Замицький Олег Володимирович. Наукове обґрунтування технічних рішень по вдосконаленню системи пневмопостачання гірничого обладнання

brief description

Замицький Олег Володимирович. Наукове обґрунтування технічних рішень по вдосконаленню системи пневмопостачання гірничого обладнання. : Дис... д-ра наук: 05.05.06 2007

Замицький О.В. Наукове обґрунтування технічних рішень по вдосконаленню системи пневмопостачання гірничого обладнання. Рукопис.
Дисертація на здобуття ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.06 гірничі машини. Криворізький технічний університет, Кривий Ріг, 2007.
Дисертація присвячена питанням підвищення ефективності пневмопостачання гірничого обладнання шахт. У роботі дано нове рішення актуальної наукової проблеми встановлення закономірностей тепломасообмінних і газо-гідродинамічних процесів у середовищі «стиснене повітряциркуляційна вода» за рахунок визначення залежностей інтенсивності тепломасообміну й гідродинамічної стійкості газорідинної системи в апаратах «труба Вентурі відцентровий сепаратор-краплеуловлювач», що шляхом застосування розробленої на цій основі принципово нової контактної системи охолодження забезпечує стабільне постачання гірничого обладнання стисненим повітрям.
Установлено залежності тепломасообміну і розроблено модель тепломасообмінних процесів в апаратах контактної системи охолодження. Обґрунтовано і вибрано раціональні конструктивні та технологічні параметри апаратів. Розроблено методики розрахунку апаратів контактної системи охолодження шахтного турбокомпресора.

У результаті виконаних теоретичних і експериментальних досліджень отримано нове рішенняактуальної наукової проблемивстановлення закономірностей тепломасообмінних і газо-гідродинамічних процесів у середовищі «стиснене повітря циркуляційна вода» за рахунок визначення залежностей інтенсивності тепломасообміну й гідродинамічної стійкості газорідинної системи в апаратах типу «труба Вентурі відцентровий сепаратор-краплеуловлювач», що шляхом застосування розробленої на цій основі принципово нової контактної системи охолодження забезпечує стабільне постачання гірничого обладнання стисненим повітрям і має велике значення для гірничодобувної промисловості.
Основні наукові й практичні висновки та результати дисертаційної роботи:

Якість пневмопостачання гірничого обладнання багато в чому зумовлюється ефективністю охолодження стисненого повітря в турбокомпресорах, що дотепер залишалася низькою через забруднення теплообмінних поверхонь повітроохолоджувачів, характерного при експлуатації в умовах шахтних компресорних станцій. Температура повітря після повітроохолоджувачів при цьому в середньому по Кривбасу завищена на 40-65С, що відповідає зниженню продуктивності турбокомпресорів на 12-20%.
Розроблено принципово новий високоефективний спосіб контактного охолодження стисненого повітря в турбокомпресорах, який забезпечує за рахунок відсутності підлягаючих забрудненню теплообмінних поверхонь нормалізацію теплових режимів шахтних турбокомпресорів і стабільне постачання стисненим повітрям гірничого обладнання.
Установлено, що в апаратах контактної системи охолодження шахтного турбокомпресора типу «труба Вентурі відцентровий сепаратор-краплеуловлювач», при значеннях числа Рейнольдса-Фруда Rек= 4,2 107-1,3 1010; критерії теплових еквівалентівВm1= 1,5-27,5; параметричного числа подібностіLD=3,2-25,3, коефіцієнт інтенсивності тепломасообміну зворотно пропорційний комплексному числу Рейнольдса-Фруда в ступені 0,1 і числу подібності теплових еквівалентів у ступені 0,45.
Краплеуловлювання в апаратах контактної системи охолодження шахтного турбокомпресора забезпечується при швидкості повітря в прохідних перетинах сепаратора-краплеуловлювача, меншій критичного значення, прямо пропорційного кореню четвертого ступеня добутку коефіцієнта поверхневого натягу на густину води і зворотно пропорційного кореню квадратному густини повітря.
Розроблено модель термогазодинамічних процесів в апаратах контактної системи охолодження турбокомпресора типу «труба Вентурі відцентровий сепаратор-краплеуловлювач», розбіжність розрахункових значень і даних, отриманих експериментальним шляхом, не перевищує 15% при інтервалі довірчої імовірності 0,85.
Установлено, що осушення повітря в контактних повітроохолоджувачах при номінальному режимі шахтного турбокомпресора, забезпечується подачею охолоджувальної води в кількості не менше 2,4 масової витрати стисненого повітря для першого повітроохолоджувача і 1,5 для другого.
Установлено, що швидкість повітря в горловині труби Вентурі контактного повітроохолоджувача шахтного турбокомпресора повинна вибиратися виходячи із забезпечення максимального тиску стисненого повітря на виході з неохолоджуваної секції стискання, що відповідає значенню 60 м/с для першого повітроохолоджувача і 90 м/с для другого при номінальному режимі турбокомпресора.
Розроблено методики розрахунку конструктивних і технологічних параметрів апаратів контактної системи охолодження шахтного турбокомпресора та проведено промислові випробування, що підтвердили адекватність отриманих теоретичних залежностей і методик розрахунку, а також працездатність апаратів у реальних умовах експлуатації шахтних компресорних станцій; ефективність контактного повітроохолоджувача при експлуатації практично не змінюється й становить не менше 0,78, що відповідає зниженню температури стисненого повітря в середньому на 40С у порівнянні з повітроохолоджувачем поверхневого типу, при цьому економія електроенергії на один турбокомпресор становить 1400 кВтгод. на добу.
Отримані в дисертаційній роботі залежності й методики розрахунку використано при розробці й упровадженні контактних повітроохолоджувачів типу ВКС-1,0 і ВКС-1,5 на компресорних станціях ВАТ «Криворіжсталь», річний економічний ефект через нормалізацію температурного режиму й економії води становить 400 тис. грн. на один турбокомпресор