ДРІС. Ауамен рлеу арылы мзды таужыныстарда ымаларды брылау

Сыылан ауа су жне сазды ерітінділерге араанда мзды таужыныстарда ымаларды брылау кезінде атпайды, сондытан да жуу ортасыны атуымен байланысты крделіктер толыымен жойылады.

Ауаны массалы шыыны детте жуу сйытыыны шыынынан 15-25 есе тмен, ал жылу сыйымдылыы 10³ Дж/(кг ° С) 4 есе тмен болып келеді. Бірдей алашы температурада ауа жуу сйытыына араанда 60-100 есе тмен жылу апарады. Бл мзды таужыныстарды еруімен байланысты иындытарды ауіптілігін біршама тмендетеді. Ауа тзды ерітіндіге араанда біршама тиімді жне ол ымада атпайанымен, мзды таужыныстарды табии агрегатты кйін бзу ммкін.

Сыылан ауа таужыныстарды еруімен байланысты крделіктер ауіптілігін тмендете отырып, бл иындытарды толыымен жоймайды. Компрессордан шыу блігінде ол жоары температураа (70-80 °С) ие болады жне де мздытарды еруі жне иындытарды пайда болу жадайлары да кездескен.

Ауадан конденсатты тсуімен байланысты арнайы иындытары бар: шлам блшектеріні жабысуы, сальниктерді тзілуі, конденсатты осынлан жерлерге жабысу, ткізу саылауларды кішіреюі, таужыныстарды бзушы ралды ысуы, трып алу жне т.б. Бл к.рделіктер де брылау кезінде температуралы факторды ескермеуден туындаан.

ыманы температуралы режимін болжау жне реттеу бойынша тжірибелік есептеулер шін негізгі аналитикалы туелділіктерге араанда арапайым формулаларды олданан жн. Мзды таужыныстарда ауамен рлеу арылы колонкалы брылау кезінде лкен ателіксіз =0, =0 негізгі туелділіктерді абылдауа болады, бл температураны тарату шін арапайым формулаларды олдануа ммкіндік береді:

брылау бырларында

t₁=(t_1н- Т_п) + Т_п ; (6.1)

жне саиналы арнада

t₂=( Т_п -t_1н) ; (6.2)

мндаы Т_п– тередігі бойынша таужыныстарды орташа траты табии температурасы, °С.

Бл формулаларды арапайым жылуды шектемейтін брылау бырларын олдану кезінде пайдалануа болады.

Есептеу жолдары арылы екі жадайда температуралы режимні ерекшеліктерін арастырайы: біршама ауа шыына бар жоары диаметрлі ыманы брылау кезінде (шоырларды барлау) жне шамалы ауа шыыны бар кіші диаметрлі ыманы брылау кезінде (алмазды брылау).

Бірінші жадайда келесі параметрлер абылданан: ыманы диаметрі 180 мм, тередігі 150 м дейін; брылау бырлары муфталы-лыпты осындылы, диаметрі 63,5 мм; таужыныстар трі мзды саздатар =2070 кг/м³; с_п=1,21 0³ Дж/(кг °С); _п=2,33 Вт/(м °С) орташа температурасы T_п= -3 °С; алашы температуралары t₁=+30, -5 жне -30 °С кезінде ауаны шыыны 9 м³/мин; забойдаы уаттылыы 3 кВт.

Екінші жадайда – ыманы диаметрі 76 мм, тередігі 200 м дейін; брылау бырлары ниппелді осылан, диаметрі 50 мм; таужыныстар трі мтастар _п = 2600 кг/м³, с_п=1,05 10³ Дж/(кг ); _п=1,86 Вт/(м °С) орташа температурасы Т_п= –5 °С; алашы температуралары t₁=+30,0 жне -20 °С кезінде ауаны шыыны4 м³/мин; забойдаы уаттылыы 1,5 кВт.

Екі жадайда да _т=46,5 Вт/(м °С) те. Есептеулер (4.36) жне (4.37) формулалармен =2 са те деп жргізілген. Агрегатты кйіні згеруі ескерілмеген (k_агр⁼1).

ЭЕМ-де есептеулер нтижелері графика трінде 6.1 жне 6.2 суреттерде берілген. 6.1 жне 6.2 суреттегі исытар 100-200 м тередікке дейін ымадаы температура кенет згеретіндігін крсетеді жне ауаны алашы температурасы таужыныстар температурасынан жоары немесе тмен жаына арай айырмашылыы жоары болан сайын температураны мні де кенет згереді. Себебі, ауа жылу немесе суыкты аз орын тасымалдайды жне тередеген сайын оны температурасы таужыныстарды температурасына жаын болады. бл рдіс ауа шыыны тмен жне жылуалмасу жоары болан сайын жылдам жреді. Екінші мысалда (алмазды брылау) ауаны шамалы шыынында, оны озалуыны жоары жылдамдытары жне жылу беру крсеткішіні жоары мніне байланысты ымадаы температура 50-70 м тередікте алашы температурасына туелсіз таужыныстар температурасына те болып алады (6.2 сурет).

Мзды таужыныстар бойынша ыманы брылауды олайсыз жадайлары ауаны алашы жоары температурасы жне оны лкен шыындары кезінде туындайды. Бл жадайда опан бойымен о температура (6.1, а сурет) саталуы ммкін, ал бл иындытара келеді. Жоары шыындарда ауаны алашы жоары температурасы тередік жоарлаан сайын маыздылыы тмендейді. Алашы температураны сері саталатын жоары учаскілерде шегендеу бырларын орналастыру арылы иындытарды алдын-ала ескеруге болады.

Ауамен рлеу арылы барлы брылау жадайларында ауаны температурасы ыма забойында таужыныстарды бзушы ралдан шыатын жылу серінен кенет жоарлайды. Суытылан ауада е жоары температура жылуы шектелмеген брылау ыбраларында детте забойда болады жне шамалы тередік пен жоары шыындарда – забойдан біраз жоары болады (6.1, в сурет). Таужыныстар температурасына жаын ауаны алашы температурасы кезінде оны ыма бойымен таралуы забойда алмасатын жылумен аныталады (6.1 б, 6.2, б суреттер).

Забой жне саада саиналы арнада ауаны температурасы маызды болып келеді. Оларды h = H жне h=0 жадайлар кезінде (1.15) негізгі мнінен алынан жаындатылан тедеулер арылы анытауа болады:

t₃=T_п ; (6.3)

t_y=(T_п-t_lн) +T_п; (6.4)

Соы тедеулер ыманы біршама жоары тередікте забойлы жне саалы температура тередікке туелді болмайтынын, біра мзды таужыныстар температурасымен, жылу алмасу жадайлары жне затылыымен аныталатыны крсетеді. Забой маы температурасына забойа берілетін уаттылы, ал саалы температураа – ауаны алашы температурасы сер етеді.

 

6.1 сурет. Диаметрі 180 мм ымада брылау бырлар (1) жне саиналы арнада (2) температураны таралу графигі (шоырларда брылау; ауаны шыыны 9 м³/мин; соы тередіктер –50, 100 жне 150 м; циркуляция затыы 2 са).Ауаны алашы температурасы, 0 °С: а – (+30); б – (-5); в – (-30)

6.2 сурет. Диаметрі 76 мм ымада брылау бырлар (1) жне саиналы арнада (2) температураны таралу графигі (алмазбен брылау; ауаны шыыны 4 м³/мин; соы тередіктер – 200 м; циркуляция затыы 2 са).ауаны алашы температурасы, °С: а– (+30); б– (0); в – (–20)

 

Опанны кез келген учаскесінде таужыныстар ерімей болса, онда ыманы температуралы режимі алыпты деп саналады. Тратылыты саталу жадайына опанда температураны жоары мнінен аспай стау жне ол t_max= T_п/( ) формуласымен аныталып, жылулы рекетті затылыына, яни брылауды механикалы жылдамдыына туелді болады. соысы жоары болан сайын, рейсті затылыы тмен ( ) жне сйкесінше саиналы арнада ауаны шекті температурасы жоары болады.

6.1, в жне 6.2, в суреттен суытылан ауамен рлеу жадайларында оны температурасы мзды таужыныстарды табии температурасынан тек забой маы белдемінде ана жоары болады жне ол брылау рдесінде немі згереді. Механикалы жылдамдылы жоары болан сайын, ауаны ерігіш рекеті тмен болады. Бл жадай дрыс, себебі механикалы жылдамдылы остік жктемеге жне снарядты айналу жиілігіне пропорционалды уаттылыпен N емес, таужыныстарды брылануымен аныталады. Брылау режимін алыптастыру N жне забой маы белдеміндегі ауа температурасыны жоарлауына келеді. Жер бетіне жиналатын суы оры тмен тсетін жне ктерілетін аыс арасындаы жылу алмасу рдісінде жоары горизонттаы таужыныстар температурасыны ажетсіз тмендеуіне жмсалып, ыма забойына дейін жетпейді.

Жер бетінде суыты тиімді олдануы жылуы шектелген брылау баанасы кмегімен жетуге болады. 6.3 суретте бірінші арастырылан мысалда арапайым жне жылуы шектелген брылау бырлар шін =0 °C амтамасыз етуге ажетті ауаны жер бетінде суытылан температураны есептелген тедеулері берілген. ыманы 100 м тередігінде жер бетіндегі ажетті суытылан ауа арапайым бырларды олдануа араанда бірнеше есе тмен. Заманауи жылуды шектейтін материалдар суы ауаны забойына дейін жететін берік шектеулерді амтамасыз етеді.

Забой маы белдемінде ауа температурасыны кенет жоарлауын пневматикалы забойлы озалтышты жне арапайым пневмосоышты олдану арылы шектеуге болады. Жер бетінде сыылан ауаны суыту жне рату конденсатты шыуымен байланысты крделіктерді жоюа ммкіндік береді.

Комперссордан брылау бырларына берілетін жылы суытылыан ауа ыманы бойымен озалан кезінде суытылады, бл брылау бырлар жне саиналы кеістікте конденсатты тсуіне келеді. Алдын ала суытылан жне ратылан сыылан ауа сйы немесе атты фазада ылалдылыы бар таужыныстармен байланысатын забой маы белдемінде жне саиналы арнада тек ылалдылыты жту ммкін. Бл жадайда конденсатты тсуі жне онымен байланысты барлы иындытар жойылады. ыма бойымен озалу кезінде жылынатын суытылан ауа оны ратады.

Мзды таужыныстарда ауамен рлеу арылы брылау кезінде ыманы температуралы режимін реттеу жне алыпа келтіру шін біріншіден дірісте сыылан ауаны мжбрлі суыту жне ратуды тиімді жйесін енгізу ажет.

 

 

6.3 сурет. Брылау рдісінде ыманы забой маы белдемінде нлдік температураны амтамасыз ету шін ажетті жер бетінде суытылан сыылан ауаны температурасыны ыма тередігіне туелділігі; 1 – арапайым брылау бырларында; 2 – жылуы шектелген брылау бырларында

 

Колонкалы барлау брылау жмыстары кезінде екі сатылы компрессорлар олданылады жне олар ауаны сыу шін энергия шыыны тмендетуге арналан бірінші жне екінші сатылар арасында аралы мздатышпен жабдыталан. Екінші сатыдан кейін сыылан ауа мжбрлі суытусыз ресиверге келеді. Сондытан да ДК-9 немесе ЗИФ-55 типті компрессорлы станциялар ресиверінен шыу кезінде оны температурасы 70-80°С те болуы ммкін.

Мзды таужыныстарда брылау кезінде крделіктерді жою шін брылау бырларына айдалатын сыылан ауаны температурасын -10 °С дейін суыту жеткілікті болады.

Сыылан ауаны суытуды олданып жрген дістерінен е арапайым жне арзан діс – табии суытыы бар жылу алмасу. иыр Солтстік пен Солтстік-Шыыста ыс мезгілінде сыылан ауаны теріс температуралара дейін жер бетьі жылу алмастырыштарда атмосфералы ауамен жылу алмасу есебінен суытуа олайлы жадайлар бар. Сонымен атар баса да табии суытыштарды – мгілік мзды таужыныстар мен мздарды олдану ммкіндігі бар.

Брылау жмыстар тжірибесінде мзды таужыныстарда брыланан шурфа тсірілетін жер беті жылу алмастырыш арылы, сонымен атар мзды таужыныстарда брыланан ымаа тсірілген жне атпайтын сйытыпен толытырылан екі жіпті быр арылы сыылан ауаны суыту дістері бар. Суыту тиімділігін сыылан ауаны мзды таужыныстардаы герметикалы німдер бойымен ткізу арылы жоарлатуа болады, бл ыс, сонымен атар жаз айларында теріс температуралы ауаны алуа ммкіндік береді. Біра ымбат тау-ке жмыстарын олдану ажеттілігі осы суыту дісін кеінен олдану ммкіндігін шектейді.

ыс мезгілінде мзды олдану дайындау жне жмыс орнына жеткізу иындытармен байланысты, ал жаз айларында жасанды жасалан орлар есебінен ана олдану ммкіндігі бар. Екі нсауды да крделі брылау жмыстарында олдану тиімсіз.

Сыылан ауаны атмосфералы ауамен жылу алмасу арылы суыту е тимд болып келеді. Тжірибеде бл діс ыс мезгілінде олданады. Компрессордан осымша ресиверлер, зын бырлар немесе бырлардан днекерленген батареялар олданылады. Бл ондырылар ауыр, жне жиі тасымалдау жадайларында олайсыз жне тиімсіз.

Желдеткіш арылы атмосфералы ауаны мжбрлі циркуляциялайтын жне суы атмосфералы ауа жаынан жылу алмасатын жинаы бырлы мздатышты олдану жасы нтижелерді береді. Сыылан ауа 0,7-0,8 МПа ысымымен суытылатындытан су жне майлы радиаторлар немесе калориферлерді олдануа болмайды. Темір жол вагон-рефирижераторларда олданатын сырты жылу алмасу ауданы 25- 30 м² те жне 1,6 МПа жмыс ысымына есептелген КВ-25, КВ-30 типті бырлы конденсаторларды олданутиімді болып келеді. Атмосфералы ауаны циркуляциялау шін уаттылыы 0,5-1 кВт те электрлік немесе механикалы жетегі бар МЦ №4 немесе №5 типті остік желдеткіштерді олдану ыайлы.

Солтстік жне Солтстік-Шыыс жадайларында ауа температурасы 25-30 °С дейін жететін жаз мезгілінде сыылан ауаны теріс температураа дейін осы дістермен суыту ммкін емес. Біра атмосфералы ауамен жылу алмасу есебінен комперссордан шыатын ысты сыылан ауаны суыту екі сатыдан ралан – алдын-ала жне соы суытудан ралан суыту жйесіні тиімділігін жоарлату шін те пайдалы. Сыылан ауаны температурасын +80 °С-тан (компрессор ресиверінен шыу блігінде) +25 °С (жылуалмасудан шыу блігінде) дейін тмендету екінші суыту сатысысыны ажетті суы німділігінде екі есе тмендетуге ммкіндік береді. ыс мезгілінде суытуды тек бірінші сатысы ана олданылуы ммкін, ол шамамен -10 °С температурасы бар сыылан ауаны алуа ммкіндік береді, ал жаз мезгілінде екінші суыту сатысымен бірге олдану ажет.

Жасанды суытуды олданып жрген дістеріні ішінде е тиімді діске: ауаны кеею кезінде жмысты шыару арылы энергияны ішкі балансын згерту нтижесінде суыту; жасанды суытыш – булы мздатыш машинаны кмегімен хладогентпен жылу аламсу есебінен суыту.

Жмысты шыару арылы ауаны кеейту поршенді детандер немесе турбодентандерлерде жргізіледі. Турбо детандерлер ауаны алдын ала тазалауды жне ратуды, жоары сапалы ызмет крсетуді ажет етеді жне те ымбат.

Мнай жне газа ымаларды ауамен рлеу арылы брылау кезінде ауаны суытуа арналан арнайы турбодентандерлер В.И. Метанин басшылыымен Куйбышев авиациялы институтында шыарылан, біра олданысты таба алмады.

Арнайы масаттар шін шыарылатын поршенді детандерлер рлеу арылы колонкалы брылау талаптарына сйкес келмейді.

ЛГИ жне ЦНИГРИ жргізілген зерттеулер колонкалы барлау брылау жадайларында детандерлер ретінде тау-ке жмыстарында кеінен олданатын поршенді пневматикалы озалтышты олдану ммкіндігі туралы шешімге келді.