускным каналом воздухоохладителя и с воздухоподающим стволом, при этом трубопроводы, соединяющие полости теплообменника с воздухоохладителем снабжены патрубками для сообщения с атмосферой и запорными приспособлениями, установленными в указанных патрубках и впускном канале воздухоохладителя, а канал подачи наружного воздуха выполнен с возможностью сообщения с воздухоотво- дящим стволом и снабжен запорными при- способлениями и вентилятором

15

Фиг. 2