Методические указания По выполнению расчетной практической работы «Проектирование калориферных установок»

Департамент образования и науки Кемеровской области государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования Ленинск – Кузнецкий горнотехнический техникум Юридический адрес:652500, Кемеровская область, г.. Ленинск-Кузнецкий ул. Энгельса, дом 6. Тел. 8(384-56)3-36-82 e-mail:[email protected] сайт:htt://lkgtk2009.narod.ru http://rosmetod.ru/act/users/sendcompetition Ленинск-Кузнецкий 2014 год ПМ. 01 Организация технического обслуживания и ремонта электрического и электромеханического оборудования МДК.01.03 Электрическое и электромеханическое оборудование Тема 3.4 Шахтные стационарные установки Методические указания По выполнению расчетной практической работы «Проектирование калориферных установок» Составлена в соответствии с рабочей программой для специальностей 13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям) 21.02.17- Подземная разработка угольных месторождений. Автор: Васильченко Леонид Александрович – преподаватель спец. дисциплин государственного образовательного учреждения среднего профессионального образования Ленинск-Кузнецкого горнотехнического техникума. Рецензент: Булдаков Виктор Фёдорович - преподаватель спец. дисциплин государственного образовательного учреждения среднего профессионального образования Ленинск-Кузнецкого горнотехнического техникума, высшей категории. Содержание стр. Введение 4 Методические указания по выполнению самостоятельной работы 5 Алгоритм расчета калориферной установки 8 Практическая работа 10 Приложения 13 Заключение 16 Литература 17 Введение Безопасность ведения горных работ, производительность труда и комфортные условия работы шахтеров зависят от бесперебойного снабжения воздухом подземных выработок. Проветривание горных выработок должно производиться непрерывно действующими вентиляторами, установленными на поверхности у устья герметически закрытых стволов, штолен, шурфов. Вентиляторные установки на поверхности шахт и рудников согласно ПБ в угольных шахтах разделяются на главные и вспомогательные. В шахтах для проветривания тупиковых забоев применяются вентиляторы местного проветривания. К главным установкам относятся стационарные вентиляторные установки , обслуживающие всю шахту в целом или ее часть. Основными типами вентиляторных установок главного проветривания являются центробежные и осевые вентиляторы, отвечающие требованиям эксплуатации шахт и рудников. Вентиляторы главного проветривания являются наиболее производительными по транспортированию воздуха в шахту и энергоемкими установками. Так, на тонну добытого полезного ископаемого подается 4-6т.воздуха и ежегодно расходуется 5-6 млрд. кВт*ч электроэнергии. 1. Методические указания по выполнению самостоятельной работы Даннаяработапредназначена для получения навыков расчета калориферных установок студентами. Воздух, поступающий в шахту, зимой необходимо подогревать, чтобы не допустить образования льда от капежа в стволе, предохранить крепление и оборудование ствола от вредного влияния периодического обмерзания и оттаивания, предохранить рабочих от простуды при подъёме и спуске по стволу. Для подогрева воздуха применяются калориферы, обогреваемые обычным паром. Используются два типа калориферных установок: с перемешиванием горячего и холодного воздуха в стволе и с перемешиванием – до поступления в ствол. При первом типе калориферной установки воздуха, нагретым калорифером до 70 градусов, нагревается по каналу, проложенному в земле, калориферным вентилятором в ствол шахты, где смешивается с воздухом, поступающим из атмосферы, причём температура смеси воздуха .должна не менее Рис.1 + 2 градусов Калориферная установка соединяется со стволом шахты каналом. В местах выхода канала в ствол уклон канала увеличивается до 10 град. во избежание выбивания струи горячего воздуха на поверхность. Первый тип калориферной установки не обеспечивает равномерного распределения нагретого воздуха в стволе, не позволяет обогревать примыкающие к стволу помещения техкомплекса и полностью автоматизировать установку. Второй тип калориферной установки не имеет перечисленных недостатков. Воздух через жалюзи всасывающей будки 1 поступает к вентилятору 2, который подаёт его через диффузор 3 на калориферы 4. Нагретый в калориферах воздух в камере 5 смешивается с основным потоком холодного воздуха, поступающего из воздухозаборной будки 6. Смесь воздуха по каналу 7 поступает в ствол. Вентилятор приводится во вращение двигателем8. Перестановка ляд 9 и 10 осуществляется лебёдкой 11. Пар в Рис.2 калориферы подается по паропроводу12. Ляды – для регулирования подачи нагретого воздуха На шахтах наибольшее применение имеют пластичные калориферы, собранные из калориферных элементов (рис.3). Элемент состоит из трубок 1, развальцованных концами в коллекторы 2 и снабженных для увеличения поверхности нагрева пластинками 3, насаженными на расстоянии 5 мм друг от друга. Коллекторы имеют патрубки 4 для прохода пара. Пар протекает внутрь трубок от коллектора к коллектору, воздух омывает наружные поверхности трубок и пластинки. Калориферы изготавливают четырех моделей СМ – самая малая, М – малая, С – средняя, Б – большая. Рис.3 В зависимости от способа подачи подогретого воздуха калориферные установки могут быть безвентиляторные (рис 4) и с нагнетательными вентиляторами (рис 5) А-А Рис. 4 Подогретый воздух нагнетательным вентилятором от калориферной установки (рис.5) подается в ствол по специальному бетонному или кирпичному каналу проложенному с уклоном на глубине 1.5-2.0 метра от поверхности земли. Для лучшего перемешивания подогретого воздуха с холодным канал от калориферной установки прокладывают в тангенциальном по отношению к стволу направлении. (Рис. 5) Воздух, всасываемый вентилятором 1 через приточное окно 2, прогоняется через калориферы3, где нагревается паром, подаваемым по трубе4 от котельной. Нагретый до +60/70оС воздух по каналу5 поступает в ствол6, где смешивается с атмосферным воздухом. Конденсат из калорифера отводится по трубе7. Наибольшее распространение для обогрева стволов шахт получили пластинчатые калориферы. Секция такого калорифера состоит из трубок , развальцованных концами в коллекторы и пластин служащих для увеличения поверхности нагрева. Пар подводится по патрубкам коллекторов калориферов. Наружные поверхности трубок по которым протекает пар омываются воздухом,. Секция калорифера могут быть легко соединены для образования калориферов с требуемой поверхностью нагрева. Секции калорифера могут иметь параллельное и последовательное соединение. При параллельном соединении увеличивается пропускная способность калорифера, а при последовательном – температура и сопротивление. Выбирают калорифер по требуемой поверхности нагрева при его наименьшем весе и сопротивлении. 2. Алгоритм расчета калориферной установки Практическая работа Тема: «Расчет калориферной установки» Цели: Образовательные:-развивать умение самостоятельно конструировать способ деятельности; Развивающие:- формировать самостоятельность и умение обобщать изученное; Воспитательные:- формировать интерес к выбранной профессии. Задачи: развивать умение самостоятельно решать задачи. Оборудование: методические указания; учебная литература; интернет -ресурсы. Время выполнения практической работы: 90 минут Задание. Произвести расчет калориферной установки . Инструкция по выполнению: -Изучить материал; -Выбрать данные для расчета; -Произвести расчет; -Сделать вывод и записать в отчет -Ответить на контрольные вопросы. Ход работы: -Ознакомиться с инструкцией по выполнению практической работы; -Оформить отчет указав тему и цель практической работы; -Ответить в письменной форме на контрольные вопросы -Сделать вывод по выполненной работе. Алгоритм выполнения расчета: Подбор пластинчатых паровых калориферов. Количество воздуха подогреваемого в калориферной установке Gк.у.=γ*Q*60*, кг/ч. (1) Где γ- удельный вес воздуха, кг/м3; Q-количество воздуха поступающего в шахту, м3/мин; tcм- температура смеси воздуха в стволе; tнар- температура наружного воздуха; tк.у.- температура воздуха подогретого в калориферной установке. Количество тепла для подогрева воздуха в калориферной установке: Qк.у.=cp*Gк.у.(tк.у.-tнар), ккал/ч, (2) Где ср= 0.24- теплоемкость воздуха при постоянном давлении, ккал/кг*град. Суммарное живое сечение калориферов F к= , м2, (3) Где - средняя скорость воздуха в живом сечении калориферов, м/сек. При суммарном живом сечении Fk , большем живого сечения одного калорифера, fk, применяется параллельное соединения нескольких калориферов выбранной модели.(табл 1 приложение) nk=(4) Подбор калориферного вентилятора Количество воздуха подаваемого вентилятором, Qв=*(1+), м3/мин, (5) Где γ0- удельный вес воздуха при 00 и 760 мм рт. Ст. , кг/м3 t-температураtнар или tк.у. в зависимости от установки вентилятора перед калориферами (нагнетание) или после них (всасывание) Сопротивление пластинчатых калориферов движению воздуха h= 1.50* 0.150 *()1.74мм вод. ст, (6) где 1.50- коэффициент неучтенных сопротивлений; ϑ- средняя скорость воздуха, м/сек; γ- средний удельный вес воздуха tcp=, кг/м3 (7) γ= γ0 (8) По полученным Qв и h подбираем калориферный вентилятор и двигатель к нему Мощность на валу двигателя для вентиляторной установки: N= Где Q- производительность м3/сек Н- давление кг/м2 - к.п.д. передач 3. Практическая работа Задание 1. Подобрать калориферную установку шахты при количестве поступающего в шахту воздуха Q=3000 м3/мин, температуре смеси воздуха в стволе tсм= +20С, наружного воздуха tнар= -250С, подогретого в калориферах воздуха tк.у. =+700С. Решение: Количество воздуха подогреваемого в калориферной установке согласно формуле (1) Gк.у.=γ*Q*60*= 1.284*3000*60* = 65 700 кг/ч. (1) Где γ- удельный вес воздуха, кг/м3; Q-количество воздуха поступающего в шахту, м3/мин; tcм- температура смеси воздуха в стволе; tнар- температура наружного воздуха; tк.у.- температура воздуха подогретого в калориферной установке. Количество тепла для подогрева воздуха в калориферной установке по формуле (2): Qк.у.=cp*Gк.у.(tк.у.-tнар)= 0.24*65700(70+25)= 1497960, ккал/ч, (2) Где ср= 0.24- теплоемкость воздуха при постоянном давлении, ккал/кг*град. Суммарное живое сечение калориферов при = 8м/с (согласно формуле 3) F к= ,== 2, 21м2, (3) Где - средняя скорость воздуха в живом сечении калориферов, м/сек. Принимаем к установке калориферы модель Б4 с живым сечением калорифераfk=0.252 м2и поверхностью нагрева Нк=30м2 (табл.1 приложение) Для установки потребуется параллельное соединение (согласно формуле 4) nk=== 10 калориферных секций (4) Производительность калориферного вентилятора (согласно формуле 5) При работе на нагнетание воздуха в калорифере Qв=*(1+), = (1+= 770 м3/мин, (5) При работе на всасывание Qв=*(1+), = (1+= 1064 м3/мин. Где γ0- удельный вес воздуха при 00 и 760 мм рт. Ст. , кг/м3 t-температураtнар или tк.у. в зависимости от установки вентилятора перед калориферами (нагнетание) или после них (всасывание) Сопротивление при последовательном соединении 2-х калориферов в секции для увеличения поверхности нагрева при tcp== = 22.50, (6) И средней скорости воздуха в калориферах = 8м/с(согласно формуле 7) Сопротивление пластинчатых калориферов движению воздуха h= 1.50* 0.150 *()1.74= 1.50*2*0.150*(8*1.197)1.74= 23мм вод. ст, (7) где 1.50- коэффициент неучтенных сопротивлений; ϑ- средняя скорость воздуха, м/сек; γ- средний удельный вес воздуха более выгодной является установка вентилятора перед калориферами для работы на нагнетание Qв= 770м3/мин и h= 23 мм вод.ст. Принимаем для проектируемой установки центробежный вентилятор с барабанным колесом N0=12 1/2 Ƞ= 0.4. Мощность двигателя определится согласно формуле 8. N== = 8квт Контрольные задания и вопросы: Вопросы: Требования предъявляемые вентиляторным установкам? От чего зависит эффективность и надежность работы вентиляторной установки главного проветривания? Обслуживание вентиляторных установок? Задания для самостоятельной работы: Задание 2. Определить количество воздуха , подогреваемого в калориферной установке при Q=2000 м3/мин, температуре смеси воздуха в стволе tсм= 00С, наружного воздуха tнар= -250С, и количество тепла для подогрева воздуха в калориферной установке. Ответ:Q= 930 000 ккал/ч, Gк.у.= 45 600кг/ч Задание 3. Определить суммарное живое сечение калориферов при Q=3600 м3/мин, температуре смеси воздуха в стволе tсм= +20С, наружного воздуха tнар= -300С, подогретого в калориферах воздуха tк.у. =+700С. и = 10м/с Ответ: Fk= 2.4 м2. Приложение 1 УНИФИЦИРОВАННАЯ АППАРАТУРА АВТОМАТИЗАЦИИ ШАХТНЫХ КАЛОРИФЕРНЫХ УСТАНОВОК АКУ-3М Аппаратура автоматизации шахтных калориферов АКУ-3М предназначена для автоматизации шахтных калориферных установок, имеющих в качестве первичного теплоносителя пар или перегретую воду; устанавливается в надшахтных зданиях (помещениях калориферной установки), где допущено применение электрооборудования в исполнении общего назначения, кроме термодатчика ствола ТДС-1, предназначенного для применения в стволах в соответствии с "Правилами безопасности в угольных и сланцевых шахтах". Она имеет следующие модификации: АКУ-3.1.1М - для автоматизации калориферных установок по схеме с двумя контурами регулирования и контуром контроля отдельных секций калорифера; АКУ-3.2.1М - для автоматизации калориферных установок по схеме с одним контуром регулирования. Модификации различаются станциями управления и регулирования калорифера: СУРК-4 - для АКУ-3.1.1М; СУРК-4.1 - для АКУ-3.2.1М. Состоит из следующих частей: - станции управления и регулирования калорифера СУРК-4 (СУРК-4.1), предназначенной для обработки поступающей информации, формирования законов регулирования, выдачи команд на исполнительные механизмы и элементы световой и звуковой сигнализации; - блока индикации калорифера БИК-4, предназначенного для воспроизведения аварийных и известительных сигналов о работе калориферной установки в помещении калорифера; - табло калорифера ТК-4, предназначенного для воспроизведения аварийных сигналов в котельной; - термодагчика ствола ТДС-1, предназначенного для отбора информации о температуре воздуха в стволе шахты. Осуществляет: - поддержание на заданном уровне температуры воздуха в стволе шахты и отработанного теплоносителя на выходе из калорифера; - контроль температуры секций калорифера; - формирование и воспроизведение аварийных сигналов в помещении калориферной; - формирование и воспроизведение известительных сигналов в помещении калориферной; - передачу к диспетчерской и в котельную аварийных сигналов. Технические характеристики: Диапазон установок регулирования температуры воздуха в стволе шахты, °С 2-9,9 Автоматическая стабилизация температуры воздуха в стволе шахты на заданном уровне при условии гарантированного теплоснабжения с точностью, °С ±2 Диапазон уставок регулирования температуры отработанного первичного теплоносителя на выходе из калорифера, °С 20-99 Автоматическая стабилизация температуры отработанного первичного теплоносителя на выходе из калорифера в режиме гарантированного или лимитированного теплоснабжения с точностью, °С ±8 Количество контролируемых точек калорифера, шт, не менее 40 Диапазон уставок контроля температуры секций, °С 20-90 Допустимое отклонение отработки заданных уставок контроля температуры секций, °С ±10 Время опроса датчиков калорифера, с, не более 500 Напряжение питания переменного тока при частоте 50 Гц, В 220 Габаритные размеры, мм, не более:   станции управления и регулирования калорифера СУРК-4 690×450×1300 станции управления и регулирования калорифера СУРК-4.1 690×450×900 табло калорифера ТК-4 270×90×250 термодатчика ствола ТДС-1 700×60×50 блока индикаций калорифера БИК-4 200×120×320 Масса, кг, не более:   станции управления и регулирования калорифера СУРК-4 (СУРК-4.1) 120(80) табло калорифера ТК-4 2,2 термодатчика ствола ТДС-1 0,38 блока индикаций калорифера БИК-4 1,4 Приложение 2 Технические данные пластинчатых калориферов 5. Заключение Учебное пособие по выполнению практической работы по теме: «Проектирование калориферных установок» предназначено для студентов Ленинск-Кузнецкого горнотехнического техникума по специальности 21.02.17 Подземная разработка месторождений полезных ископаемых, 13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования в горной промышленности» (по отраслям), при изучении: ПМ. 01 Организация технического обслуживания и ремонта электрического и электромеханического оборудования МДК.01.03 Электрическое и электромеханическое оборудование Тема 3.4 Шахтные стационарные установки Учебное пособие «Проектирование калориферных установок» может быть использовано для подготовки к учебному процессу преподавателями горных и электромеханических дисциплин, а так же для мастеров производственного обучения при проведении производственной практики. Учебное пособие выполнено в соответствии с требованиям, предъявляемые к учебно-методическим материалам. Преподаватель В.Ф. Булдаков ГОУ СПО ЛКГТТ 6. Перечень рекомендуемой литературы: 1.Хаджиков Р.Н., Бутаков С.А. Горная механика – М; Недра, 2008. – 424 с. 2.Хаджиков Р.Н., Бутаков С.А. Сборник примеров и задач по горной механики. -–М; Недра, 1999. – 188 с. 3.Алексеев В.В. Горная механика. – М. Недра, 2007 – 413с. 4.Правило безопасности в угольных шахтах, - М: коллегия Минтопэнерго, Россия 2004. 5.Бабак Г.А. и др. шахтные вентиляторные установки главного проветривания справочник – М. Недра, 2014 6.Дзюбан В.С., Рман Я.С., Маслий А.К. Справочник энергетики угольной шахты. – М.: Недра 2013 7.Гейер В.Г., Тимошенко Г.М. Шахтные вентиляторные и водоотливные установки. – М., Недра 2013. 8.Попов В.М. Водоотливные установки (Справочное пособие).-М; Недра 2012. 9.Цетнарский И.А., Кораблёв А.А., Борисенко Л.Д. Горная механика.-М; Недра 2012. 10.Малашкина В.А., Малеев В.Б. Ремонт и эксплуатация стационарного оборудования шахт (Справочник рабочего).-М; Недра 2000.

Похожие:

	Методические указания по практической работе профессионального модуля Методические указания предназначены для выполнения практической работы профессионального модуля пм. 04 Диагностика автомобилей. В...		Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольной... Организация аварийно-спасательных и противопожарных работ: Методические указания по выполнению контрольной работы / Университет га....
	Методические указания составлены на кафедре «Автоматика и системотехника» Проектирование информационных систем: Методические указания к выполнению практического задания №6 для студентов специальности 071900...		Методические указания составлены на кафедре «Автоматика и системотехника» Проектирование информационных систем: Методические указания к выполнению практического задания №5 для студентов специальности 071900...
	Методические указания по выполнению практической (лабораторной) работы... ...		Методические указания к выполнению лабораторных работ Омск 2006 П. С. Гладкий, Е. А. Костюшина, М. Е. Соколов, Проектирование баз данных: Методические указания к лабораторным работам. Омск: Издательство:...
	Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольной... Основы летной эксплуатации и организация летной работы: Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольной работы...		Методические указания по выполнению контрольной работы №1 Для самостоятельной... Иностранный язык. Язык специальности. Методические указания по выполнению контрольной работы №1 для самостоятельной работы студентов-заочников...
	Методические указания по изучению дисциплины и выполнению курсовой... Организация пассажирских и грузовых перевозок на воздушном транспорте: Методические указания по изучению дисциплины и выполнению...		Методические указания по выполнению выпускной квалификационной работы... Методические указания по выполнению выпускной квалификационной работы для специальности 08. 02. 08 Монтаж и эксплуатация оборудования...
	Методические указания для практической работы студентов по дисциплине... Латышев А. Ю. Расчет пожарно-охранных систем: Методические указания для практической работы студентов. – Томск: кафедра ту, тусур,...		Методические указания по выполнению выпускной квалификационной работы для студентов направления Методические указания по выполнению выпускной квалификационной работы для студентов направления 01. 03. 02 «Прикладная математика...
	Методические указания по выполнению самостоятельной внеаудиторной... Методические указания по выполнению внеаудиторной самостоятельной работы по учебной дисциплине иностранный язык предназначены для...		Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Финансовый анализ» Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Финансовый анализ» / фгбоу во “Нижегородский государственный педагогический...
	Методические указания по выполнению лабораторной, расчетной, контрольной... Министерство транспорта Российской Федерации (Минтранс России) Федеральное агентство воздушного транспорта (Росавиация)		Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольной работы Санкт-Петербург Аэродромы и аэропорты: Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольной работы / Университет га. С. Петербург,...