Регулювання розподілу повітряу вентиляційній мережі
В статті досліджуються закономірності розподілу повітря у паралельному вентиляційному з’єднанні. Для визначення закономірностей регулювання розподілу повітря використовується графоаналітичний метод і комп’ютерне моделювання вентиляційних мереж. Основу графоаналітичного методу складає визначення режи...
Збережено в:
| Дата: | 2013 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2013
|
| Назва видання: | Геотехнічна механіка |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/87402 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Регулювання розподілу повітряу вентиляційній мережі / В.О. Трофимов, О.Л. Кавєра // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 112. — С. 215-220. — Бібліогр.: 1 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-87402 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-874022015-10-18T03:02:13Z Регулювання розподілу повітряу вентиляційній мережі Трофимов, В.О. Кавєра, О.Л. В статті досліджуються закономірності розподілу повітря у паралельному вентиляційному з’єднанні. Для визначення закономірностей регулювання розподілу повітря використовується графоаналітичний метод і комп’ютерне моделювання вентиляційних мереж. Основу графоаналітичного методу складає визначення режимів вентиляції окремих гілок за допомогою приведених і аеродинамічних характеристик. Розглянуто умови формування режимів провітрювання окремих гілок і паралельного з’єднання в цілому. Зроблено аналіз можливих наслідків розподілу повітря після негативного регулювання (підвищення аеродинамічного опору однієї з гілок паралельного з’єднання). Встановлено, що ступінь регулювання розподілу повітря ефективніший в тій вентиляційній мережі, де гілки паралельного з’єднання мають менші абсолютні значення аеродинамічних опорів. В статье исследуются закономерности распределения воздуха в параллельном вентиляционном соединении. Для определения закономерностей регулирования распределения воздуха используется графоаналитический метод и компьютерное моделирование вентиляционных сетей. Основу графоаналитического метода составляет определение режимов вентиляции отдельных ветвей с помощью приведенных и аэродинамических характеристик. Рассмотрены условия формирования режимов проветривания отдельных ветвей и параллельного соединения в целом. Сделан анализ возможных последствий распределения воздуха после негативного регулирования (повышение аэродинамического сопротивления одной из ветвей параллельного соединения). Установлено, что степень регулирования распределения воздуха эффективнее в той вентиляционной сети, где ветви параллельного соединения имеют меньшие абсолютные значения аэродинамических сопротивлений. The article analyzes the laws regulating air distribution at parallel ventilation connection. To determine the laws regulating the air distribution, graphic-analytical method and computer simulation of ventilation systems are used. The graphic-analytical method is based on the defining of ventilation modes in individual branches with the help of reduced and aerodynamic characteristics. Conditions for forming ventilation modes for separate branches and parallel connections in general are considered. Possible consequences after negative regulation of the air distribution (increase of aerodynamic resistance in one of the branches of the parallel connection) are analyzed. It was found that regulation of air distribution was more effective in that ventilation system where branches of parallel connection had smaller absolute values of aerodynamic resistances. 2013 Article Регулювання розподілу повітряу вентиляційній мережі / В.О. Трофимов, О.Л. Кавєра // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 112. — С. 215-220. — Бібліогр.: 1 назв. — укр. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/87402 622.453.012.2 uk Геотехнічна механіка Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
В статті досліджуються закономірності розподілу повітря у паралельному вентиляційному з’єднанні. Для визначення закономірностей регулювання розподілу повітря використовується графоаналітичний метод і комп’ютерне моделювання вентиляційних мереж. Основу графоаналітичного методу складає визначення режимів вентиляції окремих гілок за допомогою приведених і аеродинамічних характеристик. Розглянуто умови формування режимів провітрювання окремих гілок і паралельного з’єднання в цілому. Зроблено аналіз можливих наслідків розподілу повітря після негативного регулювання (підвищення аеродинамічного опору однієї з гілок паралельного з’єднання). Встановлено, що ступінь регулювання розподілу повітря ефективніший в тій вентиляційній мережі, де гілки паралельного з’єднання мають менші абсолютні значення аеродинамічних опорів. |
| format |
Article |
| author |
Трофимов, В.О. Кавєра, О.Л. |
| spellingShingle |
Трофимов, В.О. Кавєра, О.Л. Регулювання розподілу повітряу вентиляційній мережі Геотехнічна механіка |
| author_facet |
Трофимов, В.О. Кавєра, О.Л. |
| author_sort |
Трофимов, В.О. |
| title |
Регулювання розподілу повітряу вентиляційній мережі |
| title_short |
Регулювання розподілу повітряу вентиляційній мережі |
| title_full |
Регулювання розподілу повітряу вентиляційній мережі |
| title_fullStr |
Регулювання розподілу повітряу вентиляційній мережі |
| title_full_unstemmed |
Регулювання розподілу повітряу вентиляційній мережі |
| title_sort |
регулювання розподілу повітряу вентиляційній мережі |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2013 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/87402 |
| citation_txt |
Регулювання розподілу повітряу вентиляційній мережі / В.О. Трофимов, О.Л. Кавєра // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 112. — С. 215-220. — Бібліогр.: 1 назв. — укр. |
| series |
Геотехнічна механіка |
| work_keys_str_mv |
AT trofimovvo regulûvannârozpodílupovítrâuventilâcíjníjmereží AT kavêraol regulûvannârozpodílupovítrâuventilâcíjníjmereží |
| first_indexed |
2025-07-06T14:59:42Z |
| last_indexed |
2025-07-06T14:59:42Z |
| _version_ |
1836910099624361984 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112
________________________________________________________________________________________________
215
УДК 622.453.012.2
В.О. Трофимов, канд. техн. наук, доцент,
О.Л. Кавєра, канд. техн. наук, доцент
(ДонНТУ)
РЕГУЛЮВАННЯ РОЗПОДІЛУ ПОВІТРЯ У ВЕНТИЛЯЦІЙНІЙ МЕРЕЖІ
В.А. Трофимов, канд. техн. наук, доцент,
А.Л. Кавера, канд. техн. наук, доцент
(ДонНТУ)
РЕГУЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА В
ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СЕТИ
V. Trofimov, Ph.D. (Tech.), Associate Professor,
A. Kavera, Ph.D. (Tech.), Associate Professor
(DonNTU)
REGULATION OF AIR DISTRIBUTION IN THE VENTILATION SYSTEM
Анотація. В статті досліджуються закономірності розподілу повітря у паралельному ве-
нтиляційному з’єднанні. Для визначення закономірностей регулювання розподілу повітря
використовується графоаналітичний метод і комп’ютерне моделювання вентиляційних ме-
реж. Основу графоаналітичного методу складає визначення режимів вентиляції окремих гі-
лок за допомогою приведених і аеродинамічних характеристик. Розглянуто умови форму-
вання режимів провітрювання окремих гілок і паралельного з’єднання в цілому. Зроблено
аналіз можливих наслідків розподілу повітря після негативного регулювання (підвищення
аеродинамічного опору однієї з гілок паралельного з’єднання). Встановлено, що ступінь ре-
гулювання розподілу повітря ефективніший в тій вентиляційній мережі, де гілки паралельно-
го з’єднання мають менші абсолютні значення аеродинамічних опорів.
Ключові слова: вентиляційна мережа, регулювання, розподіл повітря, комп’ютерне мо-
делювання, властивості вентиляційної мережі.
Проблема та її зв’язок з науковими і практичними задачами
Питання розподілу повітря у вентиляційній мережі пов’язані з регулюван-
ням цього розподілу або впливом природних і штучних чинників на режим вен-
тиляції окремих частин шахти. Вирішення цих питань потребує вивчення зага-
льних закономірностей, які діють у вентиляційній мережі і в окремих вентиля-
ційних з’єднаннях. На цей час в підручниках з аерології гірничих підприємств
чи в відповідних наукових статтях питання оцінки наслідків регулювання роз-
поділу повітря не розглядаються. Відсутні методичні засади передбачення мо-
жливих наслідків від використання вентиляційних регуляторів у вентиляційній
мережі. Це призводить до невиправданих матеріальних витрат при виборі місць
встановлення вентиляційних регуляторів в нормальних умовах або до похибок
при оперативному регулюванні розподілу повітря в аварійних умовах на вугі-
льних шахтах і в метрополітенах.
© В.А. Трофимов, А.Л. Кавера, 2013
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112
______________________________________________________________________________________________
216
Постановка задачі
Мета роботи – встановити вплив величини аеродинамічних опорів гілок па-
ралельного з’єднання на розподіл змін витрат повітря в гілках цього з’єднання.
Для досягнення поставленої мети використаємо графоаналітичний метод.
Він полягає у побудові сумісних графічних зображень аеродинамічної і приве-
деної (приведена характеристика гілки – лінія, на якій розташовані усі можливі
режими її провітрювання після зміни аеродинамічного опору) характеристик
паралельного з’єднання і його окремих гілок. Таке зображення дає змогу поба-
чити якісні зміни у розподілі витрат повітря між гілками паралельного
з’єднання. На підставі аналізу зображень аеродинамічних характеристик фор-
мується методика комп’ютерного моделювання дії регулятора в вентиляційній
мережі. Моделювання регулювання розподілу повітря відбувається за допомо-
гою фахової комп’ютерної програми.
Визначення вентиляційних режимів гілок паралельного з’єднання за
допомогою аеродинамічних і приведених характеристик
Розглянемо закономірності зміни витрат повітря на прикладі паралельного
з’єднання з двох гілок. Для цього використаємо графоаналітичний метод [1].
Припустимо, що обидві гілки паралельного з’єднання мають однаковий опір
(r1=r2), а режим вентиляції кожної з них визначають координати точки А (рис.
1). Режим вентиляції усього паралельного з’єднання визначає точка (В) пересі-
кання аеродинамічної характеристики (лінія rп) з приведеною характеристикою
паралельного з’єднання (лінія 1).
Рисунок 1 – Визначення режимів вентиляції паралельного з’єднання
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112
________________________________________________________________________________________________
217
Уявімо собі, що опір однієї з гілок паралельного з’єднання підвищився з r1
до нескінченності (виробка перекрита щільною перемичкою − негативне регу-
лювання). В цьому випадку опір паралельного з’єднання підвищиться з rп до
r′п=r2, а режим вентиляції гілки r2 (і відповідно паралельного з’єднання) будуть
визначати координати точки С (h′2, Q′2) перетину аеродинамічної характеристи-
ки цієї гілки (лінія r2) з приведеною характеристикою паралельного з’єднання.
Аналіз змін витрат повітря показує, що витрата повітря паралельного
з’єднання зменшилася (-) на ∆Qп (різниця Qп-Q′п дорівнює відрізку DВ), а ви-
трата повітря в гілці R2 підвищилася (+) на ∆Q2 (різниця Q′2-Q2 дорівнює відріз-
ку АD).
Порівняння зміни витрат повітря в паралельному з’єднанні (∆Qп), в гілці-
регуляторі (Q1=∆Q1) і в гілці-об’єкті регулювання (∆Q2) дозволяє стверджувати,
що найбільша зміна витрати повітря відбулася в гілці-регуляторі (∆Q1) і, одно-
часно, зміна витрати повітря в об’єкті регулювання (∆Q2) буде більша ніж зміна
витрати повітря в паралельному з’єднанні (∆Qп)
∆Q1>∆Q2>∆Qп. (1)
Цей висновок не суперечить властивості вузла вентиляційної мережі [1], але
чи повсякчас зберігається ця закономірність? Можливо, при зміні опорів гілок
паралельного з’єднання зміниться і характер розподілу повітря в цьому
з’єднанні?
Виконаємо таку ж саму побудову характеристик в паралельному з’єднанні,
але для умов коли аеродинамічний опір обох гілок (R1=R2) значно більший (рис.
2), ніж у попередньому випадку. Парабола аеродинамічного опору гілок (лінії
R1, R2) перетинає приведену характеристику паралельного з’єднання (лінія 1) в
точці F. Режим провітрювання гілок (R1, R2) і паралельного з’єднання до регу-
лювання (RП) визначають координати точок N і M.
Порівняння змін витрат повітря (∆Q2=NK=∆Qр) в гілці R2 (при підвищенні
опору R1 до ∞) і в паралельному з’єднанні (∆Qп=KM) дозволяє стверджувати,
що в цьому випадку зміни витрати повітря в паралельному з’єднанні (∆Qп=Qп-
Q′2) будуть більші ніж в гілці-об’єкті регулювання (∆Qо=Q′2-Q2)
∆Qп>∆Qо. (2)
Отриманий результат дозволяє стверджувати, що при менших опорах гілок
регулювання витрат повітря в паралельному з’єднанні більш ефективне. Тобто,
відношення ∆Qп/∆Qо буде меншим там, де менші абсолютні опори гілки-
регулятора і гілки-об’єкта регулювання (r1<R1, r2<R2). Інакше кажучи, чим ме-
нше аеродинамічні опори гілки-регулятора і гілки-об’єкта регулювання, тим
менше зменшення витрати повітря у паралельному з’єднанні і більше збіль-
шення витрати повітря у об’єкті регулювання.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112
______________________________________________________________________________________________
218
Моделювання регулювання розподілу повітря за допомогою
комп’ютерної моделі вентиляційної мережі
Результати графоаналітичного аналізу було перевірено за допомогою
комп’ютерної моделі паралельного з’єднання (рис. 3, ділянка 3-4).
Рисунок 2 – Вплив регулювання на режими вентиляції гілок паралельного з’єднання
Рисунок 3 – Схема комп’ютерної моделі паралельного з’єднання
Результати моделювання наведено у таблицях 1, 2. В першій таблиці наве-
дено результати моделювання підвищення опору гілки №7 (гілка-регулятор) в
10, 25, 100 разів. Аеродинамічні опори регулятора (Rр) і об’єкта регулювання
(Rо) склали відповідно 0,01 і 0,02 Па с2/м6. В табл. 2 наведено результати моде-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112
________________________________________________________________________________________________
219
лювання після підвищення опору гілки регулятора і об’єкта регулювання в де-
сять разів (ступінь підвищення опору регулятора прийнята така ж, як і у пер-
шому випадку − в 10, 25, 100 разів).
Таблиця 1 − Результати моделювання в мережі з малими опорами гілок
Опір гілки-регулятора (Rр) − 0,01 Па с2/м6; витрата повітря (Qр) − 27,9 м3/с
Опір гілки-об’єкта (Rо) − 0,02 Па с2/м6; витрата повітря (Qо) − 19,73 м3/с
Rр, Па с2/м6 Витрати повітря
(Q), м3/с
Зміни витрат повіт-
ря (∆Q), м3/с ∆Qп/∆Qо
Qо=31,77 ∆Qо=12,23 0,1 Qп=45,98 ∆Qп=1,64 0,133
Qо=35,34 ∆Qо=15,52 0,25 Qп=45,34 ∆Qп=2,28 0,146
Qо=39,07 ∆Qо=18,35 1,0 Qо=44,59 ∆Qо=3,03 0,165
Таблиця 2 − Результати моделювання в мережі зі збільшеними опорами гілок
Опір гілки-регулятора (Rр) − 0,1 Па с2/м6; витрата повітря (Qр) − 27,19 м3/с
Опір гілки-об’єкта (Rо) − 0,2 Па с2/м6; витрата повітря (Qо) − 19,22 м3/с
Rр, Па с2/м6 Витрати повітря
(Q), м3/с
Зміни витрат повіт-
ря (∆Q), м3/с ∆Qп/∆Qо
Qо=23,07 ∆Qо=6,15 1,0 Qп=33,39 ∆Qп=7,47 1,21
Qо=24,41 ∆Qо=7,49 2,5 Qп=31,31 ∆Qп=9,55 1,27
Qо=25,62 ∆Qо=8,7 10,0 Qп=29,24 ∆Qп=11,62 1,33
Результати роботи
Аналіз результатів моделювання підтверджує теоретичний аналіз: регулю-
вання розподілу повітря ефективніше в тій вентиляційній мережі, де гілки па-
ралельного з’єднання мають менші абсолютні значення аеродинамічних опорів.
Окрім того, вентиляційне збурення, яке виникає у якомусь вентиляційному ко-
нтурі швидше згасає в мережі з меншими значеннями аеродинамічних опорів
гілок паралельних з’єднань. Це видно з порівняння величин ∆Qп в першій і дру-
гій таблицях. Так, при підвищенні опору регулятора в мережі з невеликими
опорами величина ∆Qп змінювалася від 1,64 до 3,03 м3/с, а в мережі з підвище-
ним опором гілок − від 7,47 до 11,62 м3/с.
Висновки
Встановлено нові властивості вентиляційної мережі:
- ступінь регулювання розподілу повітря ефективніший в тій вентиляційній
мережі, де гілки паралельного з’єднання мають менші абсолютні значення ае-
родинамічних опорів;
- вентиляційне збурення, яке виникає у якомусь вентиляційному контурі
швидше згасає в мережі з меншими значеннями аеродинамічних опорів гілок.
–––––––––––––––––––––––––––––––
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112
______________________________________________________________________________________________
220
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аерологія шахтних вентиляційних мереж / В.О. Трофимов, Ю.Ф. Булгаков, О.Л. Кавєра [та
ін.] – Донецьк: Норд-Прес, 2009. – 87 с.
REFERENCES
1. Trofymov V.O., Bulgakov Yu.F. and Kavera O.L. (2009), Aerolohiia shakhtnykh ventyliatsiinykh
merezh [Aerology of mine ventilation system], Nord-Pres, Donetsk, Ukraine.
–––––––––––––––––––––––––––––––
Об авторах
Трофимов Віталій Олександрович, кандидат технічних наук, доцент, доцент кафедри «Охорона
праці та аерологія», Донецький національний технічний університет (ДонНТУ), Донецьк, Україна,
vialet@yandex.ua
Кавєра Олексій Леонідович, кандидат технічних наук, доцент, доцент кафедри «Охорона праці та
аерологія», Донецький національний технічний університет (ДонНТУ), Донецьк, Україна,
kavera@ukr.net
About the authors
Trofymov Vitalii Oleksandrovych, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Associate Professor, Asso-
ciate Professor of Department «Labour protection and Aerology», Donetsk National Technical University
(DonNTU), Donetsk, Ukraine, vialet@yandex.ua
Kaviera Oleksii Leonidovych, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Associate Professor, Associate
Professor of Department «Labour protection and Aerology», Donetsk National Technical University (Don-
NTU), Donetsk, Ukraine, kavera@ukr.net
–––––––––––––––––––––––––––––––
Аннотация. В статье исследуются закономерности распределения воздуха в параллель-
ном вентиляционном соединении. Для определения закономерностей регулирования распре-
деления воздуха используется графоаналитический метод и компьютерное моделирование
вентиляционных сетей. Основу графоаналитического метода составляет определение режи-
мов вентиляции отдельных ветвей с помощью приведенных и аэродинамических характери-
стик. Рассмотрены условия формирования режимов проветривания отдельных ветвей и па-
раллельного соединения в целом. Сделан анализ возможных последствий распределения
воздуха после негативного регулирования (повышение аэродинамического сопротивления
одной из ветвей параллельного соединения). Установлено, что степень регулирования рас-
пределения воздуха эффективнее в той вентиляционной сети, где ветви параллельного со-
единения имеют меньшие абсолютные значения аэродинамических сопротивлений.
Ключевые слова: вентиляционная сеть, регулирование, распределение воздуха, компь-
ютерное моделирование, свойства вентиляционной сети.
Abstract. The article analyzes the laws regulating air distribution at parallel ventilation connec-
tion. To determine the laws regulating the air distribution, graphic-analytical method and computer
simulation of ventilation systems are used. The graphic-analytical method is based on the defining
of ventilation modes in individual branches with the help of reduced and aerodynamic characteris-
tics. Conditions for forming ventilation modes for separate branches and parallel connections in
general are considered. Possible consequences after negative regulation of the air distribution (in-
crease of aerodynamic resistance in one of the branches of the parallel connection) are analyzed. It
was found that regulation of air distribution was more effective in that ventilation system where
branches of parallel connection had smaller absolute values of aerodynamic resistances.
Keywords: ventilation system, regulation, air distribution, computer simulation, properties of
the ventilation system.
Статья поступила в редакцию 20.09.2013
Рекомендовано к публикации д-ром техн. наук Т.В. Бунько
|