|
пин, чем сухая часть воздуха, поэтому корректный учет увлажнения воздуха при проведении тепловых расчетов имеет принципиальное значение [58]. В отличие от моделей теплопереноса в горном массиве, допускающих как строгую математическую постановку и аналитические решения, так и приближенные постановки и решения, задачи теплопереноса в выработках изначально являются приближенными [192]. Это связано с большим количеством упрощающих допущений, на основе которых строятся математические модели процессов теплои массообмена, протекающих в горных выработках. Наиболее известными являются методики учета массообменных процессов, предложенные А.Н. Щербанем, О.А. Кремневым и В .Я. Журавленко [187]. Они отличаются различными способами аппроксимации влагосодержания по температуре воздуха, а их решения строятся на использовании заданных влажностных параметров в конце выработки. Способ решения уравнения теплового баланса при линейном законе изменения влагосодержания или относительной влажности воздуха вдоль выработки предложен в работах. При этом используются линейная или квадратичная аппроксимация по температуре для влагосодержания насыщенного воздуха или линейная аппроксимация для давления насыщающих паров. Методы тепловых расчетов, основывающиеся на заданных законах изменения влажности воздуха в выработках, получили наибольшее распространение. Попытка расчетным путем найти относительную влажность воздуха в конце выработки [183] потребовала составления уравнения баланса влаги, где влагосодержанис выражено через парциальное давление пара. Известны попытки одновременного расчета температуры и влажности воздуха в конце выработки на основе двух балансовых уравнений, которые предпринимались в рамках моделей с использованием коэффициента нестационарного массообмена. Трудности в использовании этого подхода заключаются в отсутствии надежных данных о коэффициенте массоотдачи [192], малоизученными остаются влагофизические параметры, такие как массоёмкость, влагопроводность массива, коэффициент фазовых переходов. 52 |
тое» тепло поступает в воздух вместе с водяным паром. Влага, благодаря большой величине теплоты парообразования, оказывает значительно большее влияние на величину энтальпии, чем сухая часть воздуха, поэтому корректный учет увлажнения воздуха при проведении тепловых расчетов имеет принципиальное значение [14, 23, 24, 36-39, 56, 59]. В отличие от моделей теплопереноса в горном массиве, допускающих как строгую математическую постановку и аналитические решения, гак и приближенные постановки и решения, задачи теплопереноса в выработках изначально являются приближенными [2, 32, 35, 59, 195, 214]. Это связано с большим количеством упрощающих допущений, на основе которых строятся математические модели процессов теплои массообмена, протекающих в горных выработках. Наиболее известными являются методики учета массообменных процессов, предложенные А.11. Щербанем, О.А. Кремневым и В.Я. Журавленко [101,206, 207]. Они отличаются различными способами аппроксимации влагосодержания по температуре воздуха, а их решения строятся на использовании заданных влажностных параметров в конце выработки. Способ решения уравнения теплового баланса при линейном законе изменения влагосодержания или относительной влажности воздуха вдоль выработки предложен в работах [126, 206]. При этом используются линейная или квадратичная аппроксимация по температуре для влагосодержания насыщенного воздуха или линейная аппроксимация для давления насыщающих паров. Методы тепловых расчетов, основывающиеся на заданных законах изменения влажности воздуха в выработках, получили наибольшее распространение [37, 157, 208]. Попытка расчетным путем найти относительную влажность воздуха в конце выработки [101] потребовала составления уравнения баланса влаги, где влагосодержанис выражено через парциальное давление пара. Известны попытки одновременного расчета температуры и влажности воздуха в конце выработки на основе двух балансовых уравнений, которые предпринимались в рамках моделей с использованием коэффициента нестационарного массо25 обмена [192, 207]. Трудности в использовании этого подхода заключаются в отсутствии надежных данных о коэффициенте массоотдачи [37, 60], малоизученными остаются влагофизические параметры, такие как массоёмкость, влагопроводность массива, коэффициент фазовых переходов [37, 51, 76, 140]. В.М. Стукало и А.М. Гущин [166, 167] предложили учитывать массобмен при испарении влаги путем введения в граничные условия третьего рода слагаемого для стока тепла, предполагая, что испарение влаги происходит только на поверхности массива. Уравнение теплового баланса выработки при этом учитывает только «явное» тепло, так как потери на испарение влаги относятся целиком к массиву. Принцип раздельных балансов, по которому составляются уравнения баланса «явного» (сухого) и «скрытого» (влага) тепла, применяется в исследованиях А.М. Криворучко [102]. При этом отдельно рассчитываются коэффициенты нестационарного теплообмена для «мокрой» и «сухой» части периметра сечения выработки. В работах [145, 157, 195, 230] определяется эквивалентная температура стенки с помощью эмпирического коэффициента увлажнения, что позволяет записать уравнение теплового баланса без использования коэффициента нестационарного теплообмена. Тепловой расчет для выработок с переменным по длине расходом воздуха, основанный на использовании балансовых уравнений, рассматривается в работах Н.А. Брайчевой, В.П. Черняка, Ю.П. Добрянского [29, 59, 192]. Математические модели процессов теплои массообмена в подземных сооружениях рассмотрены в работах Б.А. Красовицкого, ЕЛО. Куликовой, С.Г. Гендпера, Е.П. Апросимовой [11, 53, 100, 105]. Существует множество приближенных методик определения параметров микроклимата, которые дают меньшую точность результатов, но позволяют оперативно осуществлять ориентировочные расчеты для близких по условиям выработок. Широкое распространение получил метод учета массообменных процессов с помощью теплового коэффициента влагообмена [43, 44], предложенный А.Ф. Воропаевым. Известны методика теплового расчета по эффективной теплоемкости воздуха Б.И. Медведева [126] и метод эквива26 |