рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Коэффициенты диффузии

Коэффициенты диффузии - раздел Производство, ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА   В Выражениях Для Диффузионных Газовых Потоков Ко­Эффициенты М...

 

В выражениях для диффузионных газовых потоков ко­эффициенты молекулярной и турбулентной диффузии являются единственными параметрами, учитывающими свойства среды. Ес­тественно, что эти величины имеют сложный характер, и их опре­деление - одна из важных задач теории диффузионных процессов.

Коэффициенты молекулярной диффузии. Для газов со сходны­ми молекулами (имеющими почти равные массы и эффективные сечения) Максвелл получил следующее выражение для коэффици­ента молекулярной диффузии:

,

где - длина свободного пробега молекул; vм - скорость их теп­лового движения; черта означает среднее значение величины. При нормальных условиях имеет порядок 10-5см, vм = 10-4 ÷10-5 см/с.

В силу статистической однородности молекулярного движения величины и , а, следовательно, и коэффициент молекулярной диффузии не зависят от направления. Коэффициент молекулярной диффузии слабо зависит от содержания диффундирующего газа. С увеличением температуры он возрастает пропорционально Т1+a, где Т - абсолютная температура среды, а - коэффициент, изменяю­щийся от 0,5 до 1. С увеличением давления коэффициент уменьша­ется в обратно пропорциональной зависимости.

Выше отмечалось, что в шахтных условиях молекулярная диф­фузия имеет подчиненное значение в процессе переноса газов. Кроме того, изменения содержания газов, температуры и давления воздуха в активно вентилируемых горных выработках относитель­но невелики. Поэтому при решении задач газопереноса в шахтах можно принимать Dм = const.

Следует иметь в виду, что коэффициент молекулярной диффу­зии газа в среду равен коэффициенту молекулярной диффузии сре­ды в этот газ. Средние значения коэффициентов молекулярной диффузии некоторых газов приведены ниже.

Газ Температура, °С Коэффициент диффузии, см2

Аммиак в воздухе 0 0,217

Водород в воздухе - 0,634

Метан в воздухе - 0,196

Оксид углерода в воздухе - 0,129-0,138

Углекислый газ в воздухе 0 0,142

 

Коэффициенты турбулентной диффузии. В теории турбулент­ности коэффициент турбулентной (или вихревой) диффузии вво­дится как некоторый коэффициент пропорциональности. При этом для его выражения используют три принципиально различных подхода.

В первом способекоэффициент турбулентной диффузии определяют, следуя Буссинеску, как коэффициент пропорционально­сти между потоком газа и градиентом содержания в соответствии с формулой (6.11) - jт = - Dт·grad c.

Известно, что произведение вектора, каким является в формуле (6.11) градиент содержания, на некоторую величину [в выражении (6.11) ею является коэффициент турбулентной диффузии Dт] может дать вектор [в формуле (6.11) это вектор потока газа] лишь в случае, если эта величина является скаляром или тензором. Коэффициент турбулентной диффузии не может быть скаляром в связи с тем, что в случае равенства производных от содержания по направлениям компоненты газовых потоков по этим направлениям также были бы равны, что в условиях существенно неоднородного и неизотропного турбулентного воздушного потока в выработках невозможно вслед­ствие различия компонент пульсационных скоростей.

Таким образом, остается предположить, что коэффициент турбулентной диффузии в горной выработке — тензор. Можно пока­зать, что в условиях неоднородной и неизотропной турбулентности коэффициент турбулентной диффузии - тензор второго ранга. Тогда компоненты газового потока будут иметь следующее выра­жение:

(6.17)

Здесь

(6.18)

(i,j = х,у,z) является тензором коэффициентов турбулентной диф­фузии второго ранга с компонентами Dтxx, Dтxу, ..., Dтzz.

Выражение (6.17) может быть записано в свернутом виде

. (6.19)

где правая часть представляет собой сумму трех значений , получающихся, если фиксировать i, а j придавать последовательно значения х, у, z (суммирование по двойному индексу).

Выражение (6.19) обычно упрощают, принимая, что оси Ох, Оу, Оz, являются главными осями тензора. Если тензор симмет­ричный, то и, следовательно, коэффициент турбулентной диффузии определяется только диаго­нальными компонентами Dтxx,Dтyу,Dтzz.

Для однородной и изотропной турбулентности имеет место сферическая симметрия газовых потоков. Следовательно,

. 6.20)

В этом частном случае может рассматриваться как скаляр.

В выражении (6.11) векторы jт и gradс коллинеарны*. Следова­тельно, согласно определению, направление вектора gradс являет­ся главным направлением тензора, а ось координат, соответствую­щая ему, - главной осью. Нахождение главных осей тензора коэф­фициентов диффузии для выработки - в ряде случаев задача неоп­ределенная, так как для этого необходимо знать поверхности рав­ных содержаний в потоке, т.е. поле содержаний, что обычно явля­ется конечной задачей исследований. Лишь в простых случаях диффузии главные направления могут быть определены достаточ­но просто. Например, при газовыделении с одной стенки gradс с некоторым приближением можно принять нормальным к этому бо­ку и, следовательно, главные оси тензора будут направлены вдоль потока воздух и перпендикулярно к нему. В более сложных случа­ях главные оси тензора могут иметь и другие направления.

Следует отметить, что принятие тензора Dтy симметричным для случая движения воздуха в горной выработке является также опре­деленным допущением. Для неоднородного и неизотропного турбулентного потока, каким является вентиляционный поток в выра­ботке, тензор коэффициентов турбулентной диффузии будет несимметричным. Ниже отмечается, что компоненты тензора коэф­фициентов турбулентной диффузии могут быть выражены через усредненное произведение (корреляцию) мгновенных значений пульсационной скорости иni и пути перемешивания для содержа­ния (здесь i,j = х, у, z, иni = ип; uпу =vn unу =wn). Для симметричного тензора должны соблюдаться равенства , что приводит к соотношениям . Однако для неизотроп­ных вентиляционных потоков корреляция несимметрична относительно i и j, а это не отвечает приведенным равенствам. Не­симметричность тензора коэффициентов турбулентной диффузии для шахтных вентиляционных потоков косвенно доказывается фак­тором различной интенсивности турбулентной диффузии в разных направлениях.

Отмеченные приближения, которые применяют при решении практических задач шахтной газовой динамики, в настоящее время не имеют оценки. Применительно к условиям диффузии в призем­ном слое атмосферы погрешности незначительны (в некоторых случаях они составляют 15-20 %). Однако степень анизотропности шахтных вентиляционных потоков значительно выше атмосфер­ных, что может привести к необходимости учета факта несиммет­ричности тензора диффузии.

Второй способопределения коэффициента турбулентной диффузии основан на использовании теории Прандтля о пути перемешивания, согласно которой компоненты потока газа можно определять как сумму трех слагаемых:

. (6.21)

Здесь, подобно тому, как это было принято в выражении (6.19) - , суммирование производится по двойному индексу (j); i = j = х,у,z; ; Lc - путь перемешивания для содержа­ния.

Из выражения следует, что коэффициент турбулентной диффузии является тензором второго ранга

(6.22)

определяемым девятью компонентами -

Сопоставляя методы выражения коэффициента турбулентной диффузии по Буссинеску и Прандтлю, видим, что в первом случае коэффициент турбулентной диффузии остается неопределенным, во втором - определяется через характеристики турбулентного движения ().

В случае плоского потока () коэффициент турбу­лентной диффузии в поперечном к основному движению направ­лении определяется из выражения (6.21):

,

.

В случае изотропной турбулентности можно принять Lcx = Lсу, что приводит к равенству

, (6.23)

т.е. в этом частном случае коэффициент турбулентной диффузии является скаляром.

Если в уравнении (6.23) vn выразить по Прандтлю через путь перемешивания для импульса L, то для плоского потока получим вы­ражение

, (6.24)

где среднее квадратичное значение vп

;

а1 - коэффициент пропорциональности между un и vп. Если принять, что

L / Lс = а2 = сопst, (6.25)

то

. (6.26)

Величина для случая диффузии газа является аналогом пути перемешивания для импульса по Карману [21] (не тождественному прандтлевскому пути перемешивания).

Из уравнения видно, что, имея какие-либо гипотезы отно­сительно величин lС(), можно, измеряя в потоке, опреде­лить коэффициент турбулентной диффузии. Наиболее простым до­пущением является отождествление lс путем перемешивания для импульса l; во многих случаях такое приближение дает вполне удовлетворительные результаты.

Следующим шагом в этом направлении является принятие пропорциональности между lс и l; значение коэффициента пропор­циональности между ними зависит от свойств диффундирующего газа, разности содержаний газа в диффундирующем объеме и в среде. По имеющимся сведениям, этот коэффициент больше 1; для азота он равен ~, для гелия ~. Имеются попытки оце­нить lс через l и критерий Ричардсона, характеризующий затуха­ние турбулентности под действием объемных (гравитационных) сил при диффузии активного газа.

Наконец, третий способ определения коэффициента турбулент­ной диффузии основан на представлении процесса диффузии как случайного движения жидких частиц, первоначально сконцентри­рованных в некоторой области. Бэтчелор показал, что и в этом слу­чае коэффициент турбулентной диффузии является тензором вто­рого ранга. Запись его (для случая однородной турбулентности), однако, имеет иной вид:

,

где уi, yj - лагранжевы координаты жидкой частицы, величины слу­чайные, являющиеся функцией времени.

Представление коэффициента турбулентной диффузии в виде тензора имеет в основном теоретическое значение. В настоящее время практически ничего неизвестно о недиагональных компо­нентах этого тензора. Изученные в какой-либо степени компоненты тензора диффузии — это диагональные компоненты Dтxx,Dтyу,Dтzz, которые в дальнейшем и будут рассматриваться. Для простоты на­писания обозначим Dтxx = Dтх и т.д.

Необходимо отметить, что в общем случае коэффициент турбу­лентной диффузии является функцией координат. Это можно ви­деть, например, из уравнения (6.24), где величины dи/dу, v´n, lс для потоков в горных выработках являются функциями поперечных координат [23], а в некоторых случаях (изменение сечения по длине выработки, свободные струи) - и продольной координаты. Эти же величины являются и функциями скорости потока (точнее, числа Рейнольдса - Rе* потока), что говорит о существовании зави­симости коэффициента турбулентной диффузии и от числа Rе.

Данные о коэффициентах турбулентной диффузии в горных вы­работках немногочисленны, что в значительной степени объясня­ется техническими трудностями их измерений. Имеющиеся сведе­ния частично основываются на данных о коэффициенте турбулент­ного обмена для импульса и предположении о пропорциональности ему коэффициента турбулентной диффузии [24].

К.М. Тумаковой были установлены автомодельность попереч­ных составляющих относительного коэффициента турбулентной диффузии:

; - средняя скорость потока; α – коэффициент аэродинамического сопротивления; r - плотность потока; Н - вы­сота выработки) по числу Рейнольдса, начиная от Rе = 13600, а также равенство вертикальной и горизонтальной поперечных со­ставляющих коэффициента диффузии. Их значения в яд­ре потока равнялись 0,02, а на расстоянии 0,13H и 0,8H от кровли - 0,03.

В ряде случаев хорошие результаты получаются, если использо­вать средние по высоте (ширине) выработки значения коэффициен­тов турбулентной диффузии.

Коэффициент турбулентной диффузии может быть рассчитан по характеристике рассеивания газа. Для случая однородной и изо­тропной турбулентности в равномерном потоке воздуха (без гради­ента скорости) распределение содержания газа в газовом факеле за источником газовыделения описывается гауссовой кривой ошибок:

, (6.27)

где с - содержание газа в точке с координатами х,у;z - расстояние от источника вниз по потоку; у — расстояние от точки, соответст­вующей максимальному содержанию газа сmах в плоскости х = соnst, измеряемое в направлении, перпендикулярном направле­нию движения воздуха; и - скорость потока воздуха.

Если в формуле (6.27) с выразить как часть сmах, то из нее можно определить Dт. Например, полагая с = сmах/2, получим

Dт=, (6.28)

где - расстояние от оси газового факела до точки в его попе­речном сечении, в которой с = сmах/2.

Все величины в уравнении (6.27) поддаются прямому измере­нию: и и х измеряют непосредственно на месте эксперимента, - по графику зависимости с(у), построенному на основании измерения содержания на расстоянии от источника, равном х.

Поскольку выражение (6.27) справедливо лишь для однородной и изотропной турбулентности, то в силу равенства (6.20) по нему определяют диагональные члены тензора коэффициентов диффу­зии, не зависящие от координат.

Известно, что турбулентность шахтных вентиляционных пото­ков неизотропна; ее можно считать однородной лишь в направле­нии основного течения (при неизменных форме сечения, шерохо­ватости стен и расходе воздуха). Поэтому для шахтных условий выражение (65.28) дает, во-первых, неточные значения Dт и, во-вторых, лишь некоторые средние значения поперечной компонен­ты тензора Dтy. Погрешности будут возрастать по мере приближения источника газа от оси потока к стенке, так как при этом источ­ник попадает в области все большего градиента скорости, т.е. все большей анизотропии турбулентности.

Учитывая экспериментальное подтверждение аналогии Рейнольдса для процессов переноса импульса и пассивной примеси при те­чениях в пристеночной области, коэффициенты диффузии шахт­ных вентиляционных потоков при диффузии пассивных газов в первом приближении можно принимать равными коэффициенту турбулентного обмена для импульса. Для чисел Рейнольдса от 1,25·104 до 3,72·104 относительные значения последних для штрекообразной выработки прямоугольного сечения, закрепленной рам­ной крепью из круглого леса с продольным калибром 7,5, относи­тельной шероховатостью в направлении вертикальной оси 8,9, го­ризонтальной (перпендикулярной основному движению) 8,4 при­ведены на графиках рис. 6.1 и 6.2, где y - координата, перпендику­лярная бокам выработки, z - кровле и почве. Пересчет относитель­ных значений турбулентного обмена импульса в абсолютные про­изводится по формуле ε = ε*v*D , где D - характерный линейный размер потока (например, диаметр). Приведенные на графиках данные соответствуют средним по сечению абсолютным значениям коэффициентов турбулентного обмена для импульса εу и εz, порядка 5·10-3 м2/с при средней скорости воздуха в выработке uср =1 м/с, коэффициенте трения α = 15·10-3 Н·с24, плотности воздуха r = = 1,22 кг/м3, диаметре выработки D = 2,5 м.

Рис. 6.1. Зависимость от у* = = у/Н (Н - высота выработки)

Рис. 6.2. Зависимость от z* = = z/В (В - ши­рина выработки)

 

Значения компоненты Dтy·1032/с), полученные для некоторых видов выработок, приведены ниже:

модель штрекообразной выработки, площадь поперечного сечения13,4×14,2 см, средняя скорость воздушной струи 0,25 м/с..........................................1,1

квершлаг, закрепленный анкерами, площадь поперечного сечения 24,5 м2,

скорость воздушной струи 0,5-1,2 м/с........................................................2,4÷4,1

то же, площадь поперечного сечения 23 м2, скорость воздушной струи 1,1 м/с........6,8

квершлаг без крепления, сечение сводчатое, площадь поперечного сече­ния 11,8 м2, скорость воздушной струи 1,7 м/с.......................................................5,1

то же, площадь поперечного сечения 7,5 м2, скорость воздушной струи 0,8 м/с…...1,8

штрек без крепления, сечение сводчатое, площадь поперечного сечения 10 м2, скорость воздушной струи 0,27 м/с...............................................................0,8

Для расчета продольных Dтx и поперечных Dтy компонент коэффициента турбулентной диффузии метана в воздухе можно использовать приведенные ниже формулы.

Для штрекообразных выработок

; (6.29)

, (6.30)

где , а число Рейнольдса не рассчитывается по .

Для элемента S2) поперечного сечения штрекообразной выра­ботки при средней скорости по площади элемента и'ср (м/с):

. (6.31)

Для круглых гладких и шероховатых труб

, (6.32)

где R - радиус трубы.

Для широкого прямого канала

. (6.33)

Для диффузии углекислого газа в воздухе

, (6.34)

где k: = 3,96·10-4 м.

В формулах (6.29)-(6.33) использованы следующие обозначения:

Н- высота выработки, м;

- динамическая скорость, м/с;

uср - средняя скорость воздушной струи, м/с;

α - коэффициент аэродинамического сопротивления, Н·с24;

r -плотность воздуха, кг/м3;

ν - кинематический коэффициент вязко­сти, м2/с;

S - площадь поперечного сечения выработки, м2.

По этим формулам для некоторых средних условий (uср = 1 м/с; Н= 2,5 м, = 0,1 м/с; R = 1 м) значения компонент Dтx, Dтy состав­ляют порядка 10-3 м /с.

Коэффициент турбулентной диффузии D характеризует рассеи­вание газа в потоке за счет работы турбулентных пульсаций. В ряде случаев на перемещения диффундирующего газа налагаются более сильные движения, вызываемые наличием сдвига (градиента) ско­рости потока. Именно к таким потокам - "потокам со сдвигом" - относятся шахтные вентиляционные потоки.

В 1951 г. В.Н. Воронин показал, что при движении газового об­лака по выработке его продольная деформация определяется про­филем скоростей. В 1953 г. Дж. Тэйлор опубликовал решение зада­чи продольной турбулентной диффузии примеси от мгновенного источника в круглой трубе. Им было показано, что продольное рас­сеивание примеси, вызываемое градиентом скорости, существенно больше, чем рассеивание, вызываемое турбулентными пульсация­ми скорости. Дж. Тэйлор предложил оценивать суммарный эффект продольного рассеивания примеси относительно плоскости, дви­жущейся со средней скоростью потока, коэффициентом, который получил название эффективного коэффициента диффузии DЭ:

DЭ = Dг = Dтх, (6.35)

где Dг - коэффициент диффузии, вызываемый наличием градиента скорости (коэффициент градиентной диффузии, или коэффициент дисперсии, по Дж.Тэйлору виртуальный, эффективный, действи­тельный коэффициент диффузии); Dтх - коэффициент продольной турбулентной диффузии.

Газовый поток, вызываемый градиентной диффузией, определя­ется выражением

, (6.36)

где ,- отклонения соответственно содержания и скорости потока в точке от их средних по поперечному сечению значений;

;

;

с, и - соответственно усредненное по времени содержание и ско­рость потока в точке; - их средние по поперечному сечению значения.

Коэффициент Dэ может быть определен в точке или быть усред­ненным.

Исследования С.П. Грекова и А.Е. Калюсского позволили полу­чить следующее выражение для эффективного коэффициента диф­фузии штрекообразной выработки:

; (6.37)

по И.Ф. Ярембашу

. (6.38)

Здесь v - кинематический коэффициент вязкости воздуха, м2/с; uср, - средняя скорость воздушного потока, м/с; D - диаметр выра­ботки, м; α - коэффициент аэродинамического сопротивления вы­работки, Н·с24; S - площадь поперечного сечения выработки, м2; r - плотность воздуха, кг/м3.

К.Ю. Лайгна и Э.А. Поттер в своих последних работах* дают следующее выражение для среднего по поперечному сечению эф­фективного коэффициента диффузии:

, (6.39)

где, а число Рейнольдса рассчитывают по . Зна­чение Dэ можно определить также по графикам, представленным на рис. 6.3.

Рис. 6.3. Графики к определению эффективного коэффициента турбулентной диффузии

 

Расчеты по приведенным формулам и графикам дают значения Dэ, порядка нескольких м2/с.

Дж. Тэйлор и К.Ю. Лайгна, исследуя влияние изогнутости кана­ла на коэффициент диффузии, сделали вывод, что этот фактор мо­жет увеличивать Dэ до двух раз.

Для изучения газодинамических процессов при действии сво­бодных струй В.Н. Воронин применил коэффициент турбулентной диффузии kт, определив его как отношение среднего содержания газа в поперечном сечении ядра постоянной массы свободной струи ся к среднему содержанию на ее границе сгр:

. (6.40)

Значения kт зависят от условий распространения свободной струи и изменяются от 0,3 до 0,9.

Основываясь на подобии полей скоростей и содержаний в ядре постоянной массы свободной струи, В.Н. Воронин получил следующие выражения для коэффициента турбулентной диффузии чистых (не содержащих газа в начальном сечении) свободных струй:

для основного участка круглой струи

kт = 1÷1,84А; (6.41)

для основного участка плоской струи

kт = 1÷1,44А´;. (6.42)

В приведенных формулах

(6.43)

, (6.44)

где RЯ - радиус ядра постоянной массы; и - скорость в точке с координатами х, у; и0 - осевая скорость; φя - относительная координата границы ядра постоянной массы;

; (6.45)

а - коэффициент структуры свободной струи, зависящий от на­чальных турбулентности и профиля скорости (по В.Н. Воронину, для круглой струи а = 0,044÷0,053, для плоской а = 0,09÷0,12).

Значения коэффициентов турбулентной диффузии, рассчитан­ные по приведенным формулам, даны на рис. 6.4.

Приведенные выражения справедливы для свободных струй в неограниченном пространстве. В условиях горных выработок свободные струи часто распространяются в ограниченных объемах, при этом воздухообмен между струей и окружающим воздухом определяется не только структурой струи, но и структурой воздушных потоков в окружающей ее среде, которая в свою очередь зависит от геометрии ограничивающих поверхностей и их шероховатости и в общем случае отлична от таковой в неограниченных объемах. В результате коэффициенты турбулентной диффузии струй в ограниченных пространствах отличаются от таковых в неограни­ченных пространствах. Впервые это было отмечено Ю.М. Первовым, который предложил учитывать его соответствующим измене­нием коэффициента структуры а.

а

Рис. 6.4. Зависимость kт от для круглой (а) и аl/b0 для плоской (б) струй (l - длина струи, S - площадь ее начального сечения)

 

С учетом п - отношения ширины камеры к ширине выработки, подводящей воздух, согласно Ю.М. Первову:

для струи, выходящей из квадратного гладкого отверстия, при

n >2,33а = 0,077(n-0,5)(n + 1).

При п < 2,33 коэффициент струк­туры не зависит от степени ограничения и равняется 0,42;

для струи, выходящей из круглой гладкой трубы, при п > 2,33

а = 0,062 (п -0,5)

При n<2,33 а = 0,034;

для плоской струи при п > 3,12

а = 0,2(n3/2 - 1,25n + 0,25)/(n3/2 - 1),

а при п <3,12

а = 0,085 .

Подобное явление было установлено при распростране­нии свободных ветровых струй в карьерах.

По В.Н. Воронину, коэффициент турбулентной диффузии струи, и начальном сечении которой уже имеется некоторое количество газа с содержанием с0 (частично загазованная струя), определяется по формуле

. (6.46)

При этом принимается, что коэффициент турбулентной диффузии не зависит от турбулентной структуры газовоздушной среды вне свободной струи, т.е. газообмен между струей и средой определяется лишь течением в струе, а это, видимо, справедливо только для затопленных струй, распространяющихся в неограни­ченном пространстве. Поскольку через границу свободной струи происходит обмен турбулентными массами, то турбулентная структура струи должна зависеть от структуры движения и энергии привносимых в нее извне масс. При исследованиях затопленных струй, распространяющихся в ограниченных пространствах (карь­еры, тупиковые выработки, камеры и т.п.), была установлена завиисимость их угла раскрытия [а следовательно, в соответствии с формулой (6.36) - и коэффициента структуры струи] от геометрии ограничивающих поверхностей, что должно быть связано с турбулентной структурой вторичных токов, заполняющих пространство между ограничивающими поверхностями и границей свободной струи*.

В общем случае структура вторичных токов должна зависеть от начального расхода воздуха в струе, и для точного описания газообменных процессов, связанных с распространением свободных струй, с помощью коэффициента турбулентной диффузии В.Н. Во­ронина необходимо определить зависимости его от диффузион­ных свойств внешней среды (например, от коэффициента диффузии Dт.

Более строгим является исследование процессов газопереноса в свободных струях на основе ранее рассмотренных коэффициен­тов турбулентной диффузии и эффективных коэффициентов диф­фузии. Исследования для их установления применительно к струй­ным движениям в горных условиях были выполнены К.Ю. Лайгна, Э.А. Поттером и О.А. Суллакатко. Ими впервые получены выра­жения для расчета коэффициентов турбулентной диффузии огра­ниченной (степенной) струи [12], в частности, для эффективных коэффициентов продольной турбулентной диффузии:

круглая турбулентная струя, 30·103 < Rе < 730·103:

плоская турбулентная струя, 30·103 < Rе < 730·10:

(6.49)

Здесь - коэффициент стеснения струи; S - площадь поперечного сечения выработки; d - начальный диаметр струи; и -средняя начальная скорость струи; Н, В - соответственно высота и ширина выработки; b - начальная ширина струи.


ТЕМА №7. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В ШАХТАХ

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Государственное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... Кольский филиал Петрозаводского государственного университета...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Коэффициенты диффузии

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Термодинамические параметры земной коры
  Верхняя толща горных пород Земли называется земной корой. Земная кора простирается от поверхности Земли до границы Мохоровичича, которая отделяет земную кору от мантии Земли. Мощ­но

Источники тепла земных недр
  Тепловое поле земной коры формируется в результате процесса теплообмена при наличии источников тепла. Теплообмен в земной коре осуществляется посредством теплопроводности, конвекции

Процессы теплопереноса в недрах Земли
  Как было отмечено ранее, теплообмен в горных породах осуществляется теплопроводностью, конвекцией и излучением. Применительно к задачам горного производства весьма важной является з

Использование тепла земных недр
  Геотермальные ресурсы разделяют на повсеместно распростра­ненные и локализованные. Повсеместно распространенные гео­термальные ресурсы представлены те

Приближенные методы расчета температурных режимов при эксплуатации породных теплообменников
  Если принять, что вода, фильтрующая в породном теплообмен­нике, нагревается только за счет тепла, заключенного в его объеме, а потеря тепла в нем компенсируется за счет подпитки теп

Разработка связных пород в период с отрицательными температурами
  В России около 25-30% ежегодных объемов разрабатываемых рыхлых и связных пород на карьерах приходится на периоды года с отрицательными температурами. Еще больший объем земляных ра­б

Месячные колебания температуры внешней среды
  Для определения зависимости изменения температуры в зим­ний период используем значения среднемесячной температуры в данном районе. Обозначим среднемесячные температуры с октября по

Расчет глубины промерзания связанных пород
  Рассмотрим случай промерзания связной породы при открытой разработке месторождений. Сформулируем задачу: на поверхности полупространства в момент времени t=0 устанав

Полное предотвращение промерзания грунта при использовании теплоизоляционных покрытий
  Рассмотрим случай, когда теплоизоляционное покрытие обес­печивает полное предотвращение промерзания грунта. Для определения толщины теплоизоляционного покрытия (d) и

Промерзание грунта на допустимую глубину при использовании теплоизоляционного покрытия
  Для решения данной задачи рассмотрим модель «теплоизоляци­онное покрытие-промерзший грунт-талый грунт», изображенную на рис. 2.3.

Сущность способа и область его применения
  Проведение горных выработок в слабоустойчивых водоносных породах невозможно без специальных мероприятий по их упрочне­нию и понижению водопроницаемости. При строительстве ш

Тепловой расчет формирования одиночного ледопородного цилиндра
  При замораживании вокруг каждой замораживающей колонки формируется температурное поле, изотермы которого представляют собой в плане концентрические окружности. Температура породы не

Параметры образования ледопородных ограждений
  Формирование ледопородных водонепроницаемых ограждений и подпорных стен производят с помощью серии замораживающих колонок, расположенных на равном расстоянии друг от друга. В этом с

Требования к тепловому режиму в подземных выработках
Тепловой режим в подземных выработках характеризуется совокупностью термодинамических параметров воздуха, окружающе­го массива, горной массы, машин и людей. Основными термодинами­ческими

Влияние теплового режима на процессы ведения подземных горных работ
  Влияние теплового режима рудничного воздуха сказывается на производительности труда горнорабочих, обеспечении безопасных условий их труда, поддержании устойчивости горных выработок

Уравнения теплообмена массива с вентиляционной струей в шахтной выработке
  При проветривании возможны следующие случаи взаимодейст­вия вентиляционной струи в шахтной выработке с окружающим мас­сивом: • стационарный режим теплообмена; • не

Теплообмен при проветривании подземных выработок
  Критериальная зависимость для определения параметров теп­лообмена рудничного воздуха со стенками выработок имеет следую­щий вид:

Источники тепла в подземных выработках
  Учет источников тепловыделения в выработках и определение их интенсивности необходимо для составления уравнений теплового баланса, на основании которых производят расчет необходимог

Методы нормализации температурного режима рудничного воздуха
  Мероприятия по нормализации температурного режима руд­ничного воздуха можно разделить на два типа: 1) теплотехнические, основанные на применении различных технически

Проблемы разработки и транспортирования рыхлых и связных пород
  При разработке талых рыхлых и связных пород проблемным является вопрос предотвращения налипания горной массы на рабо­чую поверхность добычного и транспортного горного оборудования и

Термодинамическое разрушение талых рыхлых и связных пород
  Как уже указывалось, что для очистки транспортных сосудов от налипшей горной массы применяют бесконтактный термодинамиче­ский способ. В качестве генератора высокоскоростной газовой

Термодинамическое хрупкое разрушение мерзлых рыхлых и связных пород
  Этот способ разрушения имеет место при термическом бурении скважин в мерзлых породах, а также при термодинамической очист­ке рабочих поверхностей добычного и транспортного горного о

Термодинамическое разрушение мерзлых рыхлых и связных пород путем оттаивания и абляции
  Режим термодинамического разрушения мерзлых рыхлых и связных пород путем оттаивания и абляции имеет место при TTh < 106°С/м в процесс бурения скважин или оч

Техника и технология термодинамического разрушения талых и мерзлых пород при их разработке и транспортировании
  Термодинамическое разрушение талых и мерзлых рыхлых и связных пород применительно к очистке добычного и транспортного горного оборудования от налипшей и намерзшей горной массы в нас

Общие положения
  Во многих случаях по­лезные результаты могут быть получены более простым инте­гральным методом. Интегральный метод, или метод усредненных характеристик, ос­нован на том фак

Выработка как объект вентиляции
  Характер проявления газодинамических эффектов в горных выработках существенно зависит от характера движения воздуха в последних. Как известно, в практике шахтной аэрологии воздушные

Ограниченные потоки в системе выработок
  Возникающие в выработках с ограниченными воздушными по­токами газодинамические ситуации зависят от режима вентиляции, вида источника (точечный или линейный), характера газовыделения

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги