Разработка математической модели аэродинамического взаимодействия распыленной воды с частицами угольной пыли
Приведены теоретические исследования и разработана математическая модель процесса взаимодействия распыленной воды с частицами угольной пыли. Полученные результаты позволяют раскрыть механизм взаимодействия распыленной жидкости с угольной пылью и могут быть использованы при разработке новых эффективн...
Saved in:
| Published in: | Розробка родовищ |
|---|---|
| Date: | 2015 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України
2015
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/104668 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Разработка математической модели аэродинамического взаимодействия распыленной воды с частицами угольной пыли / М.С. Горобей, Ю.Ф. Булгаков, И.А. Шайхлисламова, С.А. Алексеенко // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 9. — С. 443-449. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-104668 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Горобей, М.С. Булгаков, Ю.Ф. Шайхлисламова, И.А. Алексеенко, С.А. 2016-07-13T11:41:38Z 2016-07-13T11:41:38Z 2015 Разработка математической модели аэродинамического взаимодействия распыленной воды с частицами угольной пыли / М.С. Горобей, Ю.Ф. Булгаков, И.А. Шайхлисламова, С.А. Алексеенко // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 9. — С. 443-449. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 2415-3435 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/104668 622.807 Приведены теоретические исследования и разработана математическая модель процесса взаимодействия распыленной воды с частицами угольной пыли. Полученные результаты позволяют раскрыть механизм взаимодействия распыленной жидкости с угольной пылью и могут быть использованы при разработке новых эффективных средств пылеподавления в шахтах. Наведено теоретичні дослідження та розроблена математична модель процесу взаємодії розпиленої води з частинками вугільного пилу. Отримані результати дозволяють розкрити механізм взаємодії розпиленої рідини з вугільним пилом і можуть бути використані при розробці нових ефективних засобів пилоподавлення в шахтах. In this work, there were presented the theoretical studies and as a result it has been developed the mathematical model of process for interference of sprayed water with coal dust particles. The results allow to reveal the mechanism of the interaction of sprayed water with coal dust and they can be used to develop new and effective ways of dust suppression in minings. ru УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України Розробка родовищ Охорона праці Разработка математической модели аэродинамического взаимодействия распыленной воды с частицами угольной пыли Розробка математичної моделі аеродинамічної взаємодії розпиленої води з частинками вугільного пилу Development of mathematical model for aerodynamic interference of sprayed water with coal dust particles Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Разработка математической модели аэродинамического взаимодействия распыленной воды с частицами угольной пыли |
| spellingShingle |
Разработка математической модели аэродинамического взаимодействия распыленной воды с частицами угольной пыли Горобей, М.С. Булгаков, Ю.Ф. Шайхлисламова, И.А. Алексеенко, С.А. Охорона праці |
| title_short |
Разработка математической модели аэродинамического взаимодействия распыленной воды с частицами угольной пыли |
| title_full |
Разработка математической модели аэродинамического взаимодействия распыленной воды с частицами угольной пыли |
| title_fullStr |
Разработка математической модели аэродинамического взаимодействия распыленной воды с частицами угольной пыли |
| title_full_unstemmed |
Разработка математической модели аэродинамического взаимодействия распыленной воды с частицами угольной пыли |
| title_sort |
разработка математической модели аэродинамического взаимодействия распыленной воды с частицами угольной пыли |
| author |
Горобей, М.С. Булгаков, Ю.Ф. Шайхлисламова, И.А. Алексеенко, С.А. |
| author_facet |
Горобей, М.С. Булгаков, Ю.Ф. Шайхлисламова, И.А. Алексеенко, С.А. |
| topic |
Охорона праці |
| topic_facet |
Охорона праці |
| publishDate |
2015 |
| language |
Russian |
| container_title |
Розробка родовищ |
| publisher |
УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Розробка математичної моделі аеродинамічної взаємодії розпиленої води з частинками вугільного пилу Development of mathematical model for aerodynamic interference of sprayed water with coal dust particles |
| description |
Приведены теоретические исследования и разработана математическая модель процесса взаимодействия распыленной воды с частицами угольной пыли. Полученные результаты позволяют раскрыть механизм взаимодействия распыленной жидкости с угольной пылью и могут быть использованы при разработке новых эффективных средств пылеподавления в шахтах.
Наведено теоретичні дослідження та розроблена математична модель процесу взаємодії розпиленої води з частинками вугільного пилу. Отримані результати дозволяють розкрити механізм взаємодії розпиленої рідини з вугільним пилом і можуть бути використані при розробці нових ефективних засобів пилоподавлення в шахтах.
In this work, there were presented the theoretical studies and as a result it has been developed the mathematical model of process for interference of sprayed water with coal dust particles. The results allow to reveal the mechanism of the interaction of sprayed water with coal dust and they can be used to develop new and effective ways of dust suppression in minings.
|
| issn |
2415-3435 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/104668 |
| citation_txt |
Разработка математической модели аэродинамического взаимодействия распыленной воды с частицами угольной пыли / М.С. Горобей, Ю.Ф. Булгаков, И.А. Шайхлисламова, С.А. Алексеенко // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 9. — С. 443-449. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT gorobeims razrabotkamatematičeskoimodeliaérodinamičeskogovzaimodeistviâraspylennoivodysčasticamiugolʹnoipyli AT bulgakovûf razrabotkamatematičeskoimodeliaérodinamičeskogovzaimodeistviâraspylennoivodysčasticamiugolʹnoipyli AT šaihlislamovaia razrabotkamatematičeskoimodeliaérodinamičeskogovzaimodeistviâraspylennoivodysčasticamiugolʹnoipyli AT alekseenkosa razrabotkamatematičeskoimodeliaérodinamičeskogovzaimodeistviâraspylennoivodysčasticamiugolʹnoipyli AT gorobeims rozrobkamatematičnoímodelíaerodinamíčnoívzaêmodíírozpilenoívodizčastinkamivugílʹnogopilu AT bulgakovûf rozrobkamatematičnoímodelíaerodinamíčnoívzaêmodíírozpilenoívodizčastinkamivugílʹnogopilu AT šaihlislamovaia rozrobkamatematičnoímodelíaerodinamíčnoívzaêmodíírozpilenoívodizčastinkamivugílʹnogopilu AT alekseenkosa rozrobkamatematičnoímodelíaerodinamíčnoívzaêmodíírozpilenoívodizčastinkamivugílʹnogopilu AT gorobeims developmentofmathematicalmodelforaerodynamicinterferenceofsprayedwaterwithcoaldustparticles AT bulgakovûf developmentofmathematicalmodelforaerodynamicinterferenceofsprayedwaterwithcoaldustparticles AT šaihlislamovaia developmentofmathematicalmodelforaerodynamicinterferenceofsprayedwaterwithcoaldustparticles AT alekseenkosa developmentofmathematicalmodelforaerodynamicinterferenceofsprayedwaterwithcoaldustparticles |
| first_indexed |
2025-11-26T02:54:34Z |
| last_indexed |
2025-11-26T02:54:34Z |
| _version_ |
1850609445078302720 |
| fulltext |
443
УДК 622.807 © М.С. Горобей, Ю.Ф. Булгаков, И.А. Шайхлисламова, С.А. Алексеенко
М.С. Горобей, Ю.Ф. Булгаков, И.А. Шайхлисламова, С.А. Алексеенко
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
РАСПЫЛЕННОЙ ВОДЫ С ЧАСТИЦАМИ УГОЛЬНОЙ
ПЫЛИ
Приведены теоретические исследования и разработана математическая модель
процесса взаимодействия распыленной воды с частицами угольной пыли. Полученные
результаты позволяют раскрыть механизм взаимодействия распыленной жидкости с
угольной пылью и могут быть использованы при разработке новых эффективных
средств пылеподавления в шахтах.
РОЗРОБКА МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ АЕРОДИНАМІЧНОЇ ВЗАЄМОДІЇ
РОЗПИЛЕНОЇ ВОДИ З ЧАСТИНКАМИ ВУГІЛЬНОГО ПИЛУ
Наведено теоретичні дослідження та розроблена математична модель процесу
взаємодії розпиленої води з частинками вугільного пилу. Отримані результати
дозволяють розкрити механізм взаємодії розпиленої рідини з вугільним пилом і
можуть бути використані при розробці нових ефективних засобів пилоподавлення в
шахтах.
DEVELOPMENT OF MATHEMATICAL MODEL FOR AERODYNAMIC INTERFERENCE
OF SPRAYED WATER WITH COAL DUST PARTICLES
In this work, there were presented the theoretical studies and as a result it has been developed
the mathematical model of process for interference of sprayed water with coal dust
particles. The results allow to reveal the mechanism of the interaction of sprayed water with
coal dust and they can be used to develop new and effective ways of dust suppression in
minings.
ВВЕДЕНИЕ
Борьба с угольной пылью в горных вы-
работках шахт Донбасса, как основным ис-
точником взрывов и профессиональных
заболеваний шахтеров, была и остается
сложной научной и важной прикладной
задачей. Для решения указанной задачи в
нашей стране и за рубежом проводятся це-
ленаправленные исследования по пылепо-
давлению с применением распыленной во-
ды. При этом многими авторами, напри-
мер, [1 – 5] и организациями, такими как
МакНИИ, НИИГД («Респиратор»), Укр-
НИМИ, ДонНТУ, НГУ, разработан ряд
способов и технических средств по ис-
пользованию воды. Апробированы также
методики по улучшению свойств распы-
ленной воды, например, за счет ее предва-
рительной электризации положительным
или отрицательным зарядом, а также ис-
пользования различных добавок поверхно-
444
стно-активных веществ (ПАВ) для сниже-
ния поверхностного натяжения воды. Все
исследования в этом направлении доведе-
ны до научно-обоснованных нормативных
документов, которые внедрены и позволя-
ют осуществлять на угольных шахтах ме-
роприятия по пылеподавлению и преду-
преждению взрывов. Однако ни один из
известных способов и средств гидрообес-
пыливания не обеспечивают снижение за-
пыленности воздуха до санитарных норм и
не могут защитить шахтеров от опасности
заболеваний пылевой этиологии. Для кор-
ректного описания процессов пылеподав-
ления необходимо разработать адекватную
математическую модель процесса. При
этом по аналогии с подходом, изложенным
в [1], будем считать, что взвешенная пыль
и диспергированная вода представляют со-
бой отдельные частицы, движущиеся в
вентиляционном потоке.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Выберем оси координат (рис. 1), где х –
продольная координата вдоль движения
вентиляционного потока с началом в месте
образования пылевого облака (например,
расположения комбайна) или от места рас-
положения водяного факела, а y – попе-
речная координата снизу-вверх с началом
у почвы выработки.
Рис. 1. Схема движения и механического
взаимодействия распыленной жидкости
(кружочки) с угольной пылью (звездочки)
в наклонной выработке
В проекциях на оси координат уравне-
ние движения частиц пыли или капель
жидкости представим в виде [6]
x
i
W
d
sing
dt
du
31
6
ρπ
α −−= ;
y
i
W
d
cosg
dt
d
31
6
ρπ
αυ −−= , (1)
где u , υ – проекции вектора скорости на
оси координат, м/с;
g – ускорение силы тяжести, (9,81 м/с2);
1α – угол наклона выработки к гори-
зонту, град;
ρ – плотность частицы или капли (обыч-
но принимается равной 1300 кг/м3 – для час-
тиц угольной пыли и 1000 кг/м3 – для воды);
id – диаметр i-й частицы или капли, м;
xW , yW – проекции вектора силы со-
противления движению, Н
Считается, что силы сопротивления
движению тела в воздухе пропорциональ-
ны кинетической энергии относительного
движения и площади сечения тела [7].
Эта зависимость в проекциях на оси
координат с учетом знака направления
движения (по потоку или против него) мо-
жет быть представлена в виде
( )
24
000
2 uuuudсW i
хх
±±
=
ρπ ;
24
0
2 υυρπ i
уy
dсW = , (2)
где хс , ус – проекции коэффициента со-
противления на оси координат;
0ρ – плотность воздуха, кг/м3;
0u – скорость вентиляционного пото-
ка, м/с.
В векторной форме эта зависимость
может быть представлена в виде
24
0
2 UUdсW i
п
ρπ= , (3)
445
где пс – коэффициент сопротивления, за-
висящий от скорости и диаметра частиц
или капель.
Подставляя выражения (2) в систему
уравнений (1), получим
( )
.
d
ccosg
dt
d
;uuuu
d
csing
dt
du
i
x
i
x
υυ
ρ
ραυ
ρ
ρα
4
3
4
3
0
00
0
−−=
±±−−=
(4)
Добавим к уравнениям системы (3) на-
чальные условия, исходя из того, что час-
тицы или капли в месте их образования
приобретают под углом наклона к почве
выработки скорость, не совпадающую со
скоростью воздуха
( ) 210 αcosuu = . ( ) 210 αυ sinu= . (5)
На рис. 2 приведены расчетные данные
(значения величин обозначены ромбиками)
и экспериментальные данные [7] (значения
величин обозначены прямоугольниками)
зависимости коэффициента сопротивления
движению тел шаровидной формы от ло-
кального числа Рейнольдса при переходе
от ламинарного режима к турбулентному.
Под локальным числом Рейнольдса [1]
подразумевается отношение динамических
сил частицы или капли жидкости к силам
вязкости воздуха
ν
i
x
duu
Re 0−
= ;
ν
υ i
y
d
Re = .
0
5
10
15
20
25
30
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
cх,,y
Reх,,y
Рис. 2. Зависимость коэффициента сопротивления
движению тел шаровидной формы от локального
числа Рейнольдса при переходе от ламинарного
к турбулентному режиму
Максимальная погрешность расчетных
данных, как показали сравнения с экспери-
ментальными данными, не превышает 10 –
20%. Анализ возможных значений локаль-
ного числа Рейнольдса показывает, что оно
может меняться в широких пределах. Так,
принимая минимальный диаметр =mind
1 мкм и минимальную скорость =minu
0,1 м/с, получим Re = 0,007. А принимая
максимальный диаметр =maxd 1000 мкм и
максимальную скорость =minu 100 м/с [2],
получим =Re 6667.
Подставляя формулу (3) в уравнения
(4), учтем все возможные режимы движе-
ния и получим
( )
.
dd
cosg
dt
d
;uu
d
uu
d
sing
dt
du
ii
ii
υνυ
ρ
ραυ
ν
ρ
ρα
+−−=
±
+±−−=
48
8
3
48
8
3
0
00
0
(6)
Найдем предельные значения проекций
скорости движения частиц или капель, по-
лагая производные в уравнениях (6) рав-
ными нулю
( ) ( )
.cosgaa
;singuuauua
0
0
121
2
22
1021
2
022
=−−
=−±−±
αυυ
α
(7)
где u2 и 2υ – проекции предельной скоро-
сти движения на оси координат, м/с.
В уравнениях (7) учтен знак предель-
ной относительной скорости (продольной
и вертикальной – со знаком «минус») и по-
этому отброшен модуль скорости. Для
простоты записи в уравнение (7) введены
коэффициенты
2
0
1
18
id
a
ρ
μ
= ;
id
a
ρ
ρ
8
3 0
2 = . (8)
Здесь νρμ 00 = – динамическая вяз-
кость воздуха, кг/(м·с).
Решая алгебраические уравнения вто-
рого порядка (6), найдем предельные зна-
чения проекций скорости
446
.
cosgaaa
cosg
;
singaaa
singuu
12
2
11
1
2
12
2
11
1
02
4
2
4
2
α
αυ
α
α
++
−
=
++
−=
(9)
Из формулы (8) следует, что при =2a 0
режим движения ламинарный, а при =1a 0 –
турбулентный.
На рис. 3 представлена, установленная
по второй формуле (9), зависимость пре-
дельной вертикальной скорости от диамет-
ра частиц или капель. Из рис. 3 следует,
что пользоваться законом Стокса при
оценке вертикальной скорости движения
можно только при диаметрах частиц или
капель менее 200 мкм. Тем более нельзя
применять закон Стокса для продольной
скорости в активной зоне действия факела,
где локальные числа Рейнольдса, как уже
отмечалось, могут составлять несколько
тысяч.
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
υ2, м/с
di, мкм
1
2
Рис. 3. Зависимость предельной вертикальной
скорости движения частицы или капли от ее
диаметра при ламинарном (кривая 1)
и смешанном (кривая 2) режимах
Решения системы уравнений (6) с на-
чальными условиями (4) будем искать ме-
тодом разделения переменных, предвари-
тельно отбрасывая модули и учитывая
вместо них знаки, представив систему в
виде
( )
( ) ( )
.dt
cosgаа
d
;dt
singuuauua
uud
−=
++±
−=
+−+−±
−
11
2
2
101
2
02
0
αυυ
υ
α (10)
Для первого уравнения системы (10),
поскольку ( 0uu ± ) > 0, решение с первым
начальным условием (4) можно предста-
вить в виде [8]
.
a)ucosu(a
a)ucosu(a
ln
a)uu(a
a)uu(a
lnt
х
х
х
х
х
++±
−+±
−
−
++±
−+±
−=
Δα
Δα
Δ
Δ
Δ
10212
10212
102
102
2
2
2
21
(11)
Дискриминант уравнения xΔ равен
=−= 12
2
1 4 αΔ singaaх
1
0
2
2
0
2
318 α
ρ
ρ
ρ
μ sing
dd ii
−
= . (12)
Из выражения (11) следует, что для го-
ризонтальных выработок дискриминант
всегда положителен, а для наклонных вы-
работок ( ≤1α 30º) дискриминант положи-
телен при диаметрах частиц или капель
меньших 300 мкм, если принять =0ρ
1,3 кг/м3; =ρ 1000 кг/м3; =0μ 1,95·10-5
кг/(м·с). Оценка величин алгебраических
слагаемых, входящих в дискриминант, по-
казывает, что 12
2
1 4 αsingaa >> , тем более
для горизонтальных выработок. Поэтому
можно принять 2
1a≈Δ . В этом случае
формула (12), решенная относительно ско-
рости, принимает вид
( ) ( ) ( )
( )[ ] 4811 1
1021
0 /taexpRe
taexpucosuutu
х −−+
−−+= α , (13)
где хRe – локальное число Рейнольдса.
( ) =±= 1202148 a/aucosuReх α
( ) να /ducosu i021 ±= . (14)
447
Анализ зависимости (13) показывает,
что продольная составляющая скорости
движения частицы пыли или капли жидко-
сти меняется от своего первоначального
значения до предельного, совпадающего со
скоростью воздуха. Эти изменения в
большой степени зависят от локального
числа Рейнольдса. Как видно из рис. 4, чем
больше начальная скорость при одном и
том же диаметре частицы или капли, тем
быстрее падает относительная скорость.
Поэтому частицы пыли с их небольши-
ми начальными скоростями и малыми
диаметрами будут находиться в области
ламинарного режима движения (рис.
4, =xRe 1), а капли жидкости – в области
турбулентного и переходного режимов
(рис. 4, =xRe 100 и 1000).
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2
̅u
a1t
1000
100 Rex = 1
Рис. 4. Изменения во времени продольной
относительной скорости движения частицы
пыли или капли жидкости при разных локальных
числах Рейнольдса
Здесь относительная скорость означает
021
0
ucosu
uuu
−
−
=
α
.
Рассмотрим дискриминант во втором
уравнении (12), который при >υ 0 равен
=−= 12
2
1 4 αΔ cosgaaу
.cosg
dd ii
1
0
2
2
0
2
318 α
ρ
ρ
ρ
μ −
= (15)
Анализ порядка величин первого и вто-
рого слагаемых показывает, что при >υ 0
дискриминант может быть как положи-
тельным, так и отрицательным в зависимо-
сти от диаметра частиц или капель. Так,
если принять =0ρ 1,3 кг/м3; =ρ 1000
кг/м3; =0μ 1,95·10-5 кг/(м·с); 11 <αcos , то
дискриминант положительный при
<id 200 мкм, а при больших диаметрах –
отрицательный. В то же время дискрими-
нант всегда положительный при <υ 0, ко-
гда после взлета начинается падение час-
тицы или капли.
В этом случае решение второго уравне-
ния (10) со вторым начальным условием
(4) представим в виде [8]
<
−
−
−−
>
++
−+
−
++
−+
=
.если,aarctgsinuaarctg
;если,
aa
aa
ln
asinua
asinua
ln
t
у
ууу
у
у
у
у
у
у
0222
0
2
2
2
21
2212
12
12
1212
1212
Δ
Δ
υ
Δ
α
Δ
Δ
Δυ
Δυ
Δα
Δα
Δ
(16)
Решив формулы (16) относительно вертикальной скорости, получим
448
( )
( ) ( )
( )[ ]
<
−
−
−
−
>
−−
+−−+
=
.если,
tsinuaarctgtg
a
;если,
texpAa
atexpAa
t
у
у
у
у
у
у
ууу
0
2
2
2
0
12
212
2
2
11
Δ
Δ
Δ
αΔ
Δ
Δ
ΔΔΔ
υ (17)
Здесь для сокращения записи введен
безразмерный коэффициент
у
у
asinua
asinua
A
Δα
Δα
++
−+
=
1212
1212
2
2
. (18)
На рис. 5 приведены результаты расче-
та по формулам (13) и (17) изменения во
времени продольной и вертикальной со-
ставляющих скорости движения частицы
или капли в горизонтальной выработке.
Исходные данные при расчете приняты
следующими: динамическая вязкость воз-
духа =0μ 1,95∙10-5 кг/(м∙с); кинематиче-
ская вязкость воздуха =ν 1,3∙10-5 м2/с; угол
наклона факела, расположенного у почвы,
к горизонту =2α 45º; плотность воздуха
=0ρ 1,3 кг/м3; плотность воды =ρ 1000
кг/м3; скорость воздуха =0u 1 м/с; началь-
ная скорость капель жидкости =1u 30 м/с;
средний диаметр капель жидкости
=кd 200 мкм.
Из рис. 5 видно, что спустя чуть более
0,2 с продольная скорость падает и сравни-
вается со скоростью воздуха, а вертикаль-
ная скорость становится отрицательной.
-1
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5
υ, м/с
t, c
υ, м/с
u, м/с
Рис. 5. Изменение во времени продольной и верти-
кальной составляющих скорости движения капель
жидкости в горизонтальной выработке после их
вылета из форсунки под углом 45º
Поскольку для практического примене-
ния (dk ≤ 200 мкм) в основном потребуется
первая формула (17), проинтегрируем ее с
учетом (4), а также формулу (13) по време-
ни. Тогда для определения координат ме-
стонахождения частицы или капли получим
( ) ( ) ( )[ ][ ]
( ) ( )
A
texpA
ln
a
tty
;/taexpReln
Rea
ucosututx x
x
−
−−
+=
−−+−+=
1
11
481148
1
2
2
1
1
221
0
Δ
υ
α
(19)
Зная координаты местонахождения ка-
пель жидкости можно определить траекто-
рии их полета.
На рис. 6 представлены результаты
расчета положения капли жидкости диа-
метром 100 мкм над почвой выработки в
зависимости от расстояния до форсунки
при начальной высоте =ih 1 м и угле на-
клона форсунки к горизонту 0º. Там же на-
несена штриховая линия, указывающая на
449
то, что положение частицы пыли диамет-
ром 10 мкм почти не меняется на указан-
ной длине.
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 2,75
у, м
x, м
Рис. 6. Положение капли жидкости диаметром
100 мкм (сплошная линия) и частицы пыли
диаметром 10 мкм (штриховая линия) над
почвой выработки в зависимости от расстояния
до форсунки
Из рис. 6 следует, что капля жидкости
сначала сохраняет прямолинейный путь
движения, а затем начинает приближаться
под действием сил тяжести к почве выра-
ботки, в то время как частица пыли остает-
ся примерно на той же высоте.
Очевидно, максимальная дальность по-
лета капель жидкости будет достигнута
при расположении сопла форсунки под уг-
лом к почве выработки с тем, чтобы пер-
воначальные потери жидкости на почве
были минимальными.
ВЫВОДЫ
Полученные результаты позволяют рас-
крыть механизм взаимодействия распылен-
ной жидкости с угольной пылью и могут
быть использованы при разработке новых
эффективных средств пылеподавления.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Смачивание пыли и контроль запыленности воз-
духа в шахтах / [Р.Р. Кудряшов, Л.Д. Воронина, М.К. Шу-
ринова и др.]. – М.: Наука, 1984. – 196 с.
2. Физико-химические основы гидрообеспыливания и
предупреждения взрывов угольной пыли / [Саранчук
В.И., Качан В.Н., Рекун В.В. и др.]. – К.: Наукова думка,
1984. – 216 с.
3. Медников Е.П. Турбулентный перенос и осаждение
аэрозолей / Медников Е.П. – М.: Наука, 1980. – 176 с.
4. Ищук И.Г. Средства комплексного обеспыливания
горных предприятий. Справочник / И.Г. Ищук, Г. А. Позд-
няков. – М.: Недра, 1991. – 223 с.
5. Борьба с угольной и породной пылью в шахтах
/ [Петрухин П.М. и др.]. – М.: Недра, 1981. – 271 с.
6. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа / Лой-
цянский Л.Г. – М.: Наука, 1970. – 914 с.
7. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в ме-
ханике / Седов Л.И. – М.: Наука, 1967. – 428 с.
8. Камке Э. Справочник по обыкновенным диффе-
ренциальным уравнениям / Камке Э. – М.: Наука, 1976. –
576 с.
ОБ АВТОРАХ
Горобей Марина Сергеевна – аспирант кафедры
охраны труда и аэрологии Донецкого национального
технического университета.
Булгаков Юрий Федорович – д.т.н., заведующий
кафедрой охраны труда и аэрологии Донецкого нацио-
нального технического университета.
Шайхлисламова Ирина Анатольевна – к.т.н.,
доцент кафедры аэрологии и охраны труда Националь-
ного горного университета.
Алексеенко Сергей Александрович – к.т.н., доцент
кафедры аэрологии и охраны труда Национального
горного университета.
|