автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.03, диссертация на тему:Эффективность систем кондиционирования воздуха в глубоких шахтах на базе использования абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин

Р Г Б ОЛ - О МАЙ 1335

Сзпкт-ПоторОургскоя Государственная акадэшш холода и пищевых технологий

_На правах рукописи УДК 621.575:622.4:662.613

РОЖКО Виктор ССодорович

эффективность систем кондиционирования воздуха в глубоких шахтах на базе использования абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин

Специальность 05.04.03 - Машхшн и аппарата холодильной и

криогенной тохтопся и систем ковдщигашровэния

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора тегшкоскнх наук

Сапкт-Потер<5ург 1905

» . : • г-.il«*. • ; ->»

Робота выполнена в Приднепровской Государственной академии строительства к архитектуру.

Официальные оппоненти: - доктор технических паук,

профессор Иванов О.П. ,

- доктор технических наук, профессор Баков A.B.,

- доктор технических наук, профессор Шувалов Ю.В.

Ведущая организация - Научно-исследовательский и проектпо-измскптельский институт "Лешлетрогяпротрачс" (Санкт-Петербург).

Защита диссертаиш состоится "6 "ИЮНЯ 1995 г.

* часов на заседании диссертационного Совета

Л 083.02,01 при Санкт-Петербургской Государственной академик холода к пищевик технологий.

С диссертацией мокко ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан "«21">4ПРЕАЯ1995 г.

Отзыв в двух экземплярах, завереншй печатью учреждения, просим направлять с диссертационный Сонет академик по адресу:

I9I002, Санкт-Петербург, ул.Ломоносова, д.9.

Ученый секретарь доктор технических на^пк, профессор

Л. С.'Тимофееве кий

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОТЫ

■^Хальшст^тробжчя^. Производительность, безопасность работы и социальной защита рабочих в отраслях тяжелой промышленности в значительной мере определяются эффективностью действия систем кондиционирования воздуха. Наиболее сильно я та зависимость проявляется на глубоких уголыпн вахтах я металлических рудниках. При установившемся то!ШЭ увеличения глубины горных работ к 2000 году большинство шахт Донецкого угольного бассейна, а спустя одно-два десятилетия и других бассейнов, должны будут регулировать тепловой разом с помощью систем кондиционирования рудничного воздуха (СКГВ).

Наиболее распространены СКРВ с кошрессионпнки холодильными мавшнамк на поверхности шахты и протяганными подъемными сетями хладошеитэля СПСРХ). Наличие на угольннх шахтах зпер-гетическях росурсов создает пишу для СКРВ, оснацешшх теоло-пепользуюцими абсорбционными бромистолитяввцмя холодильными машинами (А6ХИ).

В разработку тйоретических основ горной теплофизики, исследование шахтного микрок шмата, в совершенствование СКРВ большой вклад внесли А.Н.Щорбаяь, О.А.Кремн&в, Е.Л.Дядыаш, Г.В. Дуганов, В.А. Цейтлин, В.А. Максимович, И.И. Солдак. Б.И.Медведев, В.П.Черняк, Ю.П.Добрянский, В.Я. Журазленко, Е.П. Захаров, Д.Г.Лопнхов, Э.Н. Мэлшешш, Г.С.ПШьковскиЗ, М.А.Фролов, В.Н.Скуба, й.В. Шувалов, С.Г.Гевдлвр, З.А.Кузин, В.К.Черниченко, В.А.Бойко и др.

Применение СКРВ на базе ABXfo в угольной промышленности стало возможным вследствие значительных усилий по разработке систем кондиционирования и холодильных машин, где большой вклад внесли Л.М.Розелфельд, М.С.Карнаух, Л.С.Тимофеевскай, •Н.Г.ШыуЯлов, Э.Р.Гросман , А.П.Бурдуков, А.А.Римкевич , О.П.Иванов, А.В.Быков, И.М.Калнинь , А.А.Дзшго, В.К.Шитов, Б.И.Псахис, В.А.Вольных и др. Разработка теоретических основ применения абсорбционных термотрансформаторов осуществлена в работах И.С.Бадыльнэса, В.М.Вродаиского, В.М.Бдаера, В.С..Мартыновского, Б.А.Минкуса, B.B. бносовского, В.Е. Накорякова5 В Л!. Филаткша, Р.Л. Данилова, Я. Шаргута, Р. Петелы и др. В исследовании рабочих веществ, црикзняекых в АБХМ, ведущая роль принадлежит И.И. Орохову, В.А.Груздеву, A.B. Бараненко,

C.B. Караван, Ю.Д. Колсскову.

Првшшкио АЪ'ХМ в CICPB ограничивается из-за относительно высокой температуры получаемого хдадоноснтеля. Ссущаствлоиио термодшзмнчоc:aix процессов в аппаратах СКРВ происходит со значительной величиной необратимости. СКРВ слабо интегрированы с физичоскимя структураш горного производства, системами разработки мастороздоний и ииаэнзрпыш системами шахт, недостаточно использует ресурсу окрухавцой срэда (ОС). Характерная для углодобиваыдой отрасли потовдизльная эпоргия различного вида в СКРВ практически m реализуется; велики металлоемкость, энергоемкость, фондоемкость. Fz снижение в уникальных по своим размерам, пратяшиоста и мопззости СКРВ, приводящее к существенному техпжо-окоцошгзвскому аффекту, следует отнести к реиешш вэалой научно-техшяоскоЯ проблемы.

Проблема использования АБХМ сводится к двум основным аспектам: I) как уменьшать интервал изменения температур хладоноситьля,чтобы при иашхкташш температурах ¡сипения в испарителе АБХМ максимально увеличить область применения этих машин; 2) как совместить АБХК4 с эяерготехдологичесшши системами пахты, чтобы, используя ъа побочные ьпергоресурси и оборудование, снизить вньрго- и материалоемкость.

Без решения первой части этой проблемы область прикшшпет АБХМ ограничится вахтами перзходоой глубявн, а без решения второй - СКРВ на основе тешгаисдользунцих холодильных машин будут уступать по гохншсо-экошмачоским показателям системам с электроиспользушими машинами.

Существующие теоретические модели работы СКРВ описывав» процессы в системе, но виходя за рамки даффорзнцяалышх уравнений с соотттствупц.ьчя граничными условиями. Анализ перв*-падов температур в системе холодоспвбюния, на основе аксир-гетического метода, даот решения для выбора оптимальных перепадов температур в отдельных аппаратах, но кз затрагивает вопросов, связанных с последовательной их цепью. Подпробломой в решгши задач,; уменьшения общего температурного перепада хладоносителя в СКРВ является вырабогка и обоснование новых решений, направленных пэ уменьшение частных температурных перепадов, Продтожопип о применении ВЭР и ПЭР для снижения затрат на получение холода не всегда дают аффект, так как их реализация требуот разработки новых технологий.

с

Проблема создания високоафрэктивной СКРВ на базо твпло-использущях холодильных машип требует проведения комплекса математических, эксппр'лмеггталышг и опнтно-промиилэпшх исследований процессов, протекающих в системе в целом и в отдельные аппаратах с учетом взаимодействия с внешними технологическими и природными факторами.

Порсчектиш шрокого применения рассматриваемых CKFB, обладающих высокой адаптивностью к технологическим и природ-ш фактором угледобивающей промышленности, определяют актуальность и целесообразность проведения исследований по попи-повиаепшо зффоктавностл СКРВ из базе АБХ!1. Исследования по данной проблеме били сглзаны с планами важнейших работ, координировавшихся Министерством образования. Комитетом tío топливу Украшш, бившими ГКНТ и Млнуглепромом СССР ( план НИОКР на 1991-1995 гг. по проекту "Високопр о язводнтельпая, экологически чистая, автоматизированная угольная шахта глубокого заложениях а такта планами сотрудничества (1989г.) мевду дирекцией концерна Сстрэвско -Карвипского бассейна (ЧСФР) и ряда организаций СНГ (ПО "Стахановуголь", "Езгяпро-¿•ахт", СПТИХП, ДИСИ, С1Ш, ВНШХолодааш, МякНИИ, ЦНИЭИУголь).

Цель и задачи исследований. Целью проводимых исследования является пошаешге эффективности процессов производства холода л по рода та теплоты в СКРВ на базе АЕХМ н crotroirae энергопотребления з материалоемкости система.

Основные задачи диссертационной работа таковы: -исследование макроклимата глубокой шахта и средств контроля за самочувствкем горнорабочих;

-термодинамический анализ СКРВ с целью определения направлений работы по повыдотго ее зффектшзвостз;

-разработка технологий отвода теплота с глубоких горизонтов для уменьшения термической необратаюста в аппаратах СКРВ а в холодильной машине;

-экспериментальное исследование работы понизителей давления - гидрораспределителей (ГР);

-Есследование на математических моделях тепловых потоков в Стенках гидрораспределителей различных типов;

-разработка технологии и исследование процессов окисления некондиционной метановоздушой смеси с целью получения теплоты для регенерации раствора в генераторах А5ХМ:

-цссльдовашю на математических моделях режимов работа шгогофункционалышх ишкшершх систем шахти, совместных с системами кондиционирования на базе ¿ЕХМ;

• -исследование. свойств раствора бромистого литая в области высоких температур;

-эксперик&нтальнш и оштно-прокишлешше исследования работа СКРВ на базе АЕХМ;

-анализ применимости альтернативных способов получения холода для кондиционирования воздуха в глубокой шахте; -исследование области прима не пая СКРВ на базе АБХ?.!.

Идеи работы заключается в обосновании выдвинутой автором гинотези о возмозшости получении анергии для производства холода в системах кондиционирования рудничного воздуха, оснащенных абсорбционными холодил вша машинами, от вторичных и побочных энергорэсурсов глубоких уголышх шахт к в обосновании возмэзшости передачи теплота шаду контурами ИСРХ с шшмальной величиной необратимости.

Научная новизна. Создание научно-методологических основ совершенствования систем кондиционирования воздуха глубоких угольных шахт с применением абсорбционных брэмистолитиевих холодильных машин и исследование новых технологий в СКРВ с использованием вторичных энергетических ресурсов. Защищается научная новизна следующих разработок: -методика определения термодинамических потерь в СКРВ с абсорбционными холодильными машинами и обоснование направлений совершенствования система;

-методика выбора схем систем кондиционирования и типов холодильных машин при проектировании СКРВ угольных шахт;

-конструктивные схемы СКРВ на основе применения гидрорао-прелителей к методики расчета теплопередачи в элементах ГР;

-Бибор оптимальных регимэв работы СКРВ, оснащенных абсорбционными брошетолитиевымз холодильными машинами;

-штодака определения радиуса действия СКРВ на базе АБХМ в глубокой угольной шахте;

-обоснование способов использования физических и хишгче-ских потенциалов горнодобывающей промышленности для нроиз-водства холода в СКРВ.

Практическая ценность и внедрение результатов роботы. Проведенные автором экспериментальные и теоретические исслэ-

довитая технологий холодоспабзэггая п копдишгоплрсшаяая воздуха ь горяодобивагхцеЯ промшлоишстп с ксполъзсваштз.ч присущих еЛ пронзсодс.гвешшх ч прпродют факторов, активизировала развитие ШОК?, направленных на поииевие лф^окэтлгносая • СКРВ. Реализация идеи автора о возможности покрытия основной потребности СКРВ в холода от естественных источников приведет к улучает® экологической обстановка за счет увеличения потребивши система?®! веществ, загрлзняЕщих 00, уменьшению выброса в атмосферу неиспользуемых пекондпцношшх побочных продуктов угледобычи. К экологическим достоинствам СКРЗ па базе АБХМ относится также использование оборудовала с т:Б1 сидя уровпдая вибрации и шуна. На глубоких шахтах Донбасса всэ системы- кондиционирования переведены на сезонная р8зим рпботн, прд котором в зжжгай период для охлаждения хладоносителя используется естественный холод.

Экспериментальные и теоретические исследования гидрорас-лредгиятелей пробудили интерес проАИИдшшостя к прт!зш?п>70?1 схеме передачи хядтостя в деухкоптурноЗ система, а установленный факт воомогпюста существенного сжтзняя температурного перепада между первичным я вторичным гяэдоносителяма дез? основание для проекпфования систем кондиционирования, работающих при более' высокой температура кяпэшя в испарителе.

При проектировании и эксплуатации СКРВ выбор схем, с-бору-ования и режимов, в завися?,юстл от условий, ногат опираться на разработанные методики расчета, в которых для удобства компьютерного счета большое количество физических зависимостей представленно соискателем в виде аппроксимпруицих уравпоговзЯ.

Расшярвшш сферы применения СКРВ на база АБХМ будет способствовать анализ и обобщение обширного практического материала, накопленного и опубликованного соискателем.

фтя сопоставления конкурирухщих вариантов схем СКРВ на проектируемых шахтах автором предложена методика выбора ресений в условиях неопределенности.

Анализ интегрального влияния микроклимата на организм горнорабочего для оценки санитарно-гигиенических условий а эффективности работы СКРВ может быть осуществлен термическим индикатором, предназначенным для установки на рабочем месте.

Результаты работы внедрены в ЛО "Стахановуголь" на шахте "Центральная-Ирмшо" при создании первой в отрасли СКРВ

на базе АЕХЛ--2500 (1983 г.) и там га в 1091 году при вводе в действие машин из коррсзионностойких материалов - АБХМ-3000 Н; они кспользогались при разработке "йхпшрошахтом" ряда проектов, вклвдая итовой по заданию бившего Госстроя СССР, систем кондиционирования воздуха шахт, где автор бил консультантом и научным руководителем. Комплект ГР изготовлен на Пином машиностроительном заводе. Суммарный годовой экономический эффект от внедрения результатов работа, определенный по методикам отрасли ь ценах 1990 г., составил 250 тыс.руб.

Наторкали диссертации используются автором в учебном процессе по дисциплине "Кондицяопиро^эшга воздуха", а также опубликовали в монографии "Нормализация теплового режима в глуооких тахтах Донбасса", - К.: Техн1ка, - 1992. - 123 с.

Апробация работы Материалы исследований по теме диссертации докладывалась и обсуждались на I и II Всесоюзных научно-технических конференциях но проблемам горной теплофизики (г.Ленинград, 1973 и 1981 гг.), УШ Международной конференции по научным исследованиям в области безопасности работ в горной промышленности (г.Варна, 1977 г.), 1.^ждународнок симпозиумо "Тепловой режим глубоких шахт и металлических рудников" (г.Киев, 1976 г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы использования вторичных знергоресурсов химических предприятий дня получения холода, тепла и электроэнергии" (г.Ленинград, 1979 г.), Всесошном научно-техническом совещании по борьбе с высокими температурами в угольных шахтах и рудниках (г.Донецк, 1973 г.), на научных семинарах Ленинградского и Днепропетровского горкчх листал у-тов(197С г.), Всесоюпом научно-техническом совещании "Основ-нца направления повышения эффективности и эксплуачсциошюй надеЕности абсорбционных холодильных машин и расширенно областей их применения" ( г.Пенза, 1980г.), на совещании специалистов и производственников Остравско-Карвияского угольного Концерна ( г.Остра.ча, 1989 г.), на ряде сессий научного семинара института технической теплофизики АЯ Украины по горной теплофизике (гт. Клев, Донецк,Стаханов, Днепропетровск 1977-1985 гг.), на I конференции ассоциации инженеров по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению (1990 г.), на научных конференциях Днепропетровского инюнерно-строптельного института(1977- 1993 гг.), на научно-

технических совещаниях в организациях, заинтересованных в результатах данных исследования (ПО "Шахтэрскаятрацят", ПО "Первомайскуголь", ПО "Стахаковуголь". проектные института "Иттрошахт", "Донгипроиахт", "Днепрогипрошахт").

Публикации Основное содержали» диссертация опубликовано в 27 печатных работах и моно,трафии. На новые конструкции СКРВ, понижающих термотрансфорнатороп, гидрораспределителей и способы их работы получено 20 авторских свидетельств (изобретения).

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит т введения, пяти глав, заключения, прялогегой а содержит 250 страниц основпого машинописного текста, 37 таблиц ,51 рисунок. Список использопанной литературы включает ЗС8 работ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ

I. Параметры шахтного микроклимата и сродства его поддержания л контроля

Параметр! шахтного воздуха на переходной глубяпз характеризуются данными табл.1.

Таблица I

Параметры воздуха в пахте переходной глубины

Место замера

Давление, кПа Температура, С Относительная

влажность, %

Поверхность 99 25,5 53

Откаточный гори- ПО 27 70-90

зонт 8С0 м

Лава, горизонты 109-107 27,8-28,2 95-98

800-680 М

Вентиляционный 105 26,2-26,8 97-99 штрек, гор.54J м ___

Углубление робот в условиях Донецкого угольного бассейна до отмоток IOOO-IIOO м приводят к росту температур воздуха в выработках до 32-35'С.

Параметры воздуха в подземных выработках ограничиваются температурами 26* (ф£90Х) или 25" С (ф>9055) при подвшпгостя воздуха 2 м/с а более. В связи с тем, что во тип случаях, особенно на глубинах свыше ПСШ. обеспечение допустимых параметров воздушной среды проблематично, есть тенденция коррели-

то

ровааия парзмогров воздуха с продолжительностью рабочей сыеш, которую сокращают до 4-6 чесов.

Контроль за физическим состоянием горнорабочего делвсо-разно осуществлять прибором -аналогом организма, ■учктивалдим внешнш тепловую нагрузку, метаболическую теплоту с учетом конвективной, лучистой составляющих теплового баланса, теплоотдачу потовыделением. Таким прибором является термический индикатор автономного типа, индицирукций элемент которого дви-татся в вязкой среде, измешшцей свое состояние адекватно внешним тепловым условиям и давдий сигнал о накоплении опрэ -деленного количества теплоты или, косвенно, о величине тепловой усталости человека. Такое приборное оснащение способствует проведению самоконтроля и дает информацию для управления воздухоохладителями системы кондиционирования воздуха.

При выборе средств поддержания допустимых параметров шахтной атмосферы просматриваются три основных возможности для центральных систем кондиционирования воздуха: применение водоохладателей с положительными температурами хладоносителя (АШП, применение холодильных машин с отрицательными температурами хладоносителя и использование водно-ледяных систем.

На шахтах переходной глубины и до глубин 1000-1100 м на блпгаШиив 30-50 лет работа в Донбассе в указанных тепловых условиях примвненикы абсорбционные водоохладатали. Их энергетическое достоинство в ориентированности на ВЭР и ПЭР.

Количество ВЭР и ЮР на глубокой шахте Донбасса производительностью 4-5 гас.т угля в сутки, характеризуется данными табл.?,.

Таблица 2

Вторичные и побочные тепловые ресурсы шахты

Источник тешюты Количество теплоты, МВт Потребитель ВЭР и ПЭР

летний зимний

Саатый воздух 5-7 (0,6) 4-4,7 (0.6) АБК (АВХЫ)

Ыетан до 5 до 5 АБХМ

Водоотлив - 0.7-1,3 Калориферы

Исходящий воздух 0,8-1,2 Калориферы

Оценка тормодинамичосгаи потерь как основа для опередолешя путей повышения эффективности СКРВ

На термодинамическое совершенство СКРВ оказывает влияние реитм ее работа,принимаемые технические реиэния, связашшэ с выбором места расположения холодильных машяп или грэднрон, типом понизителя давления и др.. Центральные СКРВ пмезт холодильную станцию на поверхности шахтн, контуры трубопроводов • первичного и вторпчпого хладоносителей, разделенные понизителями давления ( кохухотрубшяга теплообменниками высокого дав-давления) и участковые воздухоохладители. Циркуляция сред мэзгду аппаратами осуществляется в трех контурах: пэрвичпого хладояосителя (между холодильной машиной и отрабатываемым горизонтом), давление в котором зависит от глубины расположения трубопровода, вторичного хладоносителя яа обсдуазтаемых горизонтах и оборотного водоснабжения на поверхности.

В аппаратах СКРВ и в аппаратах основного элемента системы - абсорбционной машины наряду с внешними необратимая потерями, обусловленными конечными разностями температур гзп-лохладоносителей и раствора имеются и внутренние необратадгз потери: в генератора от недоЕыпаривания раствора; в абсорбере -от недонасыщения'раствора, смешения крепкого и слабого растворов, в процессе абсорбции пара рабочэго тела раствором, при дросселировании пара в мезтрубнон пространства, в жзлвзиЛлоЯ реветке и в каналах между испарителем я абсорбером, в гидрозатворе между конденсатором и испарителем. Работа циркуляционных насосов контуров хладоносителя, насосов рециркуляции сред в абсорбере и испарителе, нэрекачка слабого раствора из абсорбера в генератор приводит к дополнительным потерям.

Оценка совершенства процессов, осуществляющихся при работе СКРВ, выполнена с использованием эксоргетичоского метода. Неподвижные контрольные поверхности пересекают линии теплоснабжения , оборотной зоды, шахтного воздуха до и после воздухоохладителя. Это дает возможность осуществлять анализ, исходя лишь из термической зксергии и исключить из рассмотрения химическую аксергии топлива. В рассматриваемых аппаратах кинетическая и потенциальная энергия входящих и выходящих потоков во всех случаях, за исключением участков входа-выхода хладоносителя в понизитель давления, крайне мала.

Выбор расчетных параметров ОС определялся соответствующими региону Донбасса относительной влажностью воздуха летом Ф=0,27, его температурой Т=306,85 К, чему на { - й диаграмма при р=93,7 КПа .соответствует £м= 20*С.

Для определения зксергии влажного воздуха при повмяенном барометрическом давлении разработана программа расчета и построена {-й-е диаграмма (рис.1), в которой нулевая зксер-гия воздуха определялась по полученной зависимости

ео й=а+Ь 1пЛ+с(Н-1000)г, (I)

где Я-глуСина шахты,ы; а эмпирические "озффициенгы составляют, например, для 25*С; Фр=27%; а=-50,859; Ь=8,787; с=0,418.

Тепловые нагрузки аппаратов и параметры рабочих сред для термодинамического анализа соответствуют реальным условиям глубокой тахта с выработками, расшшженшми на отметках 850-1000 м, с кругопадавдими пластами и молотковой отбойкой.

Анализ опирался на материальный баланс, учет количества рабочего тела в процессах, протекащих в каждом узле установки, тепловой баланс в узлах, зксергетический баланс для оценки безвозвратных потерь зксергии. Из рассмотрения приведенной на рис.2 диаграмма зкоергетичэского баланса СКРВ следует, что относительнее потери в АБХМ составляют свыше 85%, а в ПСРХ -86 %. На основе термодинамического анализа ПСРХ, схема которой представлена на рис. 3, выявлено влияние эффективности теплоизоляции на любом участке первичного (вторичного контура), а также величины температурного перепада в ТВД. На рис.4 показана зависимость т)е от величины нагрева вторичного хладо-носателя .

о

Увеличение ценности зксергии в концевых аппаратах система приводит к необходимости применения аффективной теплоизоляции сетей хладоноситьля, сншкешт температурных перепадов в •чппаратах, особенно в концевых теплообменниках, или иного та конструктивного решения для уменьшения термодинамической необратимости.- При этом экономический эффект проявляется в снижении расходов энергии при переходе холодильной установки на режимы работа с более высогами температурами кипения.

Одним из оттай повышения термодинамической эффективности СКРВ и АЬХМ является переход на применение малин со ступенчатой регенерацией раствора. Здесь процессы регенерации

^-} ЛЕп*!.

^исЛ. Дяагра^ыа 1-й-е для В=ПО кПа

Рас. 2. Диаграмма зксвргьти-чвского баланса ста I- генератор; 2 -кондонсзтор; 3- дроссель; 4- испаритель; 5- абсорбер; 6- топлообгюкшж рчстаоров; 7- ТОТ; 8- воздухоохладитель

X испарителя

Л.1 - +}!- ¿5*1 • г

' М* а^1

охлади,пемм ¡¡,

Рис.3.Обобщения схема подземной сьти распрэделочия хлздоноситеия (ПСРХ) I- первичный контур; 2- вторичный кон— тур; V теплсобрдашгак высокого давления (ТВД)

Рис.4. Эксаргетический к.п.д. ПСРХ в завзсию-отн от- валичк нагрева вторичного хладрно-с/те чя Е6 - 1;и

проходят при высоких, до 180"с и выше, температурах.

Для проведения расчетов двухступенчатых АБХМ и повышающих трансформаторов на базе абсорбционных машин предложены следующие зависимости. Удельная теплоемкость раствора, кДжЛкг'К), в интервале 0<Ш80оС, 50<^65й :

Ср=3,6371-0,0291+1,4285714- 10~5(651+30^г ) (2)

Теплопроводность раствора, в интервале ЗСН^;70% при £<80°С, Вт/(м*К):

-3,5552933+3,407759- 10~гТ-9,301419-10~5,12+ (3)

+8,534924-10'°-Ч^+АЦ) , гдо Аа)=0,4923607^-0,422476- ',0~гТЪ+5,658527-Ю'б,1г1

-0,1522615£2-},730562. Ю~4Т£г+1,895?36£3 при Г>80°С

8574733/6.973969-Ю'гТ-1,694229- 10'4Т? (4)

+ 13,689024-Ю'^+Аа) Кривые динамической вязкости аппроксимированы зависимостями, Па-с:

1.8793- 0,025765^0,035Ь+0,00051 и(-169,263+6,989£ )/ .

/(1+223,95-3,63^))-10~3 для ^70*С, (5)

-0,5707/0, <ХВ235\+ (-16$,263+6,9891)/

/(1+223,95-3,63и)-Ю~Э для 1>70°С (6)

Соворшенствование процессов получения холода для шахтных систем кондиционирования воздуха

Классифшщювание СКРВ по виду применяемой анергии поца-зывает, что в отлично от систем с компрессионными холодильными машинами, приводящимися в действие элект! энергией, системы с ЛБ)(М могут опираться на ТЭЦ, шахтную котельную, БЭР по кооперации с другими предприятиями, шювмосистемы, системы дегазации, гравитационные систомы. В зимний и переходный периода (ПП) СКРВ без замены хладоносителя переходят на холодо-снабхение от природного (естественного) холода.

Максимальное использование природного холода, в СКРВ с АВХМ целесообразно по двум причинам - неизменность вида хла-доноситоля и практически одинаковая глубина его охлаждения в

летний и зимний периода. Исследована работа СКРВ с АБХМ иа природном холодо. Установлено, что в докабре-фьврэле темлера-тура хладоносителя на сихо до из градирни не превышает 4°С.

Для оценки работы градирЛ! в Ш оп бил разделен на три группы месяцев с близкими сред:шми значениями- параметров наружного воздуха.

Расчеты режимов работы проводились для градирен, характеризуемых термическими коэффициентами А=0,241 м~', т=0,498, с высотой оросителя 3,7 м. Методикой предусматривалось определение температуры по сухому термометру , относительной влажности наружного воздуха <р(, тешоратур подогретой и охляждшшой г вода, эптальгош пасыщенного воздуха над поверхность» воды и энтальпии воздуха в ядро потока на входе и выходе из градирни, удельного расхода воздуха X.

Величины охлаждения воды в зависимости от удельного расхода воздуха представлены с помощью круговых диаграмм, рис.5. В секторе каждого мосяца радиальным;! линиями обозначен« удельные расхода воздуха, Концентрическими окружностя-

ми, образ"мциш! поле диаграммы, обозначены изотермы охлажденной воды а пересек щие ¡к плавные кривые является изотермами подогретой воды перед градирпей 1£Гп<24°С.

Аналто процессов, обеспечивающих экологическую чистоту при получешм теплоты и холода для СКРВ

Степень использования СКРВ на базе АБХМ зйвисит от наличия достаточных по мощности и сравнительно недорогих источников теплоты, обеспечивающих экологи пгость системы. (

Теплота охлаждения слитого воздуха моз:ет быть полезно использована для выпаривания раствора в АБХМ. Производительность пневматической соти на шахтах, оснащенных < трехступенчатыми компрессорами, с температурой воздуха после третьей ступйни 150-160°с, покрывает потребность АБХМ в теплоте на 15-201?.

Источником вторичной теплоты является "некондиционная™ метано-воздушная смось (МВС), количестло которой иа глуооких угольных шахтах, являкщихся, как правило, внекдтегорными по газу, достаточно для твплоспабзшия АБХМ. Безопасность работы с МЧС в области нижнего концентрационного предела взрываемос-ти (НЮШ) обеспечивается при работе со смесью, имеющей кон-

'(онтрацто 2,5% и ниже. Существо идеи о безопасном использовании МПС заключается в том, что омэсь, разбавляя воздухом, переводят через верхний и нижний концентрационные цродоли взриглемостя и поста этого окисляют на катализаторе.

МВС низкой концентрации í<5% в обычных условиях негорюча. Дня технологичности теплогенерирувдих или теплоиспользую-щих установок окисление метано-воздушной омеси долшо обоспэ-чить самопроизвольное поддержание процесса сгорания - алто-тершгшсо.ть. Температура автотермкчности процесса окисления МВС находится в пределах от 450 до 650° С. Температура продуктов окисления зависит от начальной температур.! и висоти слоя катализатора, а степень превращении метана - от висоти слоя катализатора.

В исследованиях применялись катализаторы с равномерным распределением активных фаз Свякт-Летврбурпкого технологического института. Количество теплоты, получаемой при утилизации метана, определяется наряду с количеством МВС ее концвп-трацяей, низшей теплотой сгорания метана и к.п.д. каталитического генератора теплоты, причем последний существечпо зависит от величины проскока метана через слой катализатора.

Поскольку катализатор и стенки колонны каталитического генератора разогревались при неподвижном слов, наблюдалась значительная стратификация температур по высоте kojioidl. (рис. 6, линия I). В дальнейшем происходило выравнивание темпаратур.

В процессе эксплуатации возможнг режимы,при которых теплота реакции окисления полностью ассимилируется в нижних слоях катализатора. Самопроизвольное развитие этого процесса вэдот к затуханию реакции. Для стабилизации окислешм ,требуотся увеличение концентрации метана в метановоздушной смеси.

Одним из специфичных для горного производства направлением развитая СКРВ является использование потенциальной энергии столба жидкости, передаваемой на глубокие .горизонты, для разделения раствора на крепкий и дистиллат. С этой целью -монаго применить обратно-осмотические абсорбциощше холодильные машины, которые устанавливают на откаточном горизонте и оснащают разделителем раствора, представляющим собой цилиндр с полупроницаемыми мембранами.

Осмотическое давление дли раствора бромистого лития.

Рис.Б. Диаграмма для опродолевая пределов охпаздэшгя водн и градирне

Ряс.6. Распределение ?&г.Е1>чратур по впеото слоя катализатора: I - в кошу» процесса разогрева; 2- посла ¡хзуон; 3- в ¡¿тара одоэ

Рис.7. Сгош парораспределителей: а) мембранного тшм. 1,2 - гермвпгшыа емкости; 3 - эластичная мембрана; 4-6 - ш-

§ппдэя линия высокого давлэпил от холодильной машины; 7-9 -Зротнвп линия высокого давления; 10-12 - обратная линия низкого дэшшия от восдуюохлэдотелеа; 13 -15 - подвизая лжлы низкого дявлония. 0) роторный. 3 - подвахный поротяь. п) позз:цю!1.-ша с двухходовым паре1уютатэлгм ,

описываемое зависимостью и>0, 0647 Е,г-0,02374 , довольно високое, а достижимая в одной ступени зона дегазации равна

сЦ^Р/х'Ю (7)

В одноступенчатой обратно-осмотической установке затрата механической энергии но сравнению с установками, используищи-ми топлоту для разделения раствора, на порядок ниже. Однако давление, требуемое для разделения раствора с концентрацией 60-62% (220- 230 МПа ), предопределяет усложнение установки. Увеличение числа ступеней разделителя уменьшает величину экономического выигрыша . Способ характеризуется экологической чистотой вследствие отсутствия процессов генерирования теплоты. На пути реализации данного способа холодоснабже-нш1 стоит сравнительная сложпость разделительной многоступенчатой установки и выбор материала для мембран.

Изменение температурного режима в сети холодоснабкения должно осуществляться на основе совершенствования работы аб-г.ороера-испарителя п сокращения нагрева хладоносителя в ПСРХ.

Минимальное давление в абсорбере, которое имеет место в абсорбционных машинах, определяется концентрацией в конце процесса абсорбции £п1п и температурой охлажденного раствора

Возможность осуществления ступенчатых процессов в блоке абсорбер-испаритель проверена на экспериментальном стенде. Результаты экспериментальных испытаний схем со ступенчатыми процессами абсорбции в одной серии опытов, когда весь процесс абсорбции проходит в одном абсорбере или осуществляется ступенчато в группе абсорберов представлены в табл.3.

Проодолешш недостатка АБХЫ простого действия, связанного с перерасходом тойлква по сравнению с компрессионными машинами, должен способствовать переход на применение машин со ступопчатой регенерацией раствора.

На Повышение эффективности СКРВ направлено совмещение энерготехнологических систем, в которых рабочим веществом является вода: СКРВ и обогрев ствола, СКРВ и СЛОВ (система противопожарного и оросительного водоснабжения). Первая позволяет существеию сократить общую потребность в теплоте, а вторая - материалоемкость.

Значения параметров в огаггах со стунсотштн!«! Процессами абсорбции

Таблица 3

Показатель

Ед. изи.

В груило абсорберов со ступенчатыми процессами

Одноступенчатый абсорбер

I

II

III

IV

V

Концентрация раствора:

кронного

слабого Кратность цирку ляции

Количество рабо чего тола Равновесное да-вле1ше в абсорбере__

% 61,6 62,3 62, Э 63,5 63,4

% 60,6 61.G 62,3 62,9 00,6

кг/кг 61,6 89 104,8 105,8 21.9

1031СГ/С 6,72 4.72 3,14 2,78 4,89

Пв 653 547 400 373 587

Разработанные схемы предусматривают подачу вода на СПОВ чорез обратную линию первичного контура. Влияние подмешивания отопление Я воды при наибольших вэ расходах на режим рабо.л СКРВ ( при работе одного агрегата АВХА-2500, с температурами греющой вода 120, а охлаздощей воды 24°С), является незна-читолышм.

Совмещение систем, не оказывая ощутимого влияния на рожлш работы СКРВ, позволяет уменьшить в шахте количество ш «оперных коммуникаций, снизить расход материальных ресурсов, сохранить протяженность горных выработок и объемы строительно-монтажных работ, снизить эксплуатационные расходы.

Промышлетшй эксперимент по применении СКРВ на бнзо ЛБХМ доказал возможгость работа систем на режимах кондационирова-ния воздуха табл.4 , а знвргокомплекс шахт получил восприимчивую к ВЭРам установку. Достигнут ряд положительных эВДюктов -уменьшение электропотрабления, отказ от обязательного возведения здания машшшого зала дня холодильных машин, упрощение схем вследствие отсутствия в системе рассола.

Совершенствование процессов и аппаратов, осуществляющих передачу холода на глубоки» горк:опти

Понизители давления (ПД) хладоносителя, предназначенные для устранения отрицательно!« воздействия высокого давления, достигающего в замкнутых циркуляционных кольцах первично!«

Параметры работы СКРВ

Таблица 4

Место замера

Среда

Температура , С

Шреходшй" период (охлавд.в градир)

от не СКРВ работает работает

Теплы;"! период (охлажд.в испар.)

СКРВ но ' СКРВ . работает 1 работает|

Магистраль подачи хлздоносителя в шахту на поверхности Магистраль вторичного хладоносителя после теплооомешшка высо-К01Ч) давления

То ке, г.осле воздухоохладителя Перед воздухоохладителем на гор. 913 м

Ко расстоянии 10 м за воздухоохладителем То же, 100 м после воздухоохладителе

То а», перед лавой

Посередине лавы (четвертый уступ)

На выходе из лави

вода

вода

вода воздух

воздух воздух

воздух

возДУХ воздух .

21,5

25.1 25,5

26,0

26.2

26,7

9,0

12,0

15.1 24

15.2 18,2

22.4

24.5

26,4

26,4

25,4 26,8

27,8 27,0

27,4

4,5

8,2

11.3 20

19.4 20,1

20,3 22,0

24,1

контура СКР8 тлпчт 10-13 МПа, по принципу действия могут быть теплообменниками или гидрораспределителями (ГР). Первые, конструктивно более простые, снижают ценность хладоносйтеля-за счет повышения ого температуры и характеризуются высокими относительны;.«! потерями эксерпга, до 25-3055.

Разработашше ГШ гидрораспределительного типа, представленные мембранным, роторным и позиционным аппаратами, дают возможность снизить температурный перепад можду контурами.

Емкости ЦД мембранного типа, рис.7.а, поочередно сообщаются с трубопроводами первичного и с трубопроводами рто-вторичного хладоносителя низкого давления.

В аппаратах роторного типа переключение производится поворотом герметичных цилиндров, снабженных подвижными поршнями, рис.7.б. Конструктивные параметры роторных ГР определяются режимом работы системы. Оптимальное количество цилиндров Я в ГР находится, исходя из геометрических соотношений.

Для диаметра цилиндрической емкости сгде

/^-наружный диаметр аппарата; й(- радиус окружности перемещения центров емкостей, З-конструктивный размер, дифференцированием уравнения для сухарной площади прохода хлчдоиоситэ-лл и приравниванием производной к пули, получаем, что М=,т/2.

Производительность роторного ГР (объем, описанный цилиндрами) при попарном их соединении составляет, м3/ч,

Т=120-%-П-1-(^ . (8)

Объем, описываемый поршнями, в зависимости от скорости движения хладонсситэля, длины цилиндров и времени контакта, определяется по формуле, и3/ч,

Ч2=7,5-уь-Н-р/п , (9)

где р - число попарно соединенных цилиндров.

Совместное решение (8) и (9) ■ дает значения производительности гидрораопределителя при кошфетннх условиях.

В позиционном ГР, рис.7.в, переключение производится вращением переключателя потоков 5. Герметичные цилиндры 1,2,4 разделены поршнями 5 на полости для хладоносителей (воды) с различными температурами.

На рис.8,а) представлены схемы передачи теплоты от нагретой к холодной воде: а) теплота передается теплопроводностью через обечайку цилиндра и частично черс>з мембрану; б) теплота передается регенеративным путем. Для огшеанчл температурного ноля в первом случав используется уравнение теплопроводности в полярной системе координат.

д2Т/дг2+1/г • дТ/дг+1/гг ■ дТг/дг'(^0 (10)

с граничными условиями

при 0 < <р < х дТ/дГ\ _ =0 (II)

Г при -%< у < 0 *

' 'г

Особенности задачи: определение температурного поля в кольце и наличие разрывной функции в граничном условии. Она решена методом Фурье. Искомая функция получена в виде ряда

„гки ,р4к*г1)

• з1п(2к+1)<р/(2}1+1)

22 4

¿Эластичная /чембраШТ ТетгоЩаляиия

Поршень

■».- - " ■ ■ г..-■ я'.

Рйс.8.Схвш для растота температурных полэа в гидрораспреде-литалих тибренного тепа (а) и с шдвякнш порше« (б)

Я> Ц5 ¡0 ¿Г 2р

У

/ Ь 1

У { 4 / /

/ 1/ /

Л У /

А У /

V я 1

то

сие

Рас.Э.Взллчяна нагрева ыадоЕосетеля в гвдро-распредвлителэ с годвшшкм поршнем

Рис.Ю.Ргсчетаая холодопотребность шахта Горязоят 9ГЗ м. I. ¿1=5;7;8'С; 2. лг=4*С; з. дг=з'с; 4.

Горизонт 1035 м. 5. дг=з*с; 6. дг=1*С; Горизонт 1155 м. 7. дг=5;6*С; 8. Д1=3*С; Горизонт 1275 М. 9. Аг=8*С

- ирешпэнаэ температура воздуха шале воздухоохладителя над темпаратуроа, при которой возможен тешэра'щший шок.

г, ж Г лл^-Ш-? (1-аЛЬ*2Юоз(2к+1)1'

СТ ^"^^ГА (иа^нкп) (13>

Величина теплового потока „ рассчитанная по приведенной методике, невелика, а нагрев хладоноскталя но превишает ОД°С.

Для иестаннонарпох-о теплообмена в цилиндре с движущимся поринем уравнение теплопроводности при симметрнчлом распределении температур имеет вид

дТ/дх=а(дгг/дг2+1/г а/вг) (14)

Начальная температура степки цилиндра равна

t(r.0 - 1иМср,

иг.0 - *<г)-горг ,

а температура зшдаости Гж,=г:.1СТ,; граничные условия на поперхностях цилиндра

где ¡п(1)~ температура внутренней поверхности цилиндра.

Для периодического одностороннего черэдущэгося процесса нагрева и охлаэдеиия внутренней стенки цилиндра может оыть использован приближенный метод решения задачи. Задача для предельного случая при а»« и *яст{=со;гз£ (граничные условия первого рода) приведена, принимая условия развертывания цилиндра в пластину. Безразмерная температура в теле пластаны

со 2

8=2 Ап-соз(цпъЪ)-еУ-пТо (16)

п=!

решение осуществлено методом последовательных приближений и общее количество теплоты, идущей на нагревание холодного хладоносателя, определено по формуле

V

Установлено, что величипа нагрева хладоносителя жжет быть определена по формуле

Выбор решений и средств, обеспечивающих аффективное поддержание микроклимата в подземных выработках

Опыт проектирования и эксплуатации СКРВ на базе АБХМ показал соответствие прогнозных параметров среда их параметрам в реальных условиях горизонта 913 м. Проработки вариантов кондиционирования воздуха позволили определить технические средства обеспечения допускаемых температур в лавах, вплоть до гор. 1155 м. Если на гор. 513 м достаточность охлаждения обеспечивается А5ХМ простого действия с ТВД, то при мкеимальном удалэшы работ на гор. 1150 м дгя этого потребуется АБХМ со ступенчатыми процессами абсорбции, кипения и генерации, а в контуре холодоснабзэния необходимы ГР.

Объединение АПТ в эяерготехнологической системе шахты с другими системами, например, с системой обогрева ствола, позволяет осуществить круглогодичное холодоснабтанив за счет термической и химической энергии окружающей и шахтной среды. При этом на порядок снижается электропотребление и повышается надежность тешюснаб:.здшш ствола при низких температурах.

Решения о схеме и комплектования СКРВ приходится прини мать в условиях неопределенности, так как выбор тала холодильных машин в зависимости от глубины и схемы отработки, темна ведения добычных р;,бот, наличия вторичных источников теплоты и других факторов, действующих одновременно, представляет собой неоднозначную задачу.

Используя методы теории игр, основанные на допущении о рациональности поведения игреков, стремящихся к минимизации максимального проигрыша и максимизации минимального выигрыша, принимается, что результат игры имеет вид:

шх т1п ги(о,,с )1=я1п 1гах11](о ,с ))=а (19)

с{ о, > о3 ^ 1

где и - полезность, полученная игроком, при достижении результата alJ с помощью стратегии с{.

Решение о выборе СКРВ можно получить в матрице, где строкам соответствуют анализируемые стратегии, а столбцам внешние условия. К наиболее вероятным стратегиям относятся: С1 - использование турбохолодильных машин на поверхности шахты; 02 - то же, абсорбционных холодильных машин простого

действия; СО -то же, двухступенчатых АБХМ с гидрораспредели-толом и каталитическим генератором теплоты; С4-шднолодлине системы с машинным пр.гготовлошюм льда; Сб-использование стационарных холодильных машин на глубоких горизонтах; CG-использование передохших кондиционеров с водяным охлпздением конденсаторов; С7-охлаждение выработок сжиженным воздухом.

Столбцы в матрице соответствуют оценке вношлих

условий:1-4-ый -глубине отработки, 5-6 -углу наклона пластов, 7 -метансюбильности, 8-9 -надежности энергообеспечения. Весомость оценок определяется экспертизой. Притвор матрицы:

7 7 V 7 7 7 | 7 4

887584(^88 -7-7-7-7-7-7-^-8-8-1а ]= 3 33344^53 (20)

1} 555555^63

666355^5 2 GC5543|63

Седлозая точка приведенной матрицы находится па злемэнте - применение АБХМ с использованием BDP и установкой ГР.

Относлтелыто высокая температура хладонссителя в СКРЗ, оснащышых АВХМ, ограничивает их возможности но охлаждению удаленных выработок. При обычном размере шахтного поля по простирании на глубинах порядка I км АБХЫ обеспечивает расчетный микроклшат. Увеличение протяжешюсти крыльев шахтного поля является ограничителем использования АБХМ.

Радиус действия СКРВ зависит от многих факторов, ср"ди которых выделяется температура Maccima, расчетная температура приготовленного хладоносителя, протяженность сетей хладоно-ситоля, величина поверхности теплообмена и температурного перепада в ТВД и ABO, качество теплоизоляции и др.

Методика определения радиуса действия СКРВ предусматривает анализ схемы отработки шахтного поля с учетом нагрузок ¡i подготовительных и очистных забоях, расход вентиляционного воздуха, учет тепловлагопостуллоний. Раснределешго подготовительных и добычных участков в схеме отработки в зависимости от расположения текущей границы шахтного поля устанавливают методом экспертных оценок. Тепловые нагрузки определяются по известным программам для интересующей протяжец-

37

поста выработок. Сатом осуществляют расчет ПСРХ и подбор холодильной машины.

Для условий крутого падения пластов при д];ух подготови-тедышх забоях и шес^и работающих лавах, нагрузке на лаву 240 т/сут, расходе воздуха 'в лаве 10 м3/с, средними по Донбассу теплофизическими характеристиками для массива горных пород получены зависимости 0(1), рисЛО.

Заключение

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны теоретические основы для создания эффективной системы кондиционирования рудничного воодуха нч базе теплоиснользуюцих холодильных машин. А именно:

1. На осноьашга данных термодинамического анализа установлено распределение потерь эксергии в систе)мо кондиционирования рудагшого воздуха, оснащенной абсорбционными холодильными машинами. Относителыше потери эксергии в двух основных комплексах СКРВ - в АБХЫ и в подзимной сети распределения хладоносителя - достигают больших значений (85,4 и 67,8Ж ), что предопределяет необходимость совершенствования обоих комплексов. Эксерготический к.п.д. СКРВ не превышает в идеальном случае 53. Установлено, что при меньшей относительной влажности воздуха на входе в воздухоохладитель и щи уменьпегога температуры охлажденного воздуха потери зксерпп в воздухоохладителе уменьшаются, а эксергетическяй к.п.д. СКРВ увеличивается. Чем дальше от начала системы (от привода СКРВ) происходит потеря зксергии, тем большим приращением входной эксергии она долзка компенсироваться. Это требует при оптимизация и проектировании СКРВ особое внимание уделить уменьшения потерь зксергии в концевых элементах системы.

2. Экспериментально и теоретически доказано, что относительно небольшой интервал изменения температур хладоносителя, характерный для СКРВ на базе АБХМ, становится достаточным для нормального фуншглонировс.ая систедш в случае применения ступенчатых процессов в блоках абсорберов - испарителей и понизителей давления - гидрораспределителей вместо тзллсоб-менняхов высокого давления в контурах передачи хладоносителя. Каждый из этих способов позволяет снизить интервал изменения темжратур хладоносителя между испарителем холодильной

машины и воздухоохладителями m 4- 5*С, существенно умипьшая необратимость в системе и обеспечивая расчетное охлаздение воздуха в СКРВ.

3. Разработана и исслодована серия понизителей давления - парораспределителей, размещенных в сети распределения хладоносптеля для предотвращения передачи высокого давления na трубопровода и оборудование вторичного контура. Метода'ы математического анализа исследованы температурные поля в степках понизителей давления и показано, что в регенеративных гэдрораспределителях сниженио ценности хладотснтзля, вследствие нагрева на порядок ниже, чем в устройствах рекуперативного тала; получены зависимости для расчета тепловых потоков в обечайках гидрорэспределктелэй мембранного типа и с подвижным порншем.

4. Показано, что дая условий Донбасса АБХ1.1 как генератор холода исполь?уется в теплнй и переходный период. В холодный и переходный период АБХЛ вырабатывает теплоту для систем обогрева стволов, отопления и горячего водоснабжения объектов поверхности шахт; низкопотонциальнап теплота забирается от рабочих тел пневматической, вентиляционной и водоотливной систем.

5. Доказана возможность получешя основной части теплоты для работы абсорбционных холодильных млшш за счет побочных энергоисточшков глубоких угольных шахт. Экспериментально получены гешорвтурш- ргсходале характеристшси процессов окисления "некондиционных" метановоздушшх смесей в каталитических генераторах теплоты, работающих с кпняилм слоем катализатора.

6. Получены аналитические зависимости для определения калорических коэффициентов и коэффициентов переноса раствора бромистого лития в области высоких температур, по которым производятся расчеты процессов в аппаратах бромистолитиевых холодильных машин при высокотемпературной регенерации.

7. Доказано, что включение в СКРВ абсорбционных холодильных машин открывает путь к внедрению в горнодобывающую промышленность рядэ экологически чистых техногенных ¿фоцессов:

- утилизации побочного продукта угледобычи некондиционной метановоздушной смеси для производства холода;

- использования естествеиного (атмосферного) холода; рае-

работала методика нахождения величины охлаждения хлядоноси-теля - вода в градирне в переходный период года в конкретных климатических условиях угольных регионов, в сзвисимости от удельного расхода воздала;

- совмещения систем кондиционирования рудничного воздуха и шжарооросигьльяой, что позволила существенно снизить материалоемкость инженерша сооружений и объемы, занимаемые ими в подземных выработках; установлено, что при реальных расходах воды в системах орошения и пожаротушения влиянием подмешивания ее в первичный контур на режимы работы СКРВ можно пренебречь;

- осуществления, в перспективе, технологии обратноосмо-тяческого разделения слабого раствора абсорбента на кретсий и длстиллат, за счет потенциальной энергии столба жидкости, расположенного между дневной поверхностью и добычным горизонтом.

8. Разработана методика выбора решений в условиях . неопределенности по применению СКРВ различного типа, которая основана на идее теории игр о минимизации проигрыша. Получены зависимости, возводящие определять радиус действия СКРВ для ряда конкретных условий, в которых преимущественно используются абсорбционные бромастолитиевые холодильные машины.

9. Установлена (на основании результатов инструментальных тепловых съемок в глубокой угольной шахте крутого падения и путем анализа горнопроизшдсгвешых условий по методике выбора решений ) последовательность перехода к применению в СКРВ аппаратов, позволявдих поддерживать расчетный микроклимат подземных выработок, в зависимости от их удаленности и глубины.

10. Установлена работоспособность и практическая целесообразность применения СКРВ на базе АБХМ; обобщен опыт проектирования, строительства и эксплуатации первой такой системы в горнодобывающей отрасли'промышленности.

11. Доказана совместимость СКРВ на базе АБХМ с инженерными -системами шахты, в результате осуществления. которой уменьшается энергопотребление шахты и снижается материалоемкость комплексных систем.

12. Разработана конструкция автономного термического индикатора, который расширяет объем информации о микроклимате на рабочем месте. Прибор дает возможность интегрально оценивать снижение способности горнорабочего воспринимать, разли-

чать и адекватно реагировать на пропитания окружающей горно-производствоиной обстановки, способствуя контролю за безопасность?) труда по тепловому фактору.

13. Основные результаты, использованные "Пнчтрошяхтом" при проектировании систем кондиционирования воздуха шахт "Центральна л-Ирм:шо'\ Ильича, Воржшсовская. В НО "Стахаьовуголь" па шахте "Цонтральнал-Ирмино" СКВ на базе АБХМ внвдрега для отработки горизонта 913 м.

На основании техшисо-акочомичоского сравнения вариантов для пахты "Добронольсхая - Капитальная" установлено, что приводошшо затраты на С1СРВ с применением гвдрораспрвделителой и ступенчатых процессов на 15,2% меньше, чем в случао применения обычной С1СРВ с АБХМ и на 5,5% ниже, чем при использовании в СКРВ компрессионных холодильных машин.

Основное содеряашэ диссертации опубликовано в следующк работах

1. Рожко В.Ф. О расширении области применения бромисто-литиевых холодильных мания в системах кондиционировании рудничного воздуха // Физические процессы горного производства. Вып. 2. - Л.: ЛГИ, 1975. - С. 112 - 114.

2. О применении бромнотолитлйвых холодзлышх установок в системах коцдцционнрования аоздуха на электростанциях/ В.Ф.Рожко, В.Ф.Горбунов, В.Л.Стебловцев, В.М.Торговников // Электрические с^анщгл 1977. - Ji II. - С. 55 - 57.

3. Рожко В.5. Перспоктшц использования бромистолитновых холодильных пгрегатов в системах кондициснировашш воздуха глубоких шахт // Тепловой режим глубоких угольных шахт и металлически рудников. -Киев: Наукоса думса, 1977.-0.178-180.

A.c. G42486, ШШ ? 3/00. Понизитель давления / Рокко В.Ф., Дугпнов Г.В., Власов А.ii., Тимофеевок^ Л.С., Дзино A.A. и др.- Оггубл. 15.01.79. - Бш. № 2. -С. 139 -140.

5. Pom» В.Ф. Улучшение параметров работы абсорб-циошшх бромистолитиевих холодильных машин в системах шахтного кондиционирования . воздуха // Пошше»гю эффективности холодильных маиин. - Л.: ЛТИХП, 1980. - С. 38 - 41.

6.Загорский 'Г.Я., Рожко В.Ф. Об определинпи темнератур-ного поля в одной технической задаче// математические методы тепло-масьопэрзнооа.-днепропэтговск: Д1'У, 1980. -С. 30-33.

7. A.c. 7247/2. ШШ Eil Р 3/00. Понизитель давления/ Рожко В.Ф., Торговников Б.М., Власов А.П. п Штомпвль А.И. Опубл. 30.03.80. - Бш. № 12. - С. 139.

8. Оцешсв порспоктив применения абсорбционных брылис-толитиовых холодильных машин в системах охлаждо]шя шахтного воздуха / А.С.Тимофшвский, А.А.Дзино,. В.Ф.Рожко, А.И.Штемпель // Физические процессы горного производетва. Вып. 9. -Л.: ЛТИ, 1981. - С. 74 - 77.

9. Рожко В.Ф. Энергопотребление шахты с крупными теп-лоислользуюцими холодильными машинами // Повышение эффективности холодильных машин. - Л.: ЛТИХН, 1981. - С. 95 - да.

ТО. A.c. 870740, МКИ Е 21 F 3/00. Понизитель давления / Власов А.И., Рожко В.*1., Торгогашков Б.М., Штомиель А.И. Опубл. 10.10.81. - Бил. £ 37. - С. 189.

ГГ.А.с. 883500, МКИ E2I F3/00. Понизитель давления/Рож-ко В.Ф., Торговчиков Б.М. .Власов А.П. Опубл. 23.II.81. - Бш. X 43. - С. 176,

12.Опыт и перспективы применения абсорбционных холодильных машин в системах кондиционирования воздуха / Г.В.Дуганов, Л.О. Тимофеевский, В.Ф. Рожко, А.И. Штомпель // Физические процессы горного производства. Вып. II. Л.: -I9S2.-C. 44-18.

13. A.c. 94340G, МКИ E2I F3/C0. Воздухоохлядительная установка шахты / Рожко В.Ф., Штомпель А.И., Тимофеевский Л.С., Черниченкс В.К. Опубл. 15.07.82.-Бш. Je 26.-С.147

14. A.c. 960448, МКИ Е 21 F-3/00. Роторный ношгзи-тель давления/ Власов А.П., Рожко В.Ф., Романенко И.В. и др. Опубл. 23.09.82. - Бш. Я 35. - С. 134.

15. A.c. 970046, МКИ Е 21 Р 3/00. Абсорбционный Срсмистолитиевнй холодильный агрегат/Тимофьевский л.С.,Дзи-Но A.A., FOHKO В.Ф. и др. Опубл. 30.10.82.-Бм. » 40.-С.148.

16. A.c. 976100, МКИ Е 21? 3/00. Система кондиционирования рудничного воздуха /Ронско В.Ф., Фесенко В.Ф., Штемпель А.И. и др. Опубл. 23.11.82. - Евл. JE 43. - С. 194.

17. A.c. ■ 976101,-МХИ Е 21 У 3/00. Шахтой радиационный коядицконор, / Рожко В.Ф.,Фесенко В.Ф. «Штомпель А.И. и др. Опубл. 23.11.82. - Бш. JS 43. - С. 194.

18 А.с.985316, МКИ Е 21 Р 3/100. Устройство для обогре- i ствола и охлаждения шахтных выработок / Рожко В.Ф., Торговни-ков Б.Ы., Штомпель А.11. и др. Опубл. 30.12.82.-Ьшл; 48.-С.138.

19. Теплоиспользующие холодильные установки для глубоких шахт / Г.В.Дуганов, Л.С.Тимофеевский, В.Ф.Рожко,

A.И.Штомпель// Уголь Украины, 1982. - № 8. - С. 30 - 31.

20Л'имофоевски1 Л.С., Рожко В.Ф. Абсорбционные холодильные маэины в горнодобывающей промышленности // Повышение эффективности холодильных машин. - Л.: лги, 1983.-С. 16-20.

21.Опыт совершенствования системы кондиционирования воздуха шахты им.XXII съезда КПСС/Г.В.Дуганов, Л.С.Тимофеевский,

B.Ф.Рожко, А.И.Штемпель. -М.: ШШУголь, 1983.-Вып.3.-10 с.

22. Использование абсорбционных холодильных машин в системе шахтного кондиционирования воздуха / Г.В.Дуганов, Л.С.Тимофоевский, В.Ф.Рожко, А.И.Штомпель // Химическое и нефтяное машиностроение. - 1983. - JS 12. - С. II - 12.

23. Оценка термодинамической эффективности действительных циклов абсорбционной броьмстолитиевой холодильной машины /Л.С.Тимофеевский, А.А.Дз.шо, В.Ф.Рожко, Ю.А.Вольных // Холодальная техника. - 1984. - J6 7. - С. 27 - 31.

24. Новая техника для кондиционирования воздуха на шахтах Донбасса / Г.В. Дуганов, Е.П.Захаров, В.Ф.Рожко, а.И.Штомпель // Уголь Украины. - 1984. - X 4. - С. 18-21.

25. Штомпель А.И., Рожко В.Ф. Проектирование и строительство системы охлаждения воздуха угольнра шахты // Шахтное строительство, 1985. -'J6 7. - С. 5 - 8.

26. A.c. II76I49, МКИ Е 21 Р 3/00. Устройство для разделения слабого раствора / Рожко В.Ф., Шульженко В.Н., Ма-русыя Б.Э. И др . Опубл. 30.08.85. - Бш. * 32. - С. 158.

27. A.c. 1250656, МКИ Е 21 Р 3/00. Шахтный пози-

цдалииЗ редуктор давления / Рожко В.Ф., Штомпэль А.И., Есь-ков А.Г. и др. Опубл. 15.03.86. - Бм. J5 30. - С. 101.

га. A.c. I2G7I27, МКИ Р 25 В I5/0G. Абсорбционная бро-мистолитиовая холодильная устаповка/'Римофзерский Л.С., Дои-но A.A.. Рожко В.Ф. и др. Опубл.30.10.85.-Бш. J5 40. -С. 133.

29. A.c. 1273537 , МК.И Е 21 F 3/00. Шахтная установка кондиционирования воздуха / Рожсо В.Ф., Щульжешсо В.Н., Штомполь А.И. Опубл. 30.II.86.- Бш. Jí 44.- С. 125.

30. A.c.J30I970, ШИ Е 21 С 41/04. Способ вскрытия и подготовки пологих уголышх пластов / Штомполь А.И., Столпрец-ко И.И., Роако В.Ф. и др. Опубл. 07.04.87.-Бш. .'£ 13.-С.127.

31. A.c. 1335713, ШШ Е 21 F 3/00. Способ охлаждения воздаха в лаве с низким газозндолвшюм / Роззсо В.Ф., Штомпзль A.M., KnuTiuioB С.11. и др. Опубл. 07.03.87. Бш. № 33. - С. 118.

32. A.c.. 1437693, МКИ G 01 К 3/00. Термический индикатор / Рожо В.Ф., Долгина А.Ф., Штемпель А.И., Андрзден-ко В.Н. Опубл. 16.10.87. - Бм. Jê 42. - С. 170.

33. Г1)юокт: Холодильная станция с машинами типа АБХМ-3000, сташштм конденсата и оборотного подоснабз.ешя и подстанцией G/0,4 кВт. Технические решения ТР-310Э / В.С.Ушка-лов, Т.В.Селезнев, А.И.Штомпель, В.Ф.Рожо // Харьков: tora: грошахт, 1938. - 217 С.

34. Рожо В.Ф., Шулксепко В.Н., Штемпель А .И. Параметры системы охлаждения р/д»мчпого воздуха с йбсорбц:кш:п>.;н холодильными млиинамя//совор110нствоваш10 процессор маеии и аппаратов холодильной техники. - Л.: ЛТ1Ш1, 1988. - С. 63 - 66.

óíi. A.c. 1448076, Ш1 Е 21 F 3 / 00. Устройство для кондициоиировачм! воьдуха в горних выработках / Роэтсо В.Ф., Щульяхшко В.Н., Штомполь А.И. и др. 0яу6л. 30.12.88. - Бш. Jé 48. - С. 164.

36. Ро.кю В.Ф., Богданов Й.В., Штомполь А.И. Сшпramio □ума па холодильных сгаицилх // Безопасность труда в протелв-лешюсти. - 1939. - №. 4. - С. 62 - 63.

37. Роисо о.Ф., ШулкЕешсо В.Н., Щтомпель А.И. Con.vre-щолнзя система холодоснабиптя и пнлеподавлшшя для глубоютх птжт // Шахтное строительство. - 1989. - № II- - С. S - 8.

38. Пути решения проблемы нормализации теплового режима в глубоюи лттох/Э.О.Чолак, Л.С.Ти'.зофеевскнЯ, В.Ф.Ро'гко,

A.И.Штомполь // Уголь Украшав - 1990. - Jï 3. - С. 33 - 21.

39. Флоров C.B., Рожко В.Ф., Гюлофс.евскнй Л.С. Анализ :юм.1лекс1шх систем холодо- и тошгоснабзгэпиа шахт / ' Исследование н совершенствование конструкций холодилышх мапин.-Л.: ЛТИХП, 1990. - С. 4 - 8 .

40. FoKliKO V.P. Saie Refrigeration Sisteme Хог t!io City Environnent // Проблемы урбозкологии и фятомадюрация. - Львов: ЛЛТЯ, I991. - С. 16G.

41. Гожко В.Ф., Долотов А.Г., ТимофеевскиЯ Л.С. Ап-проксимациошшо зависимости для теплое} изических свойств водоого р.-.створа бромистого лития в обльсти васоках теяпо-ратур // Совершеношовашш холодилышх маши». - О.-Пб.: СПТУЖП, 1991. - С. 100 - 114.

42. A.c. 1680987. Í.ÍKИ Е 21 С 41/18. Способ в г крытая и подготовки пологих уголышх пластов / Штомполь А.И., Рокко

B.Ф., Чолак Э.О. и др. Опубл. 30.09.91.- Бш. Л 36. - С. 150.

43. A.c. 17304S6, ШШ F2I РЗ/00. Парораспределитель / Рсжко В.Ф., Игна.'атош И.С., Штемпель А.И. и др. Опубл. 30.04.92. - Бил. » 16. - С. 92..

44. Экологически чистая и энергетически эффективная система ковдщионирования рудничного воздуха / Н.М. Яезы-мяшшй , Е.Л. Ивоиип, В.Ф. Рожко , А.И. Штомнель // Уголь Украины, 1992, - JÉ9. С. 53 - 56.

45. Рожко В.Ф., Чг шиченко В.К., Андрвденко В.Н. Нормализация теплового режима в глубоких шахтах Донбасса.-К.: Тех-П1ка, 1992. - 128 с.

46. Рожко В.Ф. Методика расчета нагрева хладоносителя в гидрораспределителе системы кондиционирования воздуха / ДИСК - Днепропетровск , 1992. - 17 с. -Деп . в ЦНИЭИУголь ТО.12.92.. У) 5405.

47. Эколого-экопомическио основы природоохранных решении в строительстве / Д.И.Чорноморец, Ю.С.Вербицкий, В.И.Большаков, В.Ф. Рожко, А.И.Шевченко. -К.: Техн1ка, 1993. 176 с.

48. Рожко В.Ф. Выбор решений при проектировании систем кондиционирования рудничного воздуха// Уголь Украины. -1993. - % 5. - С. 54 - 56.

Подписано к печати 18.04.95., Формат №х84 1/16. Бум.газетная. Печать офсетная. Печ.л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ р 197.

Малое предприятие "ТедлоКон" Санкт-Петепбувгской государственной академии холода и пищевых технологий. 191002, Санкт-Петербург, ул.Ломоносова, 9