VENTILACIJA VJEŽBE PRIMJERI ZADATAKA

Transcript

1 VENTILACIJA VJEŽBE PRIMJERI ZADATAKA AUTOR: prof.dr.sc. Darko Vrkljan UREDIO: Branimir Janković, dipl.ing.rud. Datum: 4/4/007

2

3 Psirometarske tablice ts-tv ts

4 Parcijalni tlakovi vodene pare E t [ C] E [Pa] 1 658, ,87 758,0 4 81, ,6 6 9, , , , , , , , , , , , , , , ,790 60, , , ,7 6 1, , , , , , ,1 4987, , , , , , , ,178

5 Obračun depresije jame UVOD Ventilacija rudnika ima dvojaku svru: da stalnom izmjenom zraka u svim podzemnim prostorijama rudnika (jame) putem neprekidnog strujanja održava jamsku klimu pogodnu za rad i da razrjeđuje koncentracije zagušljivi, otrovni i eksplozivni plinova i prašine uz njiovo odvođenje na površinu. U današnjim, suvremenim rudnicima meanička ventilacija jedini je način rješavanja ventilacijski i klimatizacijski problema jame, a prirodna, odnosno toplinska depresija samo jedan od faktora koji u pozitivnom ili negativnom smislu utječe na tu meaničku ventilaciju. Nekada je prirodna (toplinska) depresija bila jedini način rješavanja ovi problema. Da bi se postigao potreban protok zraka u jami nekadašnji rudari ložili su vatre, koristili su cijeđenje vode niz ulazno vjetreno okno i vjetrene pregrade. Osnovni sistemi ventilacije Sistem ventilacije rudnika sastoji se od ventilacijski provodnika koje čine okna, poprečni odnici, otkopni odnici, otkopi i ostale jamske prostorije; ti se provodnici nazivaju granama. Kao pogonske sile djeluju ventilatori i toplinske depresije. S obzirom na djelovanje ventilatora primjenjuje se: USISNI odnosno DEPRESIJSKI režim ventilatora i, rjeđe, TLAČNI odnosno KOMPRESIJSKI režim s potisnim djelovanjem ventilatora. Obračun depresije Pod pojmom depresije označava se u načelu promjena tlaka u određenoj dionici zračnog provodnika. Ta promjena očituje se padom tlaka, izazvanim otporom strujanja. Do pada, odnosno gubitka tlaka dolazi uslijed: trenja čestica zraka o stjenke zračni provodnika i; promjene smjera zračne struje Depresiju je moguće izračunati na bazi jedne od jednadžbi i to: Bernoullijeve jednadžbe formule Drekopfa jednadžbe Girard d' Aubuissona te Darcy Weisbaca Korigirana Bernoullijeva jednadžba za nestlačivi fluid: uk n i 1 i-i+ 1 [ Pa ] v i 1 i-i + 1 i i+ 1 i i+ 1 ρ + ρ ρ i v ρ i i+ 1 i i+ 1 + ( p p ) + ( z z ) g+ [ Pa]

6 i-i+1 utrošena depresija na dionici vjetrene mreže [Pa] n ukupni broj dionica vjetrenog puta p i,p i+1 barometarski pritisci na početnoj i krajnjoj točki dionice [Pa] z i,z i+1 kote početne i krajnje točke dionice [m] ρ i, ρ i+1 gustoće zraka na početnoj i krajnjoj točki dionice [kgm - ] v i, v i+1 brzine zračne struje na početnoj i krajnjoj točki dionice [ms -1 ] g ubrzanje sile teže, g 9,8067 [ms - ] statička i dinamička komponenta Bernoullijeve jednadžbe t s + d Dinamički tlak: primjer sile koju stvara na avionsko krilo Kako izračunati statičke pritiske kada je ventilator u mirovanju? (potrebno za konstrukciju dijagrama depresije) nacrtati semu, napisati što je zadano i pokazati na primjeru + račun utrošene depresije (razlika je u dinamičkoj komponenti pritiska) Za proračun proizvedene depresije potrebno je izračunati osim utrošene i prirodnu (toplinsku) depresiju. pr v + p A C ljeti A zimi B U ovom slučaju strujanje zraka nastaje pod utjecajem razlike u pritiscima dva zračna stupa vanjskog AA' i jamskog BC. Zimi, kada je zrak na površini ladan, ima veću specifičnu težinu od toplijeg zraka u rudniku, pa će nastati strujanje

7 zraka kroz potkop i na okno izvan rudnika. Ljeti kada je atmosferski zrak topliji, biti će i specifična težina tog zračnog stupa manja od one u oknu BC, budući da je tamo sada temperatura niža, pa će i strujanje zraka biti obrnuto: zrak će ulaziti kroz okno, a izlaziti na potkop.

8 RELATIVNA VLAŽNOST Relativna vlažnost predstavlja odnos trenutno izmjerenog sadržaja vodene pare u zraku i maksimalno mogućeg (100%-tna zasićenost ). INSTRUMENTI ZA MJERENJE RELATIVNE VLAŽNOSTI 1. ASSMANOV ASPIRACIONI PSIHROMETAR Psirometar mjeri suu i vlažnu temperaturu. Instrument se sastoji od dva termometra; jedan mjeri suu temperaturu a drugi se navlaži i mjeri vlažnu temperaturu. Budući se za isparavanje vode troši određena energija (toplina) vlažni termometar će pokazati nižu temperaturu od suog. Temperatura vlažnog termometra je u funkciji zasićenosti zraka vodenom parom. Ukoliko je zasićenost zraka veća vlažni termometar pokazuje manju razliku u odnosu na sui termometar. Gornja granica relativne vlažnosti je 100%, što znači da je zrak maksimalno zasićen vodenom parom i da ne može primati više isparavanja. U tom slučaju oba termometra pokazuju istu vrijednost temperature. Drugim riječima male razlike u očitanju termometara ukazuju na visok sadržaj vlage u zraku, što nam u radnim prostorima ne odgovara, jer je onemogućeno odvođenje vlage s ljudski tijela, tj. ne može doći do raslađivanja organizma, nego je pojačano znojenje i zagrijavanje organizma. Sua i vlažna temperatura, odnosno njiova razlika su mjera za relativnu vlažnost, koju iz ovi mjereni veličina određujemo ili izračunavamo.

9 . HYGROMETAR Hygrometar je digitalni instrument pomoću kojeg direktno očitavamo relativnu vlažnost u nekom prostoru. ODREĐIVANJE RELATIVNE VLAŽNOSTI Relativnu vlažnost određujemo iz očitani veličina sue i vlažne temperature na tri načina; a) pomoću psirometarski tablica iz izmjerene temperature suog termometra i iz razlike temperature suog i vlažnog termometra očitavamo relativnu vlažnost u %. b) pomoću Molierovog dijagrama iz sue i vlažne temperature očitavamo relativnu vlažnost u %. Također se u dijagramu može očitati apsolutna vlažnost, tj. sadržaj vodene pare x u zraku, izražen u gramima vodene pare po kilogramu suog zraka. c) računski - kod računskog načina u prvom koraku pomoću Sprungovog obrasca određujemo e - parcijalni pritisak vodene pare u zraku: ' e E c(t s t ) e - parcijalni pritisak vodene pare u zraku u [Pa] E - parcijalni pritisak zasićene vodene pare u zraku, očitan iz tablica za temperaturu vlažnog termometra u Pa c - psirometarska konstanta, za vodu i Assmanov aspiracioni psirometar iznosi 0.5 (za led 0.4) t s - temperatura suog termometra u C t v - temperatura vlažnog termometra u C p - barometarski pritisak u [Pa] Daltonov zakon govori o tlaku smjese plinova u zatvorenoj posudi; ukupni tlak (p) smjese idealni plinova (koji međusobno ne reagiraju) jednak je zbroju djelomični parcijalni tlakova pojedini plinova. p uk p 1 + p +...p n n i 1 p i [ Pa] Djelomični tlak nekog plina u smjesi plinova jednak je tlaku koji bi imao plin kada bi se sam nalazio u tom prostoru. Kasnija istraživanja pokazala su da Sprungov obrazac predstavlja dobru aproksimaciju za određivanje parcijalnog pritiska vodene pare u zraku. Relativna vlažnost se zatim izračunava iz relacije: v p 755 [ Pa] φ (e/e)*100, (%) - relativna vlažnost u [%] E- parcijalni pritisak vodene pare u zasićenom zraku, očitan iz tablica za temperaturu suog termometra u [Pa].

10 PRIMJER ODREĐIVANJA RELATIVNE VLAŽNOSTI POMOĆU TRI NAVEDENA NAČINA: a..t s, C t v 18,7 C t s t v 4.5 C Budući su psirometarskim tablicama daju podaci relativne vlažnosti samo za cjelobrojne vrijednosti temperatura tražena relativna vlažnost za mjerenu suu i vlažnu temperaturu dobije se višestrukom interpolacijom. Prvo interpoliramo za očitanje sue temperature između i 4 C. Za t C iz psirometarski tablica očitava se vrijednost relativne vlažnosti za 4 i 5 C, (4 C) 69%, (5 C) 6%, i izvodi se interpolacija za t s t v 4.5 C. 0.1 C nosi 0.7% a 0.5 C.5% relativne vlažnosti, tako da je interpolirana vrijednost 69% -.5% 65.5%. Za t 4 C očitava se za 4 i 5 C; (4 C) 70%, (5 C) 6%. 0.l C nosi 0.7% a 0.5 C.5% relativne vlažnosti, tako da je interpolirana vrijednost 70% -.5% 66.5%. Sada je potrebno izvesti interpolaciju između 65.5 i 66.5% za očitanje t s. C. 0.1 C nosi 0.1% a 0. C 0.% relativne vlažnosti, tako da je interpolirana vrijednost 65.5% + 0.% 65,7% b. Iz Molierovog dijagrama očitava se za mjerene veličine t. C i t 18.7 C relativna vlažnost od cca 65.5%. Na apscisi dijagrama može se očitati i apsolutna vlažnost x 11.8 grama vodene pare po kilogramu suog zraka. Dijagram vrijedi za barometarski pritisak od 750 Torra ili Pa. c. Računski postupak je najtočniji. Osim podataka sue i vlažne temperature potrebno je izmjeriti i barometarski pritisak e 19,74-0,5 755 (, -18,7) 187,79 [ Pa] p [Pa] (mjereno) Parcijalni pritisak zasićene vodene pare u zraku E za očitanje vlažnog termometra dobije se interpolacijom između očitani vrijednosti za t od 18 i 19 C iz tablica. E (18 C) Pa, E (19 C) Pa. Razlika očitanja je [Pa] što znači da 0.l C nosi

11 1.185 [Pa] a 0.7 C daje 9.98 [Pa] (7 * 1.185). E za t 18.7 C iznosi Pa. e 187, 79 Rel. vl. ϕ , 18 E 819, 68 [% ] Parcijalni pritisak E zasićene vodene pare u zraku dobije se interpolacijom za očitane vrijednosti sue temperature od i 4 C iz tablica. E ( C) [Pa], E (4 C) [Pa]. Razlika očitanja je [Pa], što znači da 0.l C nosi [Pa], a 0. C daje 4.58 [Pa] (*17.78). E za t. C iznosi [Pa].

12 OBRAČUN DEPRESIJE JAME (primjer za vježbe) 07 Pa Točka br. Zadani mjereni podaci (dok ventilator radi): Kota [m] Pritisak Temperatura P [Pa] t s [ C] t v [ C] Brzina v [m/s] 1 510,5 975,1 9, 6, , 9748,7 10,0 7, 0-0, , 1,5 10,4,0 4 10, ,1 0,8 18,1 4, ,5 9598,1,, 6,5 Potrebno je odrediti: 1. relativnu vlažnost jamskog zraka u pojedinim točkama a. računski b. pomoću psirometarski tablica c. iz Molierovog i,x dijagrama. gustoću jamskog zraka u pojedinim točkama. apsolutnu vlažnost jamskog zraka a. računski b. iz Molierovog i,x dijagrama 4. depresije na zatvorenom vjetrenom putu a. ukupno utrošenu depresiju b. prirodnu depresiju c. ukupnu proizvedenu depresiju 5. konstruirati dijagram depresije a. krivulju statički pritisaka dok ventilator radi b. krivulju statički pritisaka dok ventilator ne radi c. krivulju ukupno utrošene depresije

13 1. Određivanje relativne vlažnosti po pojedinim točkama a. računski točka 1. t s 9, C iz tablica E ,86 [Pa] ' t v 6,0 C iz tablica E 1 9,987 [Pa] Sprung-ov obrazac: ' e E c(t s t ) v p 755 [ Pa] c psirometarska konstanta c 0,5; e parcijalni pritisak vodene pare u zraku u trenutku mjerenja [Pa]; E - parcijalni pritisak vodene pare u zraku u zasićenom stanju pri danoj «suoj» temperaturi (za očitanje suog termometra) [Pa]; E ' - parcijalni pritisak vodene pare u zraku u zasićenom stanju pri danoj «vlažnoj» temperaturi (za očitanje vlažnog termometra) [Pa]; t s,t v «sua» i «vlažna» temperatura zraka ϕ e 100 E [%] relativna vlažnost zraka e 1 9,987 0,5 975, ,75 ϕ , ,86 [%] točka. ( 9, 6,0) 76,75 [ Pa] t s 10,0 C iz tablica E 11,896 [Pa] t v 7, C iz tablica E ' 9,987 [Pa] 9748,7 e 1019,846 0, ,618 ϕ ,0 11,896 točka. ( 10,0 7,) 845,618 [ Pa] [%] t s 1,5 C iz tablica E 157,869 [Pa] t v 10,4 C iz tablica E ' 15,7 [Pa] 10871, e 15,7 0,5 755 ( 1,5 10,4) 104,540 [ Pa]

14 104,540 ϕ ,79 157,869 [%] točka 4. t s 0,8 C iz tablica E 46,1 [Pa] t v 18,1 C iz tablica E ' 060,611 [Pa] 10098,1 e 4 060,611 0, ,70 ϕ , 46,1 točka 5. ϕ [%] ( 0,8 18,1 ) 1881,70 [ Pa] [%] b. pomoću psirometarski tablica točka 1. t 9, C t s t v 9, 6,0, C interpolacijom za 9, C dobije se 64, % (64,0 % + 0, %) očitanje za t s (9,0 C, stupac 4 C) 5 % očitanje za t s (10,0 C, stupac 4 C) 54 % razlika % 0,1 C nosi 0, %, a 0, C nosi 0,4 %, interpolacijom za 9, C dobije se 5,4 % (5,0 % + 0,4 %) dalje se interpolira između 64, % i 5,4 % za razliku t s - t v, C razlika (64, % - 5,4 %) iznosi 11,8 %, što znači da 0,1 C nosi 1,18 % a 0, C daje,6 %. 64,,6 61,84 % ili 5,4 + 9,44 61,84

15 ts - tv 0, 4 14 ts , ,>61,84< ,4 54 točka % točka % točka 4. 75,8 % c. iz Molierovog i,x dijagrama točka %, x 4.5 g/kg točka. točka. točka 4. točka %, x 5.5 g/kg 76.0 %, x 7.0 g/kg 76.5 %, x 1.0 g/kg 100 %, x 18. g/kg. Određivanje gustoće jamskog zraka u pojedinim točkama [ ],485 p -1,17 ϕ E ρ kg/m 10 T T apsolutna temperatura zraka [ K]: T 7,15 + t s p atmosferski ili barometarski pritisak [Pa] točka 1. ρ ( 7,15 + 9,) [ ], ,1-1,17 0, ,86 1,198 kg/m 10

16 točka. ρ ( 7, ,0) [ ], ,7-1,17 0,69 11,896 1,195 kg/m 10 točka. ρ ( 7,15 + 1,5) [ ], ,-1,17 0, ,869 1,46 kg/m 10 točka 4. ρ ( 7,15 + 0,8) [ ], ,1-1,17 0,77 46,1 1,181 kg/m 10 točka 5. ρ ( 7,15 +,) [ ], ,1-1,17 1,00 819,87 1,108 kg/m 10. Određivanje apsolutne vlage u jamskom zraku računski x 0,6 ϕ p - ϕ E E kg kg vodene suog pare zraka točka 1. [ kg/kg] točka. 0,6 0,69 11,896 x 0, ,7-0,69 11,896 [ kg/kg] točka. 0,6 0, ,869 x 0, , - 0, ,869 [ kg/kg] točka 4. 0,6 0, ,86 x 0, ,1-0, ,86 0,6 0,77 46,1 x 0, ,1-0,77 46,1 [ kg/kg]

17 točka 5. 0,6 1, ,87 x 0, ,1-1, ,87 [ kg/kg] 4. Obračun depresija (indirektno ili barometarsko mjerenje depresije) temelji se na korigiranoj Bernoullijevoj jednadžbi a. ukupno utrošena depresija na zatvorenom vjetrenom putu uk uk n i 1 i-i+ 1 [ Pa ] v i 1 i-i + 1 i i+ 1 i i+ 1 ρ + ρ ρ i v ρ i i+ 1 i i+ 1 + ( p p ) + ( z z ) g+ [ Pa] i-i+1 utrošena depresija na dionici vjetrene mreže [Pa] n ukupni broj dionica vjetrenog puta p i,p i+1 barometarski pritisci na početnoj i krajnjoj točki dionice [Pa] z i,z i+1 kote početne i krajnje točke dionice [m] ρ i, ρ i+1 gustoće zraka na početnoj i krajnjoj točki dionice [kgm - ] v i, v i+1 brzine zračne struje na početnoj i krajnjoj točki dionice [ms -1 ] g ubrzanje sile teže, g 9,8067 [ms - ]

18 dionica ( p p ) + ( z z ) ( 9748, , ) + ( 500, ( 0,7) ) 54,6 + 65,4,5 800, [ Pa] ρ + ρ v g + ρ v ρ 1,195+ 1,46 0 1,195,0 9,81+ 1,46 dionica ( p p ) + ( z z ) ( 10871, 10098,1 ) + ( 0,7 10,5 ) 57, 1680, 9,5 88,5 4 [ Pa] 4 ρ + ρ4 v g + ρ v4 ρ4 1,46+ 1,181,0 1,46 4,5 9,81+ 1,181 dionica ρ4 + ρ5 v4 ρ4 v5 ρ5 ( p4 p5 ) + ( z4 z5 ) g + 1,181+ 1,108 4,5 1,181 6,5 ( 10098,1 9598,1 ) + ( 10,5 510,5 ) 9, ,8 11,4 611,7 [ Pa] 1,108 dionica 5 ' z 5' z 1, p 5' p 1 p 5 + st, v 5' v 5 ' 5 ' 5 ' 5 ' 5 ( p ' p ) + ( z ' z ) 5 ( 975,1 9748,7 ) + ( 510,5 500, ) 11, , + 0 1,6 [ Pa] 5 ρ ' + ρ v ' ρ ' v ρ g + 1,108+ 1, , ,81+ 1,195 ukupno utrošena depresija uk '- uk 800, + 88, ,7 + 1,6 uk 97,1 [Pa]

19 b. prirodna depresija (toplinska depresija na temelju različiti gustoća zraka) p n ( z pi z ki ) ρsri g [ Pa] i 1 gdje je: p z pi z ki ρ sri prirodna depresija dionica [Pa] kota početne točke dionice [m] kota krajnje točke dionice [m] srednja gustoća zraka u i-toj dionici [kgm - ] n ukupan broj dionica g ubrzanje sile teže, g 9,8067 [ms - ] ρ + ρ ρ + ρ4 ρ4 + ρ5 ρ5 + ρ p ( z z) + ( z z4) + ( z4 z5 ) + ( z5 z) g 1,195+ 1,46 1,46+ 1,181 1,181+ 1,108 ( 500, ( 0,7 )) + ( 0,7 10,5 ) + ( 10,5 510,5 ) + p 9,81 1,108+ 1,195 + ( 510,5 500, ) 65,4 1680, 476, , 9,6 p [ Pa] Prirodna depresija djeluje u smjeru ventilatora (potpomaže rad ventilatora) u iznosu od 9,6 [Pa]. c. dinamička depresija ventilatora d d v ρ [ Pa] Depresija ventilatora v statička depresija + ubrzanje čestica fluida v st ± d [Pa] v ρ5 6,5 1,108 5 d,4 [ Pa] Dinamička depresija ( d ) kod sisajućeg (depresijskog) vjetrenja ima negativan predznak u proizvedenoj depresiji, dok je kod tlačnog (kompresijskog) vjetrenja njezin predznak pozitivan.

20 d. proizvedena depresija pr [Pa] pr v ± p [Pa] pr st + d + p 07,4 + 9,6 97, [Pa] pr uk 97, [Pa] 97,1 [Pa] 5. Konstrukcija dijagrama depresije a. statički pritisci u pojedinim točkama kada ventilator radi mjereni su i zadani u ulaznim podacima pomoću koji se u dijagramu iscrta krivulja b. statički pritisci u pojedinim točkama vjetrene mreže dok ventilator miruje računaju se polazeći od poznatog pritiska u točki ventilatora Točka 5 P 5m p 5v + st 9598, ,1 [Pa] Točka 4 p p p 4m 4m 4m p 5m ,9 ( z z ) 5 975,1+ 4 ( 510,5 10,5) [ Pa] ρ5 + ρ4 g 1, ,181 9,81 Točka p p p 4m 4m 4m p 4m + 108,8 ( z z ) ,9 + ( 10,5 ( 0,7) ) [ Pa] ρ4 + ρ g 1,181+ 1,46 9,81 Točka Pritisak p m u slučaju kada ventilator miruje uzima se da je jednak p v. Razlika statički pritisaka u točci 5 u stanju mirovanja je: p 5 p 5m p 5v 975,1 9598,1 07 [Pa];

21 u točki 4: p 4 p 4m p 4v , ,1 140,8 [Pa] u točki : p p m p v 108, , 510,8 [Pa] U točki ulaza u jamu pritisci u stanju mirovanja i rada pritisaka se izjednačuju pa njiova razlika iznosi 0. Padovi (utrošak) statičkog pritiska proizvedenog od ventilatora po pojedinim dionicama. dionica p 5 p ,8 6, [Pa] dionica 4 4- p 4 p 140,8 510,8 89,0 [Pa] dionica - p p 510, ,8 [Pa]

22 5. Dijagram depresije , , , ,1 [Pa] ,7 975, , Ventilator radi 9748, , 10098,1 9598,1 Ventilator miruje ,7 108, ,9 975,1 Ventilator radi Ventilator miruje 5 - c. Dijagram utrošene depresije [Pa] Utrošena depresija 0 800, 168,8 95, , 168,8 95,5 Utrošena depresija

23 Program : Mjerenje depresije Skica jame teničkog muzeja: A A Legenda: 1 Transportni odnik 5 Izvozno postrojenje Široko čelo 6 Skladište eksploziva Vjetreni odnik 7 Centrifugalni ventilator 4 Navozište 8 Mikromanometar Utvrđuje se pad tlaka, odnosno gubitak depresije na vjetrenom putu (između točaka 1 i ). U osnovi postoje dva načina utvrđivanja depresije: 1. Direktno mjerenje depresije pomoću sonde i U cijevi. Indirektno mjeri se barometarski tlak (statički pritisak u pojedinim točkama za što koristimo aneroidni barometar proiz. FUES Barolux); specifična težina jamskog zraka izračuna se iz pretodno izmjereni vrijednosti temperature suog i vlažnog termometra (mjeri se psirometrom) i barometarskog tlaka; mjerimo brzinu strujanja zraka (krilnim anemometrom); računski utvrđujemo depresiju 1

24 1. Direktno mjerenje depresije Skica mjerenja: 1 Pitot-ove cijevi Plastične cijevi Mikromanometar + - 0,0015 % L Mjeri se: 1. Ukupna depresija tj. razlika ukupni pritisaka (statičkog i dinamičkog) između točaka 1 i. Pretpostavlja se da je točka 1 prva na pravcu nailaska zračne struje, odnosno da zrak struji od točke 1 prema točci. Stoga se i pretpostavlja da je ukupni pritisak veći u točci 1, odnosno da se dio pritiska troši na trenje, tj. na svladavanje otpora strujanju zraka između točaka 1 i, pa se realno očekuje da pritisak u točci bude manji. Stoga se plastična cijev sa Pitot Prandtlove cijevi u točci 1 priključuje na "+" ulaz, a. cijev priključuje na " " ulaz mikromanometra.. Statička depresija između točaka 1 i. ne uzima se u obzir dinamička komponenta pritiska zraka. Zato je potrebno izvršiti prekapčanje cijevi na Pitot Prandtlovim cijevima sa izlaza za ukupnu depresiju p t (donji izlaz) na izlaz za statičku depresiju p s (bočni izlaz). p s p t Sl. 1 Pitot-Prandtlova cijev Mjerenje Pitotovim cijevima:

25 Kod mjerenja Pitotovim cijevima potrebno je za mjerenje statičke depresije zakrenuti Pitotove cijevi i postaviti i u položaj takav da vr cijevi bude okomit na smjer strujanja zraka, tako da nema utjecaja dinamičke komponente. Instrument mikromanometar koji u osnovi predstavlja U cijev sl., s jednim kosim a drugim proširenim krajem, postavlja se izvan dionice na kojoj izvodimo mjerenje kako bi se izbjeglo povećanje aerodinamički otpora strujanju zraka, što bi imalo za posljedicu povećanje pada tlaka između točaka 1 i. pt1 p p p t a a l0 l l Sl. Princip rada mikromanometra Mjerenje ukupne i statičke depresije izvodi se u četiri položaja kraka cijevi mikromanometra za različite kutove nagiba. S obzirom na to vrši se se korekcija očitanja (sin α) za svaki položaj cijevi. Pri svakom pojedinom mjerenju očitaju se dvije vrijednosti: nulta vrijednost l 0 (kada pritisak nije narinut na instrument) i očitanje pritiska l (kada je pritisak iz točaka 1 i narinut na odgovarajuće ulaze "+" i " " mikromanometra). Iz razlike ti dvaju očitanja l l p l dobije se iznos utrošene depresije u [mm] alkoola. Da bi se vrijednost depresije dobila u [Pa] potrebno je izvršiti pretvorbu po obrascu: t l * sin α ρ al * g [Pa] l razlika očitanja (l l 0 ) u mm alkoola sin α redukcija očitanja zbog kuta nagnuća cijevi mikromanometra ρ al gustoća alkoola kod 15 C iznosi 0,81 [kg/dm ]

26 Tablica sa podacima i rezultatima mjerenja Broj očitanja l0 [mm] l [mm] l l l0 [mm] Ukupna depresija Statička depresija Dinamička depresija sin α t [Pa] tsr [Pa] l0 [mm] l [mm] l l l0 [mm] s [Pa] ssr [Pa] d t - s [Pa] ,05 10, , ,1 11,1 1, ,9 1,41 0, , 1, , ,4 15, ,71 Indirektno mjerenje depresije tablica sa podacima snimljenog poprečnog profila polarnom metodom Broj točke Kut α [ ] Izmjerena dužina d [cm] dkorig d + 0 [cm]

27 . Indirektno mjerenje depresije Skica mjerenja: p 1 z 1 t s1, t v1 v 1 p z t s, t v v Proračun utrošene depresije izvesti će se prema korigiranoj Bernoulli jevoj jednadžbi: ρ1+ ρ v1ρ1 vρ uk.gub. 1- (p1 p ) + (z1 z ) g+ [ Pa ] a) Barometarski pritisci u točkama 1 i očitanje instrumenta: 768,6 [mm Hg (Tor a)] ρ Hg (9 K) 1,456 [g/cm ], g 9,8067 [ms - ] točka 1: točka : p 1 768,6 * ρ Hg *g 76,45 * 1, ,75 [Pa] p 768,55 * 1, 1046,086 [Pa] b) Visinska razlika točaka: i 1,5 l 68 m z 1, 5 z , z 0,10 m [ ] c) Gustoća zraka u pojedinim točkama: mjerimo t s i t v pomoću psirometra instrumenta koji se sastoji od para termometara od koji je jedan sui a drugi vlažan; točka 1: točka : t s1 10, C iz tablica E 1 17,815 [Pa] t v1 7,6 C E' ,844 [Pa] t s 11,7 C E 166,50 [Pa] tv 8, C E' 1091,10 [Pa] 5

28 pomoću Sprung ovog obrasca u prvom koraku određujemo parcijalni pritisak vodene pare u zraku (e): ' e E c(t s t ) v p 755 [ Pa] zatim je potrebno izračunati relativnu vlažnost zraka ϕ e 100 E [%] relativna vlažnost zraka Pa je: ' p e 1 E1 c(ts1 t v1) [ Pa] , 75 e1 1040,844 0,5 10, 7,6 864,406 Pa 755 e1 ϕ , ,8% 0, 698 E 1 ( ) [ ] ' p e E c(ts t v) [ Pa] , 086 e 1091,10 0,5 11,7 8, 860,408 Pa 755 e 860, 408 ϕ ,97% 0, 697 E 166,50 ( ) [ ] Gustoća jamskog zraka u pojedinim točkama: ρ,485 p 1,17 ϕ E kg/m 10 T ρ ρ, ,75 1,17 0,698 1, , 10 7, , 8, ,56 kg/m ( ), ,086 1,17 0, , , , ,7 84, ,54 kg/m ( ) 6

29 d) Brzina strujanja zraka: brzina zračne struje mjeri se krilnim anemometrom pri čemu je potrebno voditi računa da trajektorija i dinamika pomicanja instrumenta za vrijeme mjerenja sa što većom točnošću dade srednju brzinu strujanja zraka na pojedinom profilu; očitanu brzinu strujanja potrebno je popraviti za korekciju dobivenu baždarenjem instrumenta: v 1 + 1,005 * n [m/min] Brzine strujanja zraka na profilima 1 1' i ': Profil 1 1' ' Broj mjerenja (i) Izmjereno (n) [m/min] Korigirana vrijednost v 1+1,005*n [m/min] , , , , , ,80 Srednja vrijednost v sr ( v i )/i [m/min] Srednja vrijednost [m/s] 77,6 1,9 79,4 1, e) Utrošena depresija na dionici 1 : ρ1+ ρ v1ρ1 vρ uk.gub. 1- (p1 p ) + (z1 z ) g+ [ Pa ] 1,56 + 1,54 uk.gub. 1- (10469, ,086) + ( 0,10) 9,81+ 1, 9 1, 56 1, 1, ,6 [ Pa] 7

30 . Otpor dionice i koeficijent otpora dionice a) utvrđivanje opsega i površine poprečnog presjeka prostorije polarna metoda mjerenja: d potrebno je rekonstruirati profil A A' na milimetarskom papiru u mjerilu 1:10 ili 1:0 uzeti u obzir visinu podloge kutomjera: b 10 [cm] očitati površinu i opseg: F A A',O A A' F A A',48 [m ], O A A' 5,8 [m] b) otpor dionice: Q količina zraka (protok) [m /s] uk.gub R k Q gm Q F0 v m s -1 F 0 korigirana površina poprečnog presjeka [m ]: Brzine strujanja zraka na profilu A A': Profil A A' Broj mjerenja (i) Izmjereno (n) [m/min] Korigirana vrijednost v 1+1,005*n [m/min] , , ,40 Srednja vrijednost v sr ( v i )/i [m/min] Srednja vrijednost [m/s] 105,70 1,76 F 0 F A A' 0,4; 0,4 prosječna površina ljudskog tijela [m ] F 0,48 0,4 1,848 [m ] Q F 0 * v 1,848 * 1,76,5 [m s -1 ] 8

31 Za direktno utvrđenu depresiju: uk.gub. 1-1,61-7 R 1,194 kgm Q,5 Za indirektno utvrđenu depresiju: uk.gub. 1-5,6-7 R 0,507 kgm Q,5 c) Koeficijent otpora dionice: R F α L O kgm - L udaljenost točaka mjerenja [m] O opseg poprečnog presjeka [m] Za direktno utvrđenu depresiju: 1,194,48 α 0,07 kgm 68 5,8 Za indirektno utvrđenu depresiju: 0,507,48 - α 0,016 kgm 68 5,8 - d) Otpor vjetrene dionice za 100 [m] podatak za projektiranje: αlo R kgm F Za direktno utvrđenu depresiju: 0, ,8-7 R100 1,75 kgm, 48 Za indirektno utvrđenu depresiju: 0, ,8-7 R100 0, 758 kgm, 48 9

32 Program : Slobodna raspodjela zraka u vjetrenoj mreži

33 Iterativnim postupkom potrebno je izračunati protočne količine zraka ako je zadano: točka. br. grana. br. kote točaka [m] otpori grana R [kgm -7 ] srednja gustoća zraka u dionicama ,657 dionica [kgm - ] 150 1,68 1 1, ,09 5 1, , , , , , , Jednadžbe ventilatora [Pa]: v1 0,45 Q1 + 4,90 Q ,5 v 0,490 Q + 14,710 Q + 67,4 Pripremni koraci: 1. Pretpostavka smjera strujanja i količine zraka (protoka) u pojedinim dionicama Q 4,0 [m s -1 ] n Q 0 suma protoka kroz sve čvorove mora biti jednaka nuli i 1 Q4 1 [m s -1 ], Q5 0 [m s -1 ], Q 15 [m s -1 ], Q6 15 [m s -1 ], Q5 7 [m s -1 ]. Pretpostavka o potrebnom broju jednadžbi oblika: Σ 0 X? X broj dionica (grana) (g) broj čvorova (č) + 1 X jednadžbe i

34 . Postavljanje jednadžbe oblika Σ 0 na zatvorenim vjetrenim putovima kroz svaki ventilator potrebno je provući jednu jednadžbu i to najbolje samo jedanput 1 RQ + R5Q5 + RQ v ± p1 0 proizvedena depresija utrošak depresije RQ + R4Q4 + R1Q1 v1 ± p 0 R4Q4 R6Q6 R5Q5 ± p 0 4. Prirodne depresije u jednadžbama Σ 0 (na zatvorenim vjetrenim putovima) px pi i 1 n [ ] P a x broj zatvorenog vjetrenog puta p1 g [(z1 z) ρsr(1-) + (z z4) ρsr(-4) + (z4 z6) ρsr(4-6) +(z6 z1) ρsr(6-1)] p1 9,81 [(00-150) 1,5 + ( ) ρsr(-4) + (150-50) 1,0 + (50-00) 1,0] p1 1,65 [Pa] p g [(z1 z) ρsr(1-) + (z z) ρsr(-) + (z z5) ρsr(-5) +(z5 z1) ρsr(5-1)] p1 9,81 [(00-150) 1,5 + ( ) ρsr(-) + (150-50) 1,18 + (50-00) 1,0] p 161,865 [Pa] p g [(z z) ρsr(-) + (z z4) ρsr(-4) + (z4 z) ρsr(4-)] p 0 [Pa]

35 5. Depresije i derivacije depresija ventilatora v1 0,45 Q1 + 4,90 Q ,5 v1 0,45 * 7,0 + 4,90 * 7, ,5 78,08 [Pa] v1' * 0,45 * Q1 + 4,90-8,7 [Pa] v1' * 0,45 * 7 + 4,90-8,7 [Pa] v 0,490 Q + 14,710 Q + 67,4 v 0,490 15,0 + 14,710 15,0 + 67,4 747,8 v' * ( 0,490) Q + 14,710 0,010 [Pa] v' * ( 0,490) 15,0 + 14,710 0,010 [Pa] Hardy Cross n n sign R iq i ± v ± p i 1 j 1-1 Q m s n n R Q ± ' i i v i 1 j 1 i broj grana j broj ventilatora Iterativni postupak završavamo kada je Q < 0,1 [m s -1 ] u najmanje dva vjetrena kruga. grana kote R Q točke gustoće , , , , , , , , , , ,6 15 j j

36 1 Q depr.vent. deriv.d.v. p1 1, ,08-8,7 p 161, ,8 0,01 p 0 br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,t RQ,v' dq Q + dq 0, ,796,76 4, , , , 8,8 4,9115 4,911 1, ,55 49,14 4, , ,8-0,01-1,65-00,811 61,6 4,9115 br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,t RQ,v' dq Q + dq 0,09 46,911 00, ,88,6594 4, , , ,888 9,648 4, , , ,95 5,478 4, , ,08 8,7-161,865-77,499 57,11 4,85884 br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,t RQ,v' dq Q + dq 4 0,40 16, , ,566 1, ,6454, , ,85 6,78-5,645 9, ,147 4, , ,18 10,6446-5,645 9, ,776 60, ,6454

37 Q depr.vent. deriv.d.v. p1 1,65 1 1, , ,7078 p 161,865 19,911 76,051-4,80486 p 0 br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,t RQ,v' dq Q + dq 0,09 51, , ,51 4,0814-0,598 51, ,147 9, , ,1091 8, ,598 9,0985 1,68 19,911 96, ,50 65,54-0,598 19,651-76,05 4, ,65 1, , ,598 br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,t RQ,v' dq Q + dq 0,09 51, , ,4866 4, , , ,40, , ,19 18, , , ,657 1, , , ,865-1, , ,064 10, , , , ,60178 br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,t RQ,v' dq Q + dq 4 0,40 0, , ,704 16, ,16777, ,6 9, , ,789,9919-1,1678 8, ,147 9, ,7-1 -1,88 8, ,1678 7, , ,14 1,16777

38 Q depr.vent. deriv.d.v. p1 1,65 1 0, ,5874-9,996 p 161,865 19,651 77,684-4,5504 p 0 br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,t RQ,v' dq Q + dq 0,09 49, , ,15077, , , ,147 7, , ,1187 8, , ,0595 1,68 19,651 86,54 1 6, ,84 0, , ,68 4,5509-1,65-15,946 81, , br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,t RQ,v' dq Q + dq 0,09 50, , ,918, , , ,40, , , ,7651-0,4157 1, ,657 0, , ,4769 9, ,4157 9, ,587 9, ,865 4, ,1561-0,4157 br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,t RQ,v' dq Q + dq 4 0,40 1, , ,408 17, , , ,6 8, , ,607 0,1888-0,1956 8, ,147 8, , ,76 8, ,1956 7, , ,8019 0,19558

39 4 Q depr.vent. deriv.d.v. p1 1,65 1 9, ,9481-9,75559 p 161,865 19, ,541-4,7408 p 0 br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,t RQ,v' dq Q + dq 0,09 49, , ,5879, , , ,147 7, , ,111 8,1901 0,0477 7, ,68 19, , , ,0886 0, , ,54 4, ,65 -, , ,0477 br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,t RQ,v' dq Q + dq 0,09 49, , ,794, , , ,40 1, , ,81 17, ,0565 1, ,657 9, , ,976 9,0896-0,0565 9, ,948 9, ,865, , ,0565 br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,t RQ,v' dq Q + dq 4 0,40 1, , ,905 17, , , ,6 8, , ,771 19, ,0748 7, ,147 7, , ,416 8,07-0,0748 7, , , ,07477

40 6. Konačna slika strujanja br. dionice Q [m s -1 ] 1 9, , , , , , Kontrola n i 1 Q 0 Σ Q Q4 Q5 49, ,8764-7, Σ Q4 + Q6 Q1 1, ,9864-9,8685 0,00000 Σ4 Q5 Q6 Q 7,8719-7, , , i

41 Podmreža (subgraf) slobodne raspodijele Iterativnim postupkom potrebno je izračunati protočne količine zraka ako je zadano: točka dionica br. kote točaka [m] otpori dionica R [kgm -7 ] srednja gustoća zraka u dionicama [kgm - ] A ,175 1,15 B 50 0,180 1,00 C 0 0,17 1,180 D ,516 1,0 5 0,818 1, Pretpostavka smjera strujanja i količine zraka (protoka) u pojedinim dionicama Q ulazno Q izlazano n Qi 0 suma protoka kroz sve čvorove mora biti jednaka nuli i 1 Q 1 10,0 [m s -1 ], Q 0,0 [m s -1 ], Q 5,0 [m s -1 ], Q 4 5,0 [m s -1 ], Q 5 5 [m s -1 ]. Pretpostavka o potrebnom broju jednadžbi oblika: Σ 0 X? X broj dionica (grana) (g) broj čvorova (č) + 1 X jednadžbe. Postavljanje jednadžbe oblika Σ 0 na zatvorenim vjetrenim putovima 1 R Q R Q R 1 Q 1 ± p1 0 R 5 Q 5 R 4 Q 4 + R Q ± p 0

42 4. Prirodne depresije u jednadžbama Σ 0 (na zatvorenim vjetrenim putovima) px n i 1 pi [ ] Pa x broj zatvorenog vjetrenog puta p1 g [(z B z A ) ρ 1 + (z A z D ) ρ + (z D z B ) ρ ] p1 9,81 [(50-100) 1,15 + (100+50) 1,+ ((-50)-50) 1,18] p1 1,65 [Pa] p g [(z B z D ) ρ + (z D z C ) ρ 5 + (z C z B ) ρ 4 ] p 9,81 [(50+50) 1,18 + ((-50)-0) 1,15 + (0-50) 1,] p -4,905 [Pa] Hardy Cross n n sign R iqi ± v ± j p i 1 j 1-1 m s n n Q R Q ± ' i i v i 1 j 1 j i broj grana j broj ventilatora

43 kote 1,65-4,905 5 dionica br. sr.gust. R Q p1 A ,15 0, p B 50 1, 0,18 0 C 0 1,18 0,17 5 D , 0, ,15 0,818 br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,t RQ,v' dq Q + dq 0, , -,860 17, , ,45,17,8604 7, , ,5,5,8604 1, ,65 6,815 1,87 -,860 br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,t RQ,v' dq Q + dq 5 0, ,5 40,9-10,447 14, , ,9 5,16 10, ,4466 0,17 7, , ,4071, ,447 -,58 1 4, ,66 49, ,447 br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,t RQ,v' dq Q + dq 0,18 17,1967 9, ,8787 6,1708-1, , ,17 -,58 6, , ,1116 1,1165-1, ,175 1, , ,949 4, ,1165 1,9798-1,65 1,11 11,7956-1,1165

44 br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,t RQ,v' dq Q + dq 5 0,818 14, , ,6, ,540 1,01 4 0,516 15,4466 8, ,069 15,9786 1, , ,17-1,47068, ,4695 0,687-1,540 -,8471 4,905 54, ,90-1,540 br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,t RQ,v' dq Q + dq 0,18 16,070 56, ,574 5, ,19 15, ,17 -,8471 7, ,7149 1,594 0,1904 -, ,175 1, , ,1678 4, , ,109-1,65 1, , ,19 br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,t RQ,v' dq Q + dq 5 0,818 1,01 174, ,5781 1, , , ,516 16, , ,596 17,5 0, , ,17 -, , , , , ,7015 4,905 0, ,104-0,00775 br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,t RQ,v' dq Q + dq 0,18 15, , ,497 5,7176-0, , ,17 -,7015 7, , , , , ,175 14, , ,80 4, , , ,65 0, ,815-0,00108

45 br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,t RQ,v' dq Q + dq 5 0,818 1, , ,4108 1,586 -,E-05 1, ,516 16, , ,7 17,4,17E-05 16, ,17 -,7007 7, ,5846 1,177 -,E-05 -, ,905 0, ,101 -,E Konačna slika strujanja br. dionice Q [m s -1 ] 1 14,107 15,8966 -, , , Kontrola n i 1 Q 0 ΣA QU Q1 Q 0-14,107-15, ΣB Q1 Q Q4 14,107 +,701-16, ΣD Q + Q Q5 15,8966 -,701-1, ΣC Q4 + Q5 QI 16, , i

46 SNIMANJE KARAKTERISTIKE VENTILATORA Osnove Dok depresije otpora djeluju nasuprot strujanju zraka kroz zračne provodnike, ventilatori imaju suprotni zadatak da svojim potisnim tlakom ili stvorenim podtlakom održavaju ravnotežu u pokretanju zračni masa. Svakom ventilatoru odgovara njegova karakteristika. Karakteristika ventilatora Prema zakonu Rato, količina zraka koju ventilator može dobaviti mijenja se proporcionalno broju okretaja, tlak zraka je proporcionalan drugoj potenciji broja okretaja, a utrošena snaga proporcionalna je trećoj potenciji broja okretaja. Q1 n1 Q n p p N N n n n n Odnos između količine zraka i tlaka zraka može se izraziti grafički, ako se na apscisu za ventilator koji radi s konstantnim brojem okretaja n nanese količina zraka u m, a na ordinatu odgovarajuće vrijednosti tlaka zraka. Ako se na taj način dobivene točke povežu u neprekidnu liniju, onda se takva krivulja naziva karakteristikom tog ventilatora. Na istom dijagramu moguće je nanesti i depresiju utrošenu na svladavanje otpora koje stjenke cijevi pružaju kretanju zraka pri određenom broju okretaja ventilatora, a u zavisnosti od osobina cjevovoda sa kojim je ventilator spojen. Maksimalna količina zraka koju je moguće dobiti s obzirom na otpor sistema određena je presjecištem krivulje karakteristike ventilatora sa parabolom koja prikazuje otpor cjevovoda. Ta točka je zajedničko geometrijsko mjesto obiju krivulja i naziva se pogonska ili radna točka ventilatora. Ako se zatijeva veća količina zraka, mora se povećati broj okretaja. Pogonska točka će se onda pomaknuti nadesno, a istoj će na apscisi odgovarati veća količina zraka. [Pa] Pogonska točka ventilatora n100 o/min n1900 o/min KARAKTERISTIKA CJEVOVODA n170 o/min Q [m/s] Sl. 1 Karakteristika ventilatora u vezi sa karakteristikom cjevovoda

47 Matematički oblik karakteristike ventilatora Proračuni vjetreni sistema obično se izvode matematičkim postupcima. Da bi se dakle odredila pogonska točka ventilatora u sprezi s otporom sistema treba poznavati, s jedne strane, otpor sistema odn. parabolu vjetrenja H RQ a, s druge, karakteristiku ventilatora koja je data krivuljom u Q/H-dijagramu. Budući je pogonska točka zajedničko geometrijsko mjesto obiju krivulja, nužno je staviti krivulju karakteristike u analitički oblik i zatim razriješiti jednadžbe izjednačenjem krivulja. Karakteristika ventilatora može imati jedan od slijedeći matematički oblika, pri čemu y označava depresiju (Pa) a x količinu (m /s): - jednadžba smjera: y a + bx, - jednadžba kvadratnog trinoma: y a + bx + c, i - jednadžba polinoma trećeg stupnja: y a + bx + cx + dx. Jednadžba smjera prilično je aproksimirana, pa se obično ne koristi. Kvadratni trinom se dobro prilagođava krivulji i odlikuje se razmjernom jednostavnošću. Točniji ali složeniji je polinom trećeg stupnja; primjenjuje se pri proračunskom postupku putem kompjutera. Polinomi viši stupnjeva značajno ne pridonose točnosti pa se ne predlažu za primjenu. Za određivanje karakteristike ventilatora potrebni su podaci o izmjerenim depresijama i količinama pri promijenjenim otporima. Najmanji broj točaka iznosi za jednadžbu smjera dvije, za kvadratni trinom tri i za polinom trećeg stupnja četiri točke. Broj točaka preko ovog minimuma u osnovi nije ograničen, ali se sa povećanjem točaka opažanja postiže veća točnost. Proračun karakteristike izvodi se metodom najmanji kvadrata. Mjerni postupci Pojedine točke u koordinatnom sistemu QH, koje će poslužiti za izradu i prikaz karakteristika ventilatora dobivaju se mjerenjem statičke i dinamičke depresije pri raznim otporima mreže i pri istom stanju ventilatora, što znači pri nepromijenjenom broju okretaja ili nagibu lopatica. Mjeri se u određenom profilu usisne cijevi ventilatora, pri čemu se mjerni profil nalazi između ventilatora i zasuna. Mijenjanjem otvora zasuna mijenja se otpor mreže, pa se time dobivaju mjerni parametri točke. Jednostavan način mjerenja satoji se uvlačenjem Prandtl-Pitotovog nastavka u profil cijevi na odstojanju od 60 % polumjera cijevi od oboda odn. plašta cijevi. Pri mjerenju dinamične depresije okrenut je nastavak suprotno zračnoj struji, dok je drugi kraj mjerne cijevi usmjeren okomito na strujanje. Pri određivanju statične depresije usmjeren je kraj nastavka okomito na struju, dok je drugi kraj mjerne cijevi spojen s vanjskom atmosferom.

48 Program br. 4: SNIMANJE KARAKTERISTIKE VENTILATORA SKICA JAME TEHNIČKOG MUZEJA Centrifugalni ventilator Široko čelo Vjetreni odnik A Transportni odnik B C Izvozna okna Navozište Sema mjerenja: 1. Vjetrena vrata A, B, C su otvorena. Vrata A i C su otvorena, vrata B zatvorena. Vrata A i C su zatvorena, vrata B otvorena 4. Vrata B i C su zatvorena, vrata A otvorena 5. Sva vrata su zatvorena 1

49 SKICA MJERENJA 1. Dinamička depresija. Statička depresija p st p at p st p t b b Prema semi za svaku situaciju izvode se dva mjerenja pri promijenjenom otporu jame: dinamičke depresije (p t ) statičke depresije (p s ) p t p s + p d p d p t p s [Pa] 1 p p v v ms ρ ρ d -1 d Q F v [m s -1 ] protok zraka u ventilacijskom odniku p t ukupna depresija Osim toga mjeri se temperatura suog i vlažnog termometra, atmosferski tlak, te se iz snimljeni podataka računa gustoća zraka za vrijeme mjerenja.

50 Karakteristike ventilatora: Jamski rudarski ventilator, tip NVLR 1, god. proizv Proizvođač Ventilator, tvornica ventilacioni, termički, mlinski i silikonski uređaja Zagreb Kapacitet 5000 m /; 5 mm VS; 9,48 KS pri 65 o/min Elektromotor Rade Končar tip ZAZ 65 6, 80 V, A, 10 kw, cos φ 0,78, 50 Hz, 955 o/min Instrumentarij za mjerenje: mikromanometar Pitot-Prandtlova cijev pomoćni pribor (spojnice, pvc cijevi, stativi) barometar psirometar 1. Mjerenje atmosferskog tlaka i proračun gustoće zraka p 758,9 [mmhg] 1, ,066 [Pa] t s 16,8 [ C] t v 14,6 [ C] Relativna vlažnost a) računski: t s 16,8 [ C] iz tablica E 1899,09 Pa t v 14,6 [ C] iz tablica E' 1650,87 Pa 16 C E 1804,647 Pa 14 C E' 1587,598 Pa 17 C E 19,67 Pa 15 C E' 169,056 Pa 117,99 Pa 105,458 Pa 0,1 C 11,799 Pa 0,1 C 10,545 Pa 0,8 C 94,9 Pa 0,6 C 6,74 Pa 1804,647 Pa 1587,598 Pa +94,9 Pa +6,74 Pa 1899,09 Pa 1650,87 Pa

51 p e E' 0,5( ts tv) [ Pa] ,066 e 1650,87 0,5 16,8 14,6 150,46 Pa 755 e ϕ [ 0 ] E e 150,46 ϕ ,16 0 [ 0 ] E 1899,09 b) pomoću psirometarski tablica t s t v 16,8 14,6, [ C] t s 16,8 [ C] ( ) [ ] za t s -t v C 16 C 80 % 17 C 81 % 1 % 1/10 0,1 0,1 8 0, ,8 80,8 % za t s -t v C 16 C 71 % 17 C 7 % 1 % 1/10 0,1 0,1 8 0, ,8 71,8 % dalje se interpolira između 80,8 % i 71,8 % za razliku t s -t v, [ C] 80,8 % - 71,8 % 9 % 9 % 1/10 0,9 0,9 1,8 % φ 80,8 1,8 79 % c) Molierov i,x dijagram φ 79 % x 9,4 [g/kg] apsolutna vlažnost Gustoća zraka,485 p 1,17 ϕ E - ρ kgm T 10, ,066 1,17 0, ,09 - ρ 1,09 kgm 7,15+16,8 10 ( ). Mjerenje depresija i proračun protoka zraka p d (l d l 0 ) ρ alk * sin α * g [Pa] p s (l s l 0 ) ρ alk * sin α * g [Pa] 1 p p v v ms ρ ρ d -1 d 4

52 Q F * v [m s -1 ] Površina otvora ventilacijskog odnika b 0,94 1,655 1,5557 [m ] sin α 0,4 ρ alk 0,81 [gcm - ] Rezultati mjerenja Dinamička depresija Redni br. lo l dl sinalpa p d Brzina Q ,05 11, , , ,05 11,7571 4,755 6, ,05 9, ,0714 6, ,05 9,41484, , ,05 4,1496, ,15595 Statička depresija Redni br. lo l dl sinalpa p s , 9, , 4, , 54, , 70, ,4 95,4041. Proračun karakteristike ventilatora teorijom najmanji kvadrata Red. X i Q i Y i p si Xi Xi Xi 4 Xi*Yi Xi *Yi Br. 1 6,8684 9,81 47,10467,97 18,85 04, ,94 6, ,647 45, ,65 07,9 85, ,057 6,659 54,9174 9,589 45, ,868 44, , , , ,687 1,94 140,064 4, , , , , , ,1 164,7 689,06 SUM 0, , , , , , ,14 5

53 p [Pa] -1 Q [m s ] 5 i1 5 i1 5 i1 y na+ b x + c x i i i xy a x + b x + c x i i i i i x y a x + b x + c x 4 i i i i i I 59,1065a+0,17114b+186,8485c II 911,670,17114a+186,8485b+1179,60c III 14979,14186,8485a+1179,60b+7551,485c 5 0, ,8485 D 0, , ,60 44, , , ,485 59,106 0, ,8485 Da 911,67 186, , , , , , , ,8485 Db 0, , ,60-765, 186, , , , ,106 Dc 0, , ,67 195,11 186, , ,14 a 190,511 b -61,68 c 4,48868 Jednadžba krivulje karakteristike ventilatora glasi: H 190,511-61,68Q+4,48868Q 6

54 Q (m /s) H (Pa) 4 45,6108 4, 84,96 4,4 6,6609 4,6 9,4046 4,8 51, ,9 5, 180,510 5,4 150,170 5,6 1,094 5,8 99, ,0494 6, 6,6017 6,4 50, ,6 41, ,8 5,05 7,6980 7,,6699 7,4 8,109 7,6 46, ,8 57, ,4847 8, 90,71584 Karakteristika ventilatora H 50 H (Pa) ,4,4 4,6 4,8 5 5, 5,45,6 5,8 66, Q 6,4 6,66,8 7 7, 7,47,6 7,8 88, 7

55 PROGRAM 5 ZADATAK REGULACIJA VJETRENE MREŽE C E Za zadane podatke skiciranu vjetrenu mrežu treba regulirati tako da granama proticu sljedece kolicine zraka (m /s): Q 11,8 Q 4 14,0 Q 5,4 Jednadžba ventilatora v1-0.5 O Q + 40 [Pa] Otpori dionica (kg/m 7 ) R R R R R R R 0.17 R R Gustoca zraka (kg/m ) r AB r CD r EF 1.18 r GH 1.18 r BC r AE r CF 1.18 r HA r BD r DE r FG 1.19 Kote tocaka (m) A D +4.0 G B E +4.0 H C +4.0 F Proracunati depresiju pomocnog ventilatora (u granama s negativnom regulacijom), odnosno površinu otvora u regulacijskoj pregradi (u granama sa pozitivnom regulacijom). Površina poprecnog presjeka vjetreni provodnika F 9.0 [m ].

56 Vrste regulacija vjetreni mreža Pojam regulacija vjetreni mreža u praksi podrazumijeva uspostavljanje zatijevane raspodjele kolicine zraka u pojedinim granama vjetrene mreže. Povecanje protoka u nekoj grani vjetrene mreže moguce je izvesti na nekoliko nacina: 1. Povecanjem otpora u nekim drugim granama vjetrene mreže POZITIVNA REGULACIJA.. Smanjenjem otpora u grani u kojoj je potrebno ostvariti veci protok (povecanje kolicine protoka zraka) NEGATIVNA REGULACIJA.. Primjenom pozitivne i negativne regulacije MJEŠOVITA REGULACIJA. 1. KOLICINA ZRAKA U VJETRENOJ MREŽI Q 11,8 [m/s] Q 4 14,0 [m /s] Q 5,4 [m /s] Traži se regulacija grana,4 i 5, zatim depresija pomocnog ventilatora (za neg. regulaciju) i površina slobodnog presjeka vjetrenog provodnika (za pozitivnu regulaciju). inicijalna površina vjetrenog provodnika F 9,0 [m ] Σ Q B 0 Σ Q B Q Q Q 4 Q Q + Q 4 11,8 + 14,0 5,8 [m /s] Σ Q A 0 Σ Q A Q 1 Q Q 5 Q 1 Q + Q 5 5,8 +,4 48, [m /s]. ITERATIVNI POSTUPAK ZA RJEŠENJE KOLICINE ZRAKA U GRANAMA 6, 8, 9, 7 X g c jednadžba R 6 Q 6 + R 8 Q 8 R 9 Q 9 R 7 Q 7 ± p 0. PRIRODNA DEPRESIJA U TOM VJETRENOM KRUGU p g [(Z D Z C ) r CD + (Z C Z F ) r CF + (Z F Z E ) r EF + (Z E Z D ) r DE ] p 9,81 [(4 4) * 1,175 + (4 40) * 1,18 + (40 4) * 1, (4 4) * 1,175 0 [Pa]

57 4. PRETPOSTAVKA KOLICINE ZRAKA G 1 F 8 9 C 6 D 7 4 E Σ Q F 0 Σ Q F Q 8 + Q 9 Q 1 Q 8 4,1 [m /s] Q 9 4,1 [m /s] Σ Q C 0 Σ Q C Q + Q 6 Q 8 Q 6 Q 8 Q 4,1 11,8 Q 6 1, [m /s] Σ Q D 0 Σ Q D Q 4 Q 6 Q 7 Q 7 14,0 1, 1,7 [m /s] dionica br. sr.gust. R Q 6 1,175 0,0 1, 8 1,18 0,108 4,1 9 1,18 0,088 4,1 7 1,175 0,04 1,7 p 0 br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,p RQ,v' dq Q + dq 6 0,0 1, 151,9 1 4,9957 0, , ,108 4,1 580,81 1 6,7748 5,056, ,088 4,1 580, ,111 4,416 5, ,04 1,7, ,0986 0,1156, , ,746-1,59144

58 br.iteracije st. krug grana R Q Q sign RQ,v,p RQ,v' dq Q + dq 6 0,0 10, ,67 1,784 0, , ,108, , ,7166 4,86185, ,088 5, , ,0844 4,5169 5, ,04, , ,684 0,818, PROVJERA Σ Q F 0 Σ Q F Q 8 + Q 9 Q 1, , , 0 Σ Q E 0 Σ Q E Q 5 + Q 7 Q 9,4 +,9146 5,6961 0, Σ Q D 0 Σ Q D Q 4 Q 6 Q 7 14,0 10,709,9146 0, Σ Q C 0 Σ Q C Q + Q 6 Q 8 11,8 + 10,709, , ,141-0,00467

59 6. REGULACIJSKE JEDNADŽBE OBLIKA Σ 0 bit zadatka I RQ + RQ + RQ + RQ ± ± v pi dodatak II III RQ + RQ + RQ + RQ + RQ + RQ ± ± v pii RQ + RQ + RQ + RQ + RQ ± ± v piii 7. DEPRESIJA VENTILATORA v 0,5 Q 1 + 1,75 Q v 0,5 * 48, + 1,75 * 48, + 40,0 48,94 [Pa] 8. PRIRODNA DEPRESIJA pi g [(Z H Z A ) ρ HA + (Z A Z E ) ρ AE + (Z E Z F ) ρ EF + (Z F Z G ) ρ FG + (Z G Z H ) ρ GH ] pi 0,59 [Pa] pii g [(Z H Z A ) ρ HA + (Z A Z B ) ρ AB + (Z B Z D ) ρ BD + (Z D Z E ) ρ DE + (Z E Z F ) ρ EF + + (Z F Z G ) ρ FG + (Z G Z H ) ρ GH ] pii 17,8 [Pa] piii g [(Z H Z A ) ρ HA + (Z A Z B ) ρ AB + (Z B Z C ) ρ BC + (Z C Z F ) ρ CF + + (Z F Z G ) ρ FG + (Z G Z H ) ρ GH ] piii 18,75 [Pa] 9. PRORACUN POTREBNIH OTPORA R [kgm -7 ] I 0,151 * 48, + 0,096 *,4 + 0,088 * 5,7 + R 5 *,4 48,94 + 0,59 0 6,4868,4-7 R5 0,01454 kgm R 5 ' R 5 + R 5 0, , , [kgm -7 ] II 0,151 * 48, + 0,066 * 5,8 + 0,06 * ,04 *, + 0,088 * 5,7 + R 4 * 14 48, ,8 0 0, ,0-7 R4 0,00741 kgm R 4 ' R 4 + R 4 0,06 + 0, , [kgm -7 ] III 0,151 * 48, + 0,066 * 5,8 + 0,17 * 11,8 + 0,108 *,5 + R * 11,8 48, ,75 0 8,15 R 0,0597 kgm 11,8-7 R ' R + R 0,17 0,0597 0,118 [kgm -7 ]

60 10. KONTROLA Σ 0 ki R Q + R ' Q R 6 Q 6 + R 7 Q 7 R 5 ' Q 5 ± pki 0 kii R Q + R 4 ' Q 4 + R 7 Q 7 R 5 ' Q 5 ± pkii 0 pki g [(Z A Z B ) ρ AB + (Z B Z C ) ρ BC + (Z C Z D ) ρ CD + (Z D Z E ) ρ DE + (Z E Z A ) ρ AE ] pki 1,89 [Pa] pkii g [(Z A Z B ) ρ AB + (Z B Z D ) ρ BD + (Z D Z E ) ρ DE + (Z E Z A ) ρ AE ] pkii,766 [Pa] ki 0,066 * 5,8 + 0,118 * 11,8 0,0 * 10,7 + 0,04 *, 0, *,4 1,89 0, kii 0,066 * 5,8 + 0, * ,04 *, 0, *,4,766 0, DEPRESIJA POMOCNOG VENTILATORA v v R * Q 0,0597 * 11,8 8,15 [Pa] 1. POVRŠINA SLOBODNOG PRESJEKA VJETRENOG PROVODNIKA F f f n F 0,65+,6F R 0,10 n m 9,0 f5 6,056 m 0,65+,6 9,0 0,0145 0,10 9,0 f4 8,606 m 0,65+,6 9,0 0, ,10