Исследование и разработка шахтных газоотсасывающих вентиляторов повышенной аэродинамической нагруженности

• Автор: Волков, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 173 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. Анализ состояния, пути предотвращения метаноопасносги и

оценка эффективности газоотсасывающих вентиляторов '

1.1. Состояние проветривания угольных шахт и особенности их вентиляционных режимов

1.2. Закономерность вентиляционных режимов газообильных угольных шахт

1.3. Способы эффективного устранения метанообильности и газового барьера в угольных шахтах

1.4. Методы оценки эффективности вентиляторов главного проветривания

1.5. Особенности режимов работы вентиляторных комплексов комбинированного проветривания
1.6. Анализ параметров газоотсасывающих вентиляторов комбинированного проветривания и определение их критериев эффективности
Выводы
2. Энергетические способы повышения эффективности газоотсасывающих вентиляторов
2.1. Механизм преобразования энергии и ее потерь в рабочем колесе газоотсасывающего вентилятора
2.2. Анализ известных энергетических методов управления течением в турбомашинах
2.3. Обоснование эффективности энергетического управления течением в проточной части газоотсасывающих вентиляторов для повышения их аэродинамической нагруженности и экономичности
Выводы
3. Аэродинамика вращающейся круговой решетки профилей с интегрированным вихреисточником
3.1. Генезис теории аэродинамического расчета турбомашин с
управляемой циркуляцией

3.2. Аэродинамика вращающейся круговой решетки
аналитических гладких профилей произвольной формы с интегрированным вихреисточником
3.3. Аэродинамика вращающейся круговой решетки
аналитических кусочно-гладких профилей произвольной формы с интегрированным вихреисточником
3.4. Разработка метода аэродинамического расчета вращающейся круговой решетки профилей в форме логарифмической спирали с вихревой камерой
3.5. Идеальная аэродинамическая характеристика вращающейся круговой решетки профилей с интегрированным вихреисточником
Выводы
4. Исследование закономерностей управления пограничным слоем в рабочих колесах газоотсасывающих вентиляторов
4.1. Угол раскрытия вращающегося эквивалентного диффузора
с вихреисточником
4.2. Аэродинамическая нагруженность круговых решеток профилей с вихреисточником
4.3. Разработка метода аэродинамического расчета вихревых камер энергетического управления пограничным слоем в межлопаточных каналах рабочих колес газоотсасывающих вентиляторов
Выводы
5. Моделирование и экспериментальные исследования высоконагруженных, экономичных аэродинамических схем газоотсасывающих вентиляторов
5.1. Критерии подобия системы вентилятор - рабочее колесо с вихревой камерой - газовоздушная среда
5.2. Экспериментальное оборудование и методика исследований
5.3. Методика определения показателей достоверности и погрешности экспериментальных измерений
5.4. Результаты экспериментальных исследований вихревых камер
5.5. Экспериментальные исследования радиальных
аэродинамических схем с вихревыми камерами
5.6. Экспериментальные исследования эффективности рабочих колес газоотсасывающих вентиляторов с вихревыми камерами
Выводы

6. Основыне направления совершенствования
газоотсасывающих вентиляторов на 2010-2015
годы
6.1. Динамика газоотводящих вентиляционных режимов угольных шахт
6.2. Обоснование, создание и внедрение параметрического ряда блочно-модульных газоотсасывающих вентиляторов
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

2. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГАЗООТСАСЫВАЮЩИХ ВЕНТИЛЯТОРОВ
2.1. Механизм преобразования энергии и ее потерь в рабочем колесе газоотсасывающего вентилятора
В межлопаточных каналах рабочего колеса газоотсасывающего вентилятора происходит не только передача энергии воздушному потоку, но и возникает основная часть ее потерь. Рассмотрение процесса формирования аэродинамического давления и механизма образования его потерь с целью разработки мероприятий их снижения необходимо для повышения аэродинамической нагруженности и эффективности энергопотребления ВЦГ [202].
Лопаточный венец рабочего колеса газоотсасывающего вентилятора представляет собой радиальную решетку лопаток. В сечении, перпендикулярном оси вращении, рабочее колесо представляет собой радиальную решетку профилей. В первом приближении изучение работы центробежного вентилятора и качественный анализ взаимодействия рабочего колеса и воздушного потока можно свести к рассмотрению радиальной решетки профилей, то есть заменить пространственное течение плоским.
Геометрические параметры решетки определяются формой профилей, их количеством пл и расположением (рис.2.1 а.). Профиль характеризуется толщиной 5,„ средней линией, равноотстоящей от рабочей и тыльной линии профиля, внутренней хордой, соединяющей концы средней линии С, длиной средней линии €„. Положение профилей в решетке определяется углами установки профиля на входе в решетку р]л и выходе из нее р2л, равными углами между касательными к окружности диаметров с1, с12 расположения входной и выходной кромок профиля и его средней линей в соответствующих точках, средним шагом решетки /, определяемым длиной дуги среднего радиуса, соединяющей смежные лопатки. Величина шага решетки, отнесенная к длине средней линии профиля, называется
относительным шагом решетки / = —, а обратное значение — ее густотой
Для характеристики потока, обтекающего решетку, приняты следующие кинематические параметры:
- абсолютная, относительная и переносная скорости потока на входе в решетку 6'ЬГ|, щ;
- угол входа потока в решетку Р
- абсолютная, относительная и переносная скорости потока на выходе ИЗ решетки С2,У2 , И2‘,
- угол выхода потока из решетки р2;
- угол отставания потока 5р = (р2л - р2);