Количество холода, необходимое для охлаждения окружаю щих ледопородное ограждение пород,
Qox = ^ОХ^ОХ = |
( # Н+ ^в ) H t/ox’ |
|
|
|
где qох— теплоприток к |
1 м2 |
поверхности ледопородного |
ог |
|
раждения, принимаемый |
по |
данным практики равным |
16— |
|
24 кДж/(м2-ч). |
|
|
|
|
Однако, как показали впециальные исследования теплоотда чи замораживающих колонок, в широком диапазоне изменения влияющих на процесс параметров, проведенные в МГИ, указан
ные значения теплопритока |
к поверхности ледопородного ог |
раждения справедливы для |
условий замораживания пород |
с температурой 10— 12’С и |
при температуре замораживания |
до —20 °С. При начальной температуре породы 20—25°С и бо лее низкой температуре замораживания величина теплопритока составляет 40—45 кДж/(м2-ч). При этом рекомендуемые вели чины теплопритока к 1 м2 поверхности ледопородного ограж дения справедливы при температуре замерзания подземных вод ±0°С . При более низких температурах замерзания воды,
что характерно для минерализованных вод, |
величины |
тепло |
||
притока будут значительно ниже |
и могут |
составлять 80— |
||
130 кДж/{м2-ч). |
|
|
|
|
Теплопоглощающую способность |
замораживающих |
колонок |
||
определяют как произведение |
поверхности |
замораживающих |
||
колонок на удельный тепловой |
поток qj, притекающий |
к 1 м2 |
||
поверхности колонок, т. е. |
|
|
|
|
QK= pQf—ndNHqf.
Величина удельного теплового потока <7/ является функцией значительного числа параметров, таких как температура замо раживания, скорость и режим течения хладоносителя в колон ках, коэффициент теплоотдачи, расстояние между колонками, время замораживания, конструктивные особенности колонок и т.д.
Удельный тепловой поток может быть определен по форму ле, полученной для одиночной колонки,
При работе группы колонок удельный тепловой поток
где d, dK— соответственно внутренний и наружный диаметры замораживающей колонки, м; а — коэффициент теплоотдачи,
зависящий от скорости и режима движения рассола в колон ках,
|
|
4Э\ |
fi |
|
|
|
|
|
|
|
Pg |
. юрСрУр4а . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d3— d |
dn, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д,р — коэффициент |
теплопроводности |
хладоносителя, Вт/(м-°С); |
||||||||
Ре — критерий |
Пекле; |
шР— скорость |
движения |
хладоносителя |
||||||
в |
межтрубном |
пространстве, |
м/ч; |
Ср— удельная теплоемкость |
||||||
хладоносителя, |
кДж/(кг-°С); |
YP— плотность |
хладоносителя, |
|||||||
кг/м3; |
dn— диаметр |
питающей |
трубы, м; A,i — коэффициент |
|||||||
теплопроводности замороженной породы, Вт/(м-°С). |
формул |
|||||||||
|
Практическое |
использование |
вышеприведенных |
|||||||
затруднено в связи с |
недостаточным исследованием |
парамет |
||||||||
ров, входящих в эти формулы. Это в первую очередь относится к,таким параметрам, как коэффициент теплопроводности и ко эффициент теплоотдачи рассола замораживающей колонке, которые нуждаются в широких экспериментальных исследова ниях и уточнениях.
Ориентировочное среднее значение величины удельного теп
лового потока за весь период замораживания, |
как |
показали |
исследования процесса на физических моделях |
в |
лаборато |
рии МГИ, |
|
|
Яf — <Ai> |
|
|
где q{— условный удельный тепловой поток, отнесенный к еди нице теплопроводности замороженной породы, значение кото рого от влияющих факторов при ламинарном режиме течения рассола в колонках приведено в табл. 4.6.
Зная теплопоглощающую способность колонок QK, можно определять хладопроизводительность замораживающей стан ции, значение которой принимается на 10—20% больше QK, т. е.
QCT=(1,1 -г 1,2) QK.
Продолжительность работы замораживающей станции в ак тивный период т (в сутках)
Отсюда
^~ QB/ [(Qu Qox) 24].
В ряде случаев |
для определения времени, затрачиваемого |
на замораживание |
пород при проходке стволов, может быть |
1
Температура |
хладо- |
Расстояние между |
Толщина |
ледопо |
qf , кДж/(м*-ч) |
носителя, |
°С |
колонками, м |
родного |
огражде |
|
|
|
|
ния, м |
|
|
P' J |
|
1,2 |
|
2 |
360—500 |
—20 |
|
|
|||
—20 |
|
1,2 |
|
3 |
300—400 |
—20 |
|
1,2 |
|
4 |
260—350 |
—20 |
|
1,2 |
|
5 |
240— 330 |
—20 |
|
2 |
|
2 |
460—600 |
—20 |
|
2 |
|
3 |
360—490 |
—20 |
|
2 |
|
4 |
320—420 |
—20 |
|
2 |
|
5 |
280—370 |
—30 |
|
1,2 |
|
2 |
460—6С0 |
—30 |
|
1,2 |
|
3 |
420—550 |
—30 |
|
1,2 |
|
4 |
360—480 |
—30 |
|
1,2 |
|
5 |
320—420 |
—30 |
|
2 |
|
2 |
850—875 |
—30 |
|
2 |
|
3 |
650—675 |
—30 |
|
2 |
|
4 |
575—600 |
—30 |
|
2 |
|
5. |
500—530 |
—40 |
|
1,2 |
|
2 |
950—975 |
—40 |
|
1,2 |
|
3 |
725—750 |
—40 |
|
1,2 |
|
4 |
550—575 |
—40 |
|
1,2 |
|
5 |
475—500 |
—40 |
|
2 |
|
2 |
1050— 1075 |
—40 |
|
2 |
|
3 |
900—925 |
—40 |
|
2 |
|
4 |
775—800 |
—40 |
|
2 |
|
5 |
675—700 |
использована формула проф. Н. Г. Трупака, полученная для работы одиночной колонки,
т — (l+ W qd\ In d2/dK,
192 (/0 — /р)
где q — теплосодержание горной породы, кДж/м3; d2 — диаметр ледопородного ограждения, образованного вокруг одиночной колонки, м; ф — коэффициент, зависящий от диаметра ледопо родного цилиндра и теплосодержания породы.
В частности, при темцературе горной породы tn= 8 вС. и теп лосодержании <7=105000 кДж/№3 коэффициент ф имеет сле
дующие значения |
в зависимости от |
диаметра |
ледопородного |
|||
цилиндра, сформированного вокруг колонки: |
|
|
|
|||
d9, м . |
0 ,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2 ,5 |
3 |
ф |
0,39 |
0,45 |
0,49 |
0,53 |
0,54 |
0,55 |
При значении q', которое отличается от q= 105000 кДж/м3, приведенные выше'значения коэффициента ф должны быть умножены на отношение l/qll/q'. Если начальная температура
горной породы t'n будет отличаться от tn—8°C, то приведенное значение коэффициента ф необходимо умножить на выражение t'nltn.
Продолжительность пассивного замораживания
f п = (fi ^rV®np>
где Я — полная глубина замораживания, м; Яг— глубина гото вого участка ствола к концу периода активного замораживания пород по проекту, м; о„Р— средняя скорость проходки ствола на участке замораживания водоносных пород, м/сут.
4.1.8. Расчет параметров.холодильного оборудования
Зная основные параметры процесса замораживания пород, рассчитывают и подбирают холодильное оборудование: ком прессоры, испарители, конденсаторы, рассольно-магистральные проводы и другое оборудование.
Число и тип компрессоров подбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить требуемую хладопроизводительность станции при заданной проектом температуре рассола.
Для каждого компрессора предусматривают установку от дельного испарителя и конденсатора с рабочей поверхностью, равной:
для испарителя
f„ = l,2 Q p/<7„; I
для конденсатора
FK= 1 >2Qp/<7u>
где Qp — рабочая хладопроизводительность компрессора, Вт, принимаемая в расчетах при температуре испарения хладоаген-
та: для одноступенчатого |
цикла сжатия —18 °С; |
для двух |
ступенчатого цикла сжатия |
—30 °С; qn— удельная |
тепловая |
нагрузка на испаритель, принимаемая равной: для вертикаль
но-трубных |
3000—3600 Вт/м2; для |
кожухотрубных 2400— |
||
2450 Вт/м2; |
qK— удельная |
тепловая нагрузка на |
конденсатор, |
|
равная: для |
оросительных |
4200—6000 |
Вт/м2; для |
кожухотруб |
ных 4200—5400 Вт/м2. |
рассолопроводов (м) |
|
||
Диаметр |
магистральных |
|
||
Dp —V Qp. ст/ [^pVp^-'p (^пр ^обр)Ь
где Qp.cr — рабочая хладопроизводительность замораживающей
станции, Вт; оР=1,5—2 |
м/с — скорость |
движения хладоносите- |
ля в рассолопроводах; |
YP — плотность |
хладоносителя, Кг/м3; |
Ср — теплоемкость хладоносителя, Дж/(кг-°С) ; fnp, 4о6р— соот-