Способ охлаждения газовоздушных потоков в горных выработках при тушении подземных пожаров Советский патент 1991 года по МПК E21F5/00 

Изобретение относится к горному делу, а именно к средствам тушения пожаров в шахтах, рудниках, тоннелях.

Цель изобретения - повышение эф- .фективности процесса охлаждения газо- воэдушных потоков при тушении подземных пожаров.

На чертеже показана примципиапь- ная схема осуществления способа.

При возникновении пожара в горных выработках часть горной выработки, где возник пожар , разбивается на зоны длиной L, определяемой горнотехническими условиями горной выработки (Н, Vr) и типом используемого распыляющего насадка (VK, d«). В начале каждой зоны устанавливается распыляющий насадок 3 и соединяется трубопроводом 2 с

иотемой 1 потами воды Jo-мня Т зонь one тпия Ki-кдого наеадкj онре i тие-и i ; cлeд |лщЈ т о математического выражения

I 9,45 - 0,213v, - 112,5 - 7,04vr + 1,ч5Н + 93 106dV 0,19К J 0,86 loVKdK+ 0 - 15,8 vlO dKvr- 3,06 OclHH + 0,634vrH, U) где vK,vr - H nininqn скорость капель

и скорость i па, м/с; d| диметр капелп, м; Н RHCOTI горной выработки,

М

9,45; -0,2i1,

2,5 103; 7,04, 1,45;

О

О , 1 )

19з

-15,8 iO -3,06 10

ЧРСКИО ко Фг чнчо нтн,

0,86- 0,0716; , 0,634 мпири ч и i нв лощи L ьпи

ТНИР i тнь i UIN и II ip i ттч орог

I

/м,

ОО И С

/

I 1

м,

имен тир (j 3--1 Т i i ; б /р v с f / /г /мs г Ч

Пр i r i тс ое п i 1чч ш ды па 4 AI ч ри ti н ч N тип HI lit ipi гт дрма i.e EJ i} abejie -г i i r нь о тжцтетсн то rib к i а чо in н го, проиицшиг чорез факе i ирг ( i,( ч чы, i к 1пли РОДЫ, ее пи они i n i in i поток 1аза, осаЖ ic нт т оч Bf-indfici ки на чзгтк

,, ЧС Й I , Д 1МЧР Т«ЦОЙ НИ

Вола,, 1ема i н гюс лсдующей оьс г чр расход етсч ня тх i i л ;ение нсосев ти не чши/i я i япгп) ще1, щеи °OiiH.

Rbipi °H4( (1) тля оппепет спия пли ы тоны I и f но j икнцим ошаэор.

т )6i tii r i ie м ььосгь тик5 че 1Ь Р г ч; но i )ь 160 i ке завьои г о г корости НРНТНППЦИ1Н iro no i эка ь н члпнои f pof ги, т-оюрон кап in ЕЯЫ leiim и на UVT дитметра напечь, темпера гупм и к юль, э г оты выраоотки, в которой усхановпен часадок,

зави hMOciv описывается системой п ijji рс нцн Л1 чих рагнении Computer and chemical Engineering 1982, т. 6, Р т, .57 263) вида

dvz

dt

(2)

BdKp,

( Г PC - Pr dr

, л

PVSdKp,,

рт т капель, равна

м/о;

t н Я кап in , с ,

, 2

м /

VB- горизонт int на) и вертикальна i составтяющче относите 1ьнои с оросги, м/с;

P капель и газа,

кг /м ; ц - ускорение свободн)го ладе

i.

d

НИЯ, М/С

диаме р капепь, м, коэффицонт сопротинлен 1Я, определяемпи по э1 пиршес кой Лормуле

4 R

24(U

(3)

(

е VV/V

число Реинольдса, б/р;

коэффициент динамической

пн «кос и и с i i 1,иЛ(Ъеренциррр янил fbi ни i (2) в;-пожаты дня Т.Р )ч т } ооод ii i г по 1ета г i i ncive как функции г

i.

а0

а,-,

о

а,

к

Г

) -аД

V I

) У

-0

Чи

nv ь, пройденный каплей по вместе выр ботчи, м , пройданчпй каплей по

тине яырябогкн

м,

время движения капли, с;

скорость вплета капли из на

сздкч, м/с;

скорость газового потока,

и/с,

коэгЫЪи иегти численно р т

чые

-Л

ff)JV

9

g(M/L. ) ;

5

0

d2k p/

0 ютным условием эффективного ис пт ib 1с ния воды для охлаждения газа 7впчется требование об исключении тет лгм iceюЬмена между капля ш двух со- -°дних тон, Чгобы удовлетворялось это гребсвание необходимо из уравнения (О определить время Г, за ко опое f ГООЙТ,РТ гл гг , { 1вный ысс те Н JO в рабогки а °атем из ртвьг

bi г) определить pic стояние3 L ко

ОР оиде г Kc4i Di а о дл те вь раб )гки i к i энное вр(М1 ITI PJ i i T(я в Ki4pf тве исходи л дчт

10

расчета длины каждой зоны в горной выработке, по которой движутся пожарные газы.

Так как время t не может быть получено из выражения (5) в явном виде, применение зависимостей (4) и (5) для практических расчетов вызывает трудности. Поэтому с использованием ЭВМ получено совместное решение уравнений (4) и (5) в виде L Lf(H) , удобном для практического использования в диапазоне изменения параметров: скорости вентиляционного потока 1-5 м/с, скорости распыленных капель 10-45 м/с, 15 ся следующим факелом, диаметра капель 100-500 мкм, высота горной выработки 2-3 м, температуры газового потока 100 - 1000 С, температуры воды 15-40 С. В результате математической обработки результатов численного моделирования получено вы ражение (1) для определения длины зо ны охлаждения.

давлении в трубопрово эшелон капель со сред капель d к 420 мкм и vk 18 м/с.

Определяют длину к L 9,45-0,213-18 - + 7,04-2 + 1 ,45-4 + 1 - 0,191-2 + 0,8648М8-4 - 15,8-0,42-2 + 0,634 -2 -4 7,4 м.

Таким образом, нас ваются через 7,4 м и факела, равная 7,4 м,

Формула изо

20

Способ охлаждения потоков в горных выра нии подземных пожаров деление горной вырабо дачу в начале каждой по ходу движения потока, отличаю п-о, : целью повышени процесса охлаждения г токов при тушении под длину L каждой зоны о трмчтигческого выражен

Ввиду того, что длина зоны, равная L, определяется из выражения (1) с учетом горнотехнических условий (Н, vr) и типа разбрызгивающих устройств (VK, d K) э пегтоны распыленной воды не перекрывают друг друга, т.е. между ними не происходит .гппообмен. Исключение из общего теплового багинса доли тепла, отбираемой при контакте капель ДВУХ смежных зон, позволяет соответственно увеличить дтю тепла, которую капля воспринимает от газа, что в конечном счете приводит к снижению его температуры в среднем на 20-25% по сравнению с известным способом .

Пример. Пожар возник в горное выработке высотой Н 4 м, скорость вентиляционном струи vr 2 м/с. Применяют наибопее часто используемые для создания водяных завес в шахте винтовые оросители типа УЛК-2 с проходным диаметром 9 мм, которые при

0

5 ся следующим факелом,

давлении в трубопроводе 2 а т создает эшелон капель со средним диаметром капель d к 420 мкм и скорость капель vk 18 м/с.

Определяют длину каждой зоны L 9,45-0,213-18 - 12,,42 + + 7,04-2 + 1 ,45-4 + 193-0,42Е - - 0,191-2 + 0,86480,42 + 0,0716 М8-4 - 15,8-0,42-2 3,06-0,42-4 + 0,634 -2 -4 7,4 м.

Таким образом, насадки устанавливаются через 7,4 м и зона создания факела, равная 7,4 м, не перекрывается следующим факелом,

Формула изобретения

ся следующим факелом,

Способ охлаждения газовоздушных потоков в горных выработках при тушении подземных пожаров, вктг дающий разделение горной выработк-; на зоны и подачу в начале каждой зоно распыленной по ходу движения г .зороздушного потока, отличающийся тем, п-о, : целью повышения эффективности процесса охлаждения газовоздушных го- токов при тушении подземных пожаров, длину L каждой зоны определяют из ма- трмчтигческого выражения

J

+

L 9,45 - 0,213vA - 112,5 + 7,04vr + 1 ,45H + 193-106d 10 d

к

-0,191v + 0,86«lOJv j + 0,0716vJrH-15,840 dKvr - 3,06 10 dkH + + 0,634vrH,

где VK ,vr - начальная скорость капель и скорость газовоздушного потока, м/с; о )(- диаметр капель, м; Н - высота горной выработки,

Mi19 45м, -0,213с, -112, 7,04с,

1,45; 93106 1/м, -191 CZ/M, 0,86 НО3 с/м, 0,0716 с/м, -15,8-10 с/м, -3,06-10 1/м, 0,634 с/м - эмпирические коэффициенты, учитывающие влияние единичных и парных факторов.

Изобретение относится к пожарной технике и может быть использовано для тушения пожаров. Целью изобретения является повышение эффективности процесса охлаждения газовоздушных потоков в горных выработках при тушении подземных пожаров за счет рационального использования воды. Способ включает разделение горной ьыработки на зоны и подачу в начале каждой зоны распыленной воды по ходу движения газовоздушного потока, причем длину каждой зоны определяют из выражения L 9,45 - 0,213 VK - 112 5-10Jd + +7,04vr ,-Н,45H + I93.l06dj|-0;l91v;Ч - 0,86-103vKdl +0,07l6v((H - 15,8 xlO3 -- 3,06 10SdKH + 0,634vrH, где L -.длина каждой зоны, м; vK,vr- начальная скорость капель и скорость газового потока, м/с; d « - диаметр капель , м; Н - высота горной выработки, м. Ввиду того, что L определяется с учетом горнотехнических условий (Н, vr) и типа разбрызгивающих устройств (VK, dK), факелы распыленной воды не перекрывают друг друга, т.е. между ними не происходит теплообмен. Исключение из общего теплового баланса доли тепла, отбираемого при контакте капель двух смежных зон, позволило увеличить долю тепла, которую капля воспринимает от газа, что приводит к снижению температуры в среднем на 20-25Х. 1 ил. г л ND J J Ю