Файл: Обеспыливание автомобильных дорог и аэродромов..pdf

Министерство транспортного хозяйства ГДР в 1964—1965 гг. провело специальное исследование воздействия хлористого магния на автомобили и установило, что агрессивность раствора MgC^ •не выше агрессивности воды [30]. Опытами установлено, что талая вода (без соли) иногда бывает более агрессивной, чем раствор соли, особенно ,в промышленных районах, где часть отработанных газов растворяется в воде. Было обнаружено, что коррозия тон­ колистовой стали от хлористого магния с песком не больше чемот влажного песка без соли. Однако соль может вызывать кор­ розию, если она загрязнена агрессивными примесями.

Коррозийное действие солей во время гололеда при влажной погоде проявляется более активно, чем в сухую погоду летом. Поэтому высказываемые иногда опасения о большой коррозии частей автомобилей в случае обеспыливания автомобильных до­ рог гигроскопическими солями часто преувеличиваются. При надлежащем техническом уходе за автомобилями коррозия ме­ таллических частей практически будет почти такой же, как и в обычных условиях. Этот вывод нельзя, однако, полностью распростанять на случай обеспыливания аэродромов, так как хло­ ристые соли воздействуют на авиационные сплавы более энер­ гично, чем на сталь.

Глава 2

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБЕСПЫЛИВАНИЯ

§ 5. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ И СТРОЕНИЯ ПЫЛЕВОГО ОБЛАКА. УСЛОВИЯ ВИДИМОСТИ ПРИ НАЛИЧИИ ПЫЛИ

Пыль на автомобильных дорогах и аэродромах образуется вследствие истирания, измельчения и выдувания материала по­ крытия, а также за счет заноса на проезжую часть грязи и рых-' лого материала с прилегающих территорий и дорог.

Интенсивность пылеобразования зависит от гранулометриче­ ского и минерального состава материала покрытия, влажности этого материала, метеорологических условий, интенсивности, со­ става и скорости движения автомобилей и .самолетов.

Пыль на дорогах и аэродромах представляет собой типичную дисперсную систему, в которой частицы дисперсной фазы в спо­ койном воздухе оседают с различной скоростью в зависимости от размера частиц, в основном подчиняясь закону Стокса. Такая ■пыль обладает рядом свойств, характерных для любых аэрозоль­ ных систем: повышенной химической активностью (вследствие большой удельной поверхности), способностью адсорбировать га­ зы и пары из окружающей среды, высокой адгезией и другими. Свойства пыли зависят от условий ее образования. В первую оче­ редь, эта зависимость іпроявляется в дисперсном составе.

По размеру пыль можно разделить иа четыре группы: круп­ ную (размер частиц от 50 до 150 мк), которая сравнительно бы-

22

персный состав пыли, взятой в различных районах [77]. Кривые дисперсного состава показывают, что пыль дорог и аэродромов содержит 50—90% частиц размером меньше 0,05 мм (50 мкм). Особенно мелкой является лёссовая пыль. Самой крупной бывает пыль песчаных пустань.

Форма частиц пыли зависит от минерального состава мате­ риала покрытия и характера ее образования. Частицы супесча­ ной пыли, по форме приближающиеся к тетраэдрам, имеют ост­ рые грани. Частицы пыли, образующиеся при истирании извер­ женных горных пород, имеют пластинчатую или игольчатую форму с неровными краями. Пыль осадочных пород состоит из частиц овальной формы с ровными очертаниями. Частицы пыли гравийных покрытий имеют форму, близкую к форме частиц из­ верженных и осадочных пород. Природная пыль песчаных пус­ тынь имеет округлую форму.

Форма частиц влияет на скорость их оседания, что учитыва­ ется введением в расчеты коэффициента сферичности Кс, который выражает отношение поверхности шара с объемом, равным объему данной частицы, к ее поверхности. Для шара правильной фор- - мы /Сс='1, для октаэдра /Сс—0,846, для куба Кс~ 0,806, для тет­ раэдра Кс —0,670 и т. д. Величина Кс будет тем меньше, чем боль­ ше .частицы вытянуты в одном или двух измерениях.

Удельный вес дорожной пыли, несмотря на различное ее про­ исхождение, колеблется в узких пределах — 2,6—2,8 г/см3. При-

23

мерно такой же удельный вес имеет пыль, полученная при дроблении каменных материалов.

По химическому составу основную часть пыли составляет двуокись кремния (кварц). В пыли песчаного происхождения кварцевых частиц может 'быть 92—98%, супесчаного — 80—90, в

Пылеватые частицы имеют большую удельную поверхность. Например, пыль из изверженных горных пород характеризуется удельной поверхностью от 200 до 600 м^/кг. Удельная поверхность, пыли из осадочных пород достигает 100—300 м2/.кг. Поэтому пы­ леватые частицы могут образовывать вокруг себя оболочки из газов. Наличие таких воздушных оболочек затрудняет смачива­ ние частиц пыли жидкостями, что необходимо учитывать при роз­ ливе обеспыливающих растворов.

Мерой запыленности воздуха является концентрация пыли — количество дорожной пыли по весу в единице объема воздуха. Концентрация является и одной из основных характеристик пы­ левого облака, поскольку именно она определяет видимость в пределах пылевого облака.

В соответствии с уравнением турбулентной диффузии [52, 55} изменение концентрации пыли в точке с координатами х, у, z за время t для мгновенного точечного источника происходит по за­ кону

к0— горизонтальная составляющая коэффициента турбулентности; Г^1 + — j— гамма-функция; п — параметр, учитывающий степень.

термической устойчивости приземного слоя атмосферы; и — ско­

рость ветра.

Величина горизонтальной составляющей коэффициента турбу­ лентности обычно принимается равной &о= 0,6 щ, оде иі — ско­ рость ветра на высоте 1 м.

Вертикальная .составляющая имеет следующие примерные зна­ чения: для инверсии Аі='0,'04 и; для изотѳрімии Аі=^0,05 и; для конвекции ki—0,06 и, дде и —скорость ветра на высоте 2 м.

Показатель термической устойчивости п в среднем равен: для инверсии—4,06, для изотермии— 1,0, для конвекции — 0,95. Гам-

24

К2= &

Рис. 3. Схема к определению изменения концентрации пыли по глубине колонны:

воспользуемся схемой, приведенной на рис. 3. Очевидно, что пыль,, поднятая первыми автомобилями, будет давать определенную суммарную концентрацию перед каждым автомобилем, которую аналитически можно определить по формуле

пыли по глубине «колонны» зависит от скорости ветра и и от ди­ станции между автомобилями /. Существенным моментом явля­

о

25

становится постоянной. Это увеличение концентрации пыли в ■среднем равно двукратному. В то же время увеличение дистанции между автомобилями вызывает снижение концентрации пыли (в данном случае увеличение дистанции в 2 раза приводит к сниже­ нию концентрации наполовину).

Далее рассмотрим условия видимости при движении автомо­ билей по пыльным дорогам. Взвешенные в воздухе пылеватые частицы рассеивают лучистую энергию, как и всякие другие аэро­ золи. Ослабление света в замутненной среде пропорционально концентрации примесей. Но прозрачность пыли обусловлена не ■столько самой массой вещества, находящегося между наблюда­ телем и объектом наблюдения, сколько свойствами, присущими дисперсному состоянию этой массы, и свойствами глаза как орга­ на восприятия зрительных впечатлений.

На сетчатую оболочку глаза одновременно воздействуют лу­ чи, отраженные наблюдаемым предметом и фоном, на котором этот предмет наблюдается. Если фон и объект наблюдения имеют ■одинаковую яркость и цвет, то на сетчатой оболочке глаза изо­ бражение предмета сольется (по цвету и яркости) с изображе­ нием фона и предмет будет невидим или же видим очень неясно. Чтобы предмет был виден достаточно отчетливо, между фоном и предметом должен быть относительный контраст яркости выше предела чувствительности глаза

№ , - Н ф ) 2 3

( . )

Нф

где # п и Нф — соответственно яркости предмета и фона; е — порог чувствительности глаза (обычно он равен 0,03).

В противном случае (е<0,03) предмет будет невидим. При этом совершенно неважно, что ярче—фон или предмет [20].

Поскольку частицы пыли ослабляют свет в основном из-за рассеивания, а не из-за его поглощения, то можно считать, что рассеивание света каждой частицей происходит независимо друг ■от друга. Если принять, что свет будет рассеиваться передней

Считая, что при установившемся процессе диффундирования в каждый данный момент число частиц в единице объема и их рас­ пределение по размерам не меняется, по формуле (2.4) и данным дисперсного состава пыли (см. рис. 2) была рассчитана дальность

26