Аэрология

15.3. Стационарные и нестационарные газодинамические процессы
Стационарным называется газодинамический процесс, характери­стики которого постоянны во времени. Стационарные процессы га­зопереноса имеют место при постоянных вентиляционном режиме и интенсивности газовыделения. Примером стационарного про­цесса газопереноса является процесс распространения газов в воз­душных потоках у газоотдающих обнаженных поверхностей выра­боток или выработанного пространства в течение короткого периода времени (для которого интенсивность газовыделения по­стоянна) при условии постоянства вентиляционного режима на участке. У газоотдающей поверхности образуется диффузионный пограничный слой (область потока, в пределах которой происхо­дит изменение концентрации газа, выделившегося в поток из ис­точника). В зависимости от условий диффузионный пограничный слой может заполнять всю выработку или ее часть (рис. 15.5). С увеличением скорости движения воздуха уменьшаются толщина диффузионного пограничного слоя и концентрация газа в нем. По­следнее является следствием увеличения доли продольного кон­вективного переноса по сравнению с поперечным турбулентным переносом при одновременном их увеличении. В результате этого за одно и то же время частица газа а (рис. 15.6) при малой ско­рости движения воздуха переместится под суммарным действием конвективного j_K\ и турбулентного /_т1 потоков в положение а\ а при большей скорости движения воздуха под действием непро­порционально изменившихся потоков /_к2 и /_т2 — в положение а", вследствие чего толщина диффузионного слоя уменьшится. По­вышение турбулизации воздушного потока при неизменной его скорости вызовет увеличение поперечного турбулентного пере­носа при постоянном конвективном переносе, в результате чего частица займет положение a^ffr и толщина диффузионного слоя увеличится. Толщина диффузионного слоя положена в основу диффузионного метода определения интенсивности турбулентно­сти и коэффициента турбулентного обмена. 216
Рис. 15.5. Схемы переноса выделяющегося с поверхности выработки газа эпюры его концентрации с (6 — толщина диффузионного пограничного слоя):
а —- при относительно интенсивном конвективном переносе газа вдоль выработки и срав­нительно малой интенсивности его выделения; б -- при большой интенсивности газовыде­ления и малой интенсивности конвективного переноса; в — при одновременном газовыделе­нии из кровли и почвы

JK1

77777777777777777777777777/77777777

i _K2 ///////////////////////////////////,
Рис. 15.6. Схема, поясняющая образование Рис. 15.7. Схема, поясняю-
диффузионного пограничного слоя и газоот- щая перенос газа, выделяе-
дающей поверхности мого точечным источником
Распределение концентрации газа по толщине потока во всех его поперечных сечениях подчиняется экспоненциальному закону:
с_с = с_гехр (a^i);