Zgryźliwość kojarzy mi się z radością, która źle skończyła.
Współczynnik wyrównania temp. „a”-jest zmienny i zależy od wsp. przewodzenia ciepła ,gęstości przestrzennej i właściwej pojemności cieplnej „c”
Stopień geotermiczny- liczba metrów o jaką temp. wzrasta o 1 stopień .Zależny jest od przewodności cieplnej skał.
Współczynnik przewodzenia ciepła „”-ma określoną wartość w danym stanie termicznym skały i jest fizycznym jej parametrem , charakteryzującym zdolność przewodzenia ciepła/wyrażającą całkowity strumień przewodzenia ciepła przez jednostkę powierzchni skały, o jednostkowej długości przy jednostkowej różnicy temp. między dwoma ściankami ograniczającymi skałę. Wartość „”zmienia się w zależności od rodzaju skały i głębokości zalegania.
Przewodzenie ciepła-podczas przewodzenia ciepła natężenie strumienia cieplnego jest proporcjonalne do spadku temp. mierzonego w kierunku przepływu ciepła. Sformułowanie to stanowi prawo Fouriera,
gdzie: wielkość dT/dX ,zwana gradientem temp., jest miarą spadku temp. w kierunku przepływu ciepła.
-współczynnik proporcjonalności (wsp. przewodzenia ciepła albo przewodnością cieplną)
Pyt.14. Wpływ zmian temperatury powietrza atmosferycznego na temperaturę powietrza na podszybiach szybów wdechowych
Do przewietrzania kopalni korzysta się z powietrza atmosferycznego, którego parametry ulegają znacznym wahaniom w ciągu roku. Sezonowe (dobowe, miesięczne, roczne) zmiany temperatury powietrza wpływającego do szybu znacznie komplikują proces wymiany ciepła między skałami i powietrzem, tworząc pulsacje temperatury powietrza i skał [4].
Do określenia zmian temperatury powietrza, jakie zachodzą podczas przepływu powietrza wzdłuż wyrobiska kopalnianego, większość metod prognozowania korzysta z różniczkowego równania energii. W celu jego rozwiązania zakłada się, że temperatura powietrza zależy od jednej współrzędnej bieżącej i nie zmienia się w przekroju poprzecznym wyrobiska. Ponadto zakłada się, że strumień masy powietrza przepływającego wyrobiskiem jest stały i pomija się zmiany energii kinetycznej wzdłwiż osi wyrobiska. Przyjmuje się jednorodność górotworu i niezmienność wszystkich parametrów w czasie. Dotyczy to zwłaszcza niezmienności temperatury powietrza na początku wyrobiska (na wlocie do kopalni). Dlatego też wyniki prognozy odnoszą się jedynie do przyjętych w niej parametrów powietrza na wlocie do kopalni, a podawane przez autorów zależności pozwalają określić średnią temperaturę powietrza. Jeżeli temperatura powietrza na wlocie do kopalni będzie się zmieniać, należy dodatkowo wyznaczać sezonową jej odchyłkę.
Zazwyczaj w wyrobiskach górniczych powinno się prognozować warunki klimatyczne dla okresu letniego. Przyjęcie temperatury lipca jako temperatury powietrza wpływającego do kopalni - przy założeniu, że parametry te występują przez cały czas istnienia wyrobiska - spowoduje zawyżenie prognozowanej temperatury w wyrobiskach górniczych. Należy zatem prognozować temperaturę powietrza w kopalni z uwzględnieniem średniej wieloletniej temperatury na powierzchni [6] i dodatkowo wyznaczać amplitudę sezonowych odchyłek temperatury przenoszonych wzdłuż dróg przepływu powietrza.
Drogi powietrza świeżego w kopalni stanowią swego rodzaju akumulator ciepła. Ciepłe powietrze wchodzące latem do kopalni ogrzewa skały chłodząc się. Zimą natomiast powietrze chłodzi skały odbierając od nich ciepło [2]. Skały otaczające wyrobisko, biorące udział w tych procesach, noszą wg. [16] nazwę "strefy (warstwy) wyrównującej temperaturę", a wg. [2] nazwę "regeneratora ciepła". Grubość tej warstwy w zależności od rodzaju skał sięga od kilku do kilkunastu metrów w głąb górotworu. Zasięg strefy wyrównującej wahania temperatury zależy natomiast głównie od ilości przepływającego powietrza. Dla płytkich kopalń, przewietrzanych dużymi ilościami powietrza może ona sięgać nawet do szybów wydechowych [16]. W głębokich, gorących kopalniach strefa ta obejmuje zazwyczaj grupowe prądy powietrza świeżego i sięga do miejsca, do którego następuje obniżanie temperatury ciepłego powietrza płynącego w lecie od szybów wdechowych. Od tego miejsca temperatura skał jest stale wyższa od temperatury powietrza i ogrzewa się ono od skał wzdłuż drogi jego przepływu.
Wartości temperatur powietrza w kopalni zależą jednak głównie od temperatury powietrza na wlocie do szybu. Zgodnie z przepisami temperatura powietrza wpływającego do kopalni nie powinna być niższa niż +2 °C. Stosowana metoda prognozowania temperatury powietrza w wyrobiskach górniczych pozwala prognozować temperaturę średnią (średnioroczną) powietrza.
Pytanie 15Określenie współczynników interweniujących w metodzie J. Vossa prognozowania temperatury
Metoda prognozowania J. Vossa wymaga znajomości trzech dla niej specyficznych współczynników. Są to współczynnik ciepła konwekcyjnego , ekwiwalentny współczynnik przewodzenia ciepła w wilgotnym górotworze oraz współczynnik określający jaka część mocy maszyn idzie na podwyższenie temperatury mierzonej termometrem suchym. Współczynniki te można wyznaczyć w oparciu o pomiary kopalniane.
1. Wyznaczanie współczynnika ciepła konwekcyjnego
Współczynnik ciepła konwekcyjnego określa jaka część ciepła dopływającego z górotworu do powietrza idzie na podwyższenie temperatury na termometrze suchym. Chcąc wyznaczyć współczynnik ciepła konwekcyjnego przeprowadza się pomiary parametrów powietrza na początku i końcu wyrobiska kopalnianego. Mając pomierzoną temperaturę powietrza termometrem suchym i wilgotnym , oraz ciśnienie statyczne, bezwzględne powietrza na początku i końcu wyrobiska i współczynnik ten można obliczyć z zależności
(1)
gdzie:
- odpowiednio temperatura mierzona termometrem suchym na początku i końcu
wyrobiska, °C,
- ciepło parowania wody w temperaturze 0 °C; = 2500000 J/kg,
- pojemność cieplna pary wodnej pod stałym ciśnieniem; =1927 J/(kgK),
- odpowiednio stopień zawilżenia powietrza na początku i końcu wyrobiska, kg/kg,
przy czym
(2)
- ciśnienie cząstkowe pary wodnej, Pa.
Ciśnienie cząstkowe pary wodnej dla przekroju dopływu (d) i wypływu (w) można obliczyć z przybliżonego wzoru w postaci
(3)
W oparciu o zależność (1) można wyznaczyć współczynnik ciepła konwekcyjnego dla każdego wyrobiska (bocznicy) sieci wentylacyjnej.
2. Wyznaczanie ekwiwalentnego współczynnika przewodzenia ciepła w wilgotnym górotworze.
Po wyznaczeniu współczynnika można przystąpić do obliczenia współczynnika oraz liczby Kirpiczewa, przy czym dokonuje się tego metodą iteracyjną. W metodzie tej przyjmujemy w przybliżeniu zerowym wartość współczynnika równą współczynnikowi przewodzenia ciepła , którego wartość dla danego typu skał, wyznaczoną laboratoryjnie, dobiera się np. w oparciu o dane literaturowe. Znając zerowe przybliżenie współczynnika
(4)
obliczamy zerowe przybliżenie ekwiwalentnego współczynnika wyrównywania temperatury
(5)
gdzie:
- pojemność cieplna skał, J/(kgK),
- gęstość pozorna skał, kg/m3,
- średni współczynnik przewodzenia ciepła dla skał otaczających wyrobisko, W/ (mK).
Następnie wyznacza się zerowe przybliżenie liczby Fouriera i liczby Biota ze wzorów
(6)
(7)
gdzie:
- czas przewietrzania wyrobiska, s,
- współczynnik wnikania ciepła z górotworu, W/(m2K), przy czym dla wyrobisk chodnikowych może on być wyznaczony z przybliżonego wzoru
(8)
Po obliczeniu zerowego przybliżenia liczb i wyznacza się zerowe przybliżenie liczby Kirpiczewa korzystając np. z zależności empirycznych. Mając zerowe przybliżenie liczby Kirpiczewa oblicza się pierwsze przybliżenie ekwiwalentnego współczynnika przewodzenia ciepła z zależności
(9)
gdzie:
i - oznacza numer iteracji.
Współczynnik i liczbę Kirpiczewa wyznacza się iteracyjnie tak długo, aż spełniona będzie nierówność
(10)
Po zakończeniu procesu iteracyjnego otrzymamy wartości współczynników i dla badanego wyrobiska. Chcąc uzyskać wartości współczynników i , które będzie można wykorzystywać przy prognozowaniu temperatury powietrza np. w wyrobiskach kopalń LGOM, współczynniki te wyznacza się dla większej liczby wyrobisk. Następnie, po analizie uzyskanych wartości współczynników, dzieli się wyrobiska na grupy (klasy), dla których wartości wyznaczonych współczynników wykazują małe zróżnicowanie. Do obliczeń prognostycznych przyjmuje się uśrednione wartości współczynników i dla odpowiednich grup wyrobisk.
3. Wyznaczenie współczynnika
Dla wyrobisk, w których występują dodatkowe źródła ciepła konieczne jest ponadto wyznaczenie współczynnika , określającego jaka część ciepła z tych źródeł wpływa na podwyższenie temperatury powietrza mierzonej termometrem suchym...