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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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 Ы

(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 = S450егм; 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