Аэрология

19.2. Газоперенос при периодическом и постоянном газовыделении
Периодическое выделение газа в камере имеет место при ведении в ней взрывных работ. Рассмотрим случай, когда диффундирую­щий газ является пассивной примесью, а в поступающей струе воздуха концентрация газа равна нулю, т. е.
ch = 0. (19.6)
В этом случае /=0. Имея в виду условие (19.6), из выраже­ния (19.4) найдем, что /?' = 0. Тогда выражение (19.5) примет вид
dcM=—Rc. (19.7)
Интегрируя уравнение (19.7) при начальных условиях / = 0 и с = = с_н, получим формулу для определения расхода воздуха для вентиляции камеры
Q = (V/k/)1n(c„/c), (19.8)
где с_н — концентрация газа в камере в начальный момент после его выделения (при t — 0).
Заменив в выражении (19.8) логарифм отношения с_н/с кор­нем третьей степени (по В. Н. Воронину), получим
Q^(Vlk_Tt)^cJt. (19.9)
252
При определении количества воздуха для вентиляции камеры по формулам (19.8) и (19.9) необходимо задаваться временем про­ветривания t, спустя которое концентрация газов в камере будет равна допустимой, т. е. с = с_доп.
При постоянном газовыделении в камере устанавливается ди­намическое равновесие между количеством поступающего и вы­носимого газа, в результате чего содержание его в камере не из­меняется по времени, т. е. dc/dt = 0. Учитывая условие (19.6), из выражения (19.5) найдем, что
Rc = R\
Подставив вместо R и R' их значения из выражений (19.3) и (19.4), получим формулу для определения расхода воздуха на вен­тиляцию камеры
Q*=l/kjc. (19.10)
Если с_пФО, то
Q = II[k_T(c—с*)]. (19.11)
Для определения расхода воздуха необходимо знать газовыде­ление в камеру в единицу времени /. При этом вместо с в вы­ражениях (19.10) и (19.11) необходимо принимать допустимую концентрацию газа в камере.
20. ОСНОВЫ ШАХТНОЙ ПЫЛЕВОЙ ДИНАМИКИ
20.1. Общие сведения
Аэрозолями называются дисперсные системы с газообразной сре­дой и с твердой или жидкой дисперсной фазой. Они образуются в процессе отделения горной массы от массива, а также при ее погрузке, транспортировании и перегрузке (в том числе за счет перехода пыли во взвешенное состояние под воздействием воздуш­ных потоков). Динамика аэрозолей является теоретической базой при решении большинства задач противопылевой вентиляции. Она рассматривает широкий круг вопросов, связанных с образованием пылевых частиц (частицы крупностью 0,001—100 мкм), выпаде­нием их из потока, изменением размеров и массы витающих ча­стиц в процессе их взаимодействия с окружающей средой и друг с другом. При переходе от нижнего предела крупности пылевых частиц к ее верхнему пределу изменяются физические свойства аэрозолей и характер основных законов, описывающих поведение витающих в потоке частиц и их взаимодействие с окружающей сре­дой. Степень дисперсности аэрозолей определяется безразмерным числом Кнудсена, которое вычисляется по формуле
где /_м — средняя длина свободного пути молекул газа (при нор­мальных условиях /_м —0,1), мкм; г — радиус пылевых частиц, мкм.
253

Аэродисперсные системы с частицами радиусом <0,01 мкм (т. е. Дп^1) относятся к высокодисперсным аэрозолям, в кото­рых процессы переноса импульса, энергии и массы частиц к среде и обратно описываются формулами молекулярно-кинетической тео­рии. Следовательно, в высокодисперсных аэрозолях частицы пыли можно рассматривать в качестве гигантских молекул газа. В крупнодисперсных аэрозолях (г> 1 мкм, /С_п<1) эти процессы подчиняются другим законам. Среднедисперсные аэрозоли (г= = 0,05-^0,8 мкм, Ки~ 1) обладают промежуточными свойствами. Для описания процессов взаимодействия среднедисперсных аэро­золей с окружающей средой используются законы высокодисперс­ных аэрозолей с определенными поправками, возрастающими с уменьшением числа Кнудсена. Состав аэрозолей в шахтной ат­мосфере, как правило, полидисперсен. В различных количествен­ных соотношениях в ней присутствуют частицы пыли различной крупности. Для вентиляционных расчетов наибольшее значение имеют грубодисперсные и среднедисперсные аэрозоли.