Wymiana ciepła między powietrzem a zimną wodą w rurociągu zabudowanym w ślepym wyrobisku

Wykorzystanie wodnej chłodnicy przeponowej do schładzania powietrza w ślepym wyrobisku górniczym wymaga doprowadzenia do niej rurociągiem zimnej wody. Wydajność cieplna takiej chłodnicy zależy od temperatury dostarczonej do niej zimnej wody. Zabudowa rurociągu wodnego w wyrobisku, w którym płynie ciepłe powietrze, powoduje, że temperatura wody płynącej rurociągiem wzrasta i na wlocie chłodnicy jest wyższa od odpowiadającej wlotowi rurociągu. W artykule podano równania bilansów entalpii powietrza w ślepym wyrobisku (dla warunków bez kondensacji pary wodnej na zewnętrznej powierzchni rurociągu) i zimnej wody płynącej zabudowanym w tym wyrobisku izolowanym rurociągiem do chłodnicy powietrza oraz równania opisujące przepływ ciepła przez ściankę rurociągu od powietrza do wody. Układ równań entalpii powietrza i wody rozwiązano analitycznie, podając rozkłady temperatur powietrza i wody wzdłuż wyrobiska, a następnie - wykorzystując zależności ujmujące przenikanie ciepła przez ściankę rurociągu - podano też rozkłady wzdłuż wyrobiska temperatur wewnętrznej i zewnętrznej ścianki rurociągu oraz rozkład jednostkowego strumienia ciepła wymienianego między powietrzem a wodą. Zamieszczono przykład liczbowy, którego rozwiązanie - rozkłady wymienionych wielkości wzdłuż ślepego wyrobiska - przedstawiono w postaci wykresów, podano też przyrost temperatury zimnej wody w rurociągu.

If we want to use a water diaphragm cooler of air in a dead-end heading, cold water must be brought into it through a pipeline. Heat capacity of such a cooler depends on the temperature of water supplied to it. Locating a water pipeline in a heading, in which warm air flows, leads to an increase in the temperature of water in pipe and is higher at the inlet of a cooler than at the inlet of pipeline. This article presents equations of air enthalpy balance in the dead end heading (without water vapor condensation on the external surface of the pipe) and cold water flowing through an insulated pipeline to the cooler of air as well as equations describing heat flow through the side wall of a pipeline from air to water. A set of equations of air and water enthalpy was solved analytically, giving distributions of air and water temperatures along the heading and, later on, using the dependences describing heat transmission through the wall of a pipe. Both distributions of temperatures of internal and external sides of pipe in the heading and the distribution of elementary heat flow exchanged between air and water are given. A calculation example, whose solution - distributions of the values mentioned above along the heading are shown in the form of graphs, was presented. An increase in temperature of cold water in a pipeline was also presented.