Файл: Чулаков П.Ч. Теория и практика обеспыливания атмосферы карьеров.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.07.2024
Просмотров: 97
Скачиваний: 1
следняя, обладая большей плотностью, чем газы, на рушает закономерность образования мелкомасштаб ных вихрей и уменьшает силу звука на 10—20%.
В настоящее время на открытых горных работах для проветривания отбитой горной массы наряду с вентиляторными установками на базе турбореак тивных двигателей применяют оросительно-вентиля- торные агрегаты на базе самолетных винтов.
Так, предложена оросительно-вентиляторная уста новка на базе самолетного винта диаметром 2,75 м, смонтированная на шасси автомобиля КрАЗ-222 [42]. Приводом служит дизельный двигатель Д-12А мощ ностью 300 л. с. Начальный расход воздуха 124 м3 /сек при начальной скорости 21 м/сек.
Испытания установки на Центральном карьере Гораблагодатского рудоуправления показали, что при подаче в струю через четыре форсунки, располо женные в ометаемой зоне винта, воды в количестве
5,6 м3 /ч при скорости ветра |
в проветриваемой зоне |
не более 1 м/сек содержание |
пыли и газов в воздухе |
резко снижается. |
|
При работе установки на расстоянии 100 м от нее ширина водовоздушной струи составляет около 70 м. Независимость работы установки от источников энер гии позволяет использовать ее не только для провет ривания и орошения отбитой торной массы, но и для проветривания траншей и орошения пылящих поверх ностей.
В настоящее время проектируется более мощная оросительно-веитиляционная установка ОВ-3 (рис. 13) на базе самолетного винта 1 диаметром 3,6 м. ОВ-3 монтируется на шасси автосамосвала БелАЗ-540 и имеет емкость для воды 2 объемом 25—27 м3 , гидро монитор 3 типа ГМДЦ-2, четыре форсунки 5 и насос 4 для подачи воды в гидромонитор и в форсунки.
Для вращения винта мощность отбирается от трансмиссии .машины. Винт и ограждение винта б с укрепленными на нем форсунками смонтированы на площадке, которая поворачивается в горизонтальной плоскости на 90°.
Гидромонитор имеет угол поворота в горизонталь ной плоскости 130° я в вертикальной — вверх 45° и вниз 15°.
3* 67
Проектный начальный расход воздуха составляет 210 м3 /сек, начальная скорость потока в плоскости вращения винта 21 м/сек, расход воздуха по .струе на расстоянии 150 м 4700 м3 /сек,угол расширения струи 23° и потребляемая мощность 320 л. с.
Рис. 13. Ороснтелыю-вентпляцнонная установка OR-3.
Институтом горного дела Министерства |
черной .ме |
|
таллургии СССР предложены и более мощные |
уста |
|
новки: АИ-20КВ — на базе турбовинтового, |
двигателя |
|
АИ-20 и НК.-12КВ— на базе винтомоторной |
группы |
|
ТУ-114. Эти установки, предназначенные для |
общего |
|
проветривания карьеров глубиной 150—200 м, |
могут |
быть использованы и для проветривания отбитой гор ной массы после взрывов с одновременным ороше нием.
§ 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗМЕТЫВАНИЯ ПЫЛИ
Сдувание пыли с поверхностей навала отбитой горной массы, с уступов и отвалов является одним из источников интенсивного запыления атмосферы карьеров.
Процесс сдувания пыли сложен, и его интенсив ность зависит от целого ряда факторов: степени дис персности и формы пылинок, минералогического и хи мическою состава пыли, удельного веса , величины силы сцепления с поверхностью и скорости воздуш-
68
ного потока. Однако для карьеров определяющим фактором является скорость воздушного потока.
Исследованию сдуваемости пыли посвящены рабо ты ряда авторов [5, 65, 66]. Большинство из них для установления критической скорости воздушного по тока, три которой происходит срыв пыли с поверхно сти, предпочитает использовать результаты экспери ментальных исследований. Однако результаты иссле дований, полученных на основании экспериментов, могут быть использованы лишь для определенных ус ловий.
Наблюдения |
показывают, что отрыву |
шарообраз |
ных или окатанных частиц пыли почти |
всегда пред |
|
шествует стадия |
перекатывания. Это |
объясняется |
тем, что вблизи |
поверхности тангенциальные состав |
ляющие действующей на пылевую частицу гидродина
мической силы |
значительно больше соответствую |
щих нормальных |
составляющих. |
Для определения критической скорости срыва пыли рассмотрим перекатывание монодисперсных ча стиц шарообразной формы. При обтекании пылевых частиц турбулентным воздушным потоком на границе
с их поверхностью |
образуется |
|
турбулентный |
погра |
||
ничный |
слой, который имеет |
ламинарный |
подслой. |
|||
Высота |
ламинарного подслоя |
определяется |
выраже |
|||
нием [60] |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
(ИМ) |
где |
ой — толщина |
ламинарного |
подслоя; Ô — толщи |
|||
на |
турбулентного |
пограничного |
слоя; иь — скорость |
на границе между турбулентным слоем и ламинарным
подслоем; us— скорость |
движения потока за преде-' |
|||
лами пограничного |
слоя; |
Re* — число Рейнольдса на |
||
расстоянии X. |
|
|
|
|
Толщина турбулентного пограничного слоя опре |
||||
деляется выражением |
|
|
|
|
ô |
0,376 |
0,376 |
(Ш.2) |
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где X — расстояние, на |
котором |
скорость равна и,. |
Частица пылн, находящаяся на поверхности и об текаемая воздушным потоком, будет испытывать дей ствия следующих сил (рис. 14):
1) силы собственного веса
G = mg; |
(Ш.З) |
2) силы давления воздушного потока в направле нии скорости
(Ш.4)
где я|)л — коэффициент лобового сопротивления; и — скорость воздушного потока, м/сек, р — плотность воздуха, кг/м3 ; 5—сечение частицы, м2 ;
•fx
\m
—- ^ / к
/л/S --
/ |
/ |
\с |
i l
У
Y
Pue. 14. Схема действия сил на частицу пыли
3) силы трения, которая направлена в сторону, противоположную перемещению, и пропорциональна нормальному давлению частицы на поверхность,
Т = mgf cos a, |
(HI.5) |
где / — коэффициент трения; а — угол |
наклона |
плоскости; |
|
70
4) составляющей |
силы |
тяжести |
по касательной |
к поверхности, направленной |
в сторону уклона, |
||
Fx |
= mg-sin a. |
(III.6) |
Критическая скорость воздушного потока, при ко торой происходит 'перекатывание частиц пыли, оп ределяется из условия неравенства суммы моментов
действующих сил. |
|
|
|
|
Перекатывание |
рассматриваем |
относительно |
||
точки А. Тогда |
|
|
|
|
|
Мра > |
MFY + Мт + MFK, |
|
(Ш.7) |
где |
MFu—момент |
гидродинамической |
силы; |
|
M*,,, |
— моменты |
составляющих |
силы |
тяжести; |
Мт —• момент силы трения.
Момент составляющей оилы тяжести относительно
оси |
у |
|
|
|
|
|
|
Мру |
— mg cos Ы1г |
(ІИ-8) |
|
где 1[ — плечо силы Fv. |
|
|
|||
Длина 1\ = КА. |
Из |
равностороннего треугольника |
|||
OAD |
со стороной |
г |
|
|
|
|
|
КА^ |
|
—2 г=Іх. |
|
Тогда |
|
|
|
|
|
M F |
I |
|
1 |
4 |
cos а, |
= — гmg cos а = — |
г — nr3p4g cos a=k"r4p4g |
||||
У |
2 |
|
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
(Ш.9) |
U'f 4 |
|
|
|
|
|
где я |
— —- л; р ч — плотность частицы пыли. |
|
|||
Момент силы трения |
|
|
Мт = fmg cos а-1%,
где h — плечо силы трения.
Сила трения появляется в точке А, поэтому 1%=0.
Тогда |
|
Мт = fmg cosa -0 = 0. |
(III. 10) |
Момент составляющей силы тяжести |
относительно |
оси X |
|
71
MFV |
—mg sina-la, |
(III. |
где /з — плечо силы |
Fx. |
|
Момент гидродинамической силы |
|
|
|
|
MFa |
= %-^SL3, |
где /з — плечо |
силы |
Fu. |
||
Плечи |
сил |
Fx |
и Fu |
раівны, |
по оси X, |
т. е. |
|
|
|
|
|
/3 |
= О'К = 00' |
(I
так как они действуют
+ OK',
OK = ]/(ОЛ)2 |
—(ЛК)2 = j / " r s |
i - г2 = |
г; |
00' = 4 ^ С ; tfC |
= O C - O K = r - - Ç / - = |
r ( ^ = ^ ) |
|
или |
|
|
|
Тогда |
|
|
|
|
|
M f . c = ( 2 |
) rmg sin а = |
( 2 + 4 ^ ? |
) r |
у |
nr3p4g sin а = |
|
= &"Vp4 £sina, |
|
|
(III |
|
где |
|
|
|
|
|
Величина |
|
|
|
|
|
|
. = ^ s ( |
l ± f - ) |
r |
, |
(Ш.14) |
где S = S4—50егм; S4 = nr2 |
— сечение |
частицы; Sc e r M — |
сечение сегмента, на которое не приложены силовые линии воздушного потока.
Сечение сегмента |
|
= т ( ж - Л 0 ' |
< I , U 5 ) |
72