Rozkład temperatury i wilgotności powietrza w wyrobisku korytarzowym przewietrzanym tłoczącą wentylacją lutniową

Autorzy: B. Nowak, A. Sinha

Na podstawie wcześniejszych prac podano model matematyczny czasoprzestrzennych zmian temperatury i wilgotności powietrza w ślepych wyrobiskach przewietrzanych tłoczona wentylacja lutniową.

Opisany jest on układem równań różniczkowych cząstkowych pierwszego rzędu i równań różniczkowych zwyczajnych. Uzyskano go z równań ujmujących fizyczne zasady zachowania masy oraz energii dla znajdującego się w ruchu powietrza, uwzględniając żródła dopływy/odpływu masy i związanej z nią energii. Lutniociąg jest traktowany jako przewód nieszczelny, w którym uszczelki powietrza rozłożone są na całej jego długości w sposób ciągły.

W zagadnieniach praktycznych wystarczająca jest znajomość zmian w funkcji współrzędnej bierzącej temperatury, wilgotności i prędkości przepływającego powietrza w wyrobisku korytarzowym. Dlatego przytoczony model uproszczono, ograniczając się do stanu stacjonarnego.

Otrzymany układ równań (14), (23), (24) i (30) opisuje w funkcji współrzędnej bieżącej s rozkłady wilgotności właściwej oraz temperatury powietrza w lutociągu ((14), (23)) i w ślepym wyrobisku ((24, (30)) przewietrzanym tłoczącą wentylacją lutniową. Natomiast równania (33) i (34) określają przyrost wilgotności i temperatury powietrza w strefie przodkowej. Ze względu na nieliniowość i stopień skomplikowania otrzymanego w ten sposób układu równań rozwiązano go numerycznie. W wyniku nieciągłości poszukiwanych rozkładów temperatury w punktach usytuowania lokalnych źródeł ciepła numeryczne rozwiązania dotyczą przedziałów między tymi punktami nieciągłości.

Napisany w języku FORTRAN-77 pod nazwą WENLUT-T komputerowy program obliczeń utworzono na podstawie podanego algorytmu. W programie WENLUT-T daje się wyróżnić dwa podprogramy, których algorytmy zamieszczono odpowiednio na rys. 2 i rys. 3. Korzystając z programu WENLUT-T wykonano przykładowe numeryczne obliczenia temperatury, wilgotności właściwej powietrza zarówno w lutniociągu, jak i w ślepym wyrobisku oraz masowego natężenia przepływu powietrza w wyrobisku.

Obliczenia przeprowadzono dla wyrobiska przygotowawczego o wybiegu około 1000 [m], drążonego kombajnem i wyposażonego w najczęściej spotykane urządzenia energomechaniczne. Świeże powietrze w przodku zapewniała tłocząca wentylacja lutniowa. Rozróżniono współpracę danego typu wentylatora z lutniociągami o dwóch różnych średnicach, zachowując tę samą wartość współczynnika nieszczelności lutniociągów.

Wyniki obliczeń przedstawiono w formie graficznej na 3 rysunkach.