SU1530795A1

SU1530795A1 - Способ определени коэффициента эффективной диффузии в горной выработке

Info

Publication number: SU1530795A1
Application number: SU874303211A
Authority: SU
Inventors: Владислав Александрович Колмаков; Анатолий Владиславович Колмаков; Владимир Владиславович Колмаков
Original assignee: Кузбасский Политехнический Институт
Priority date: 1987-09-08
Filing date: 1987-09-08
Publication date: 1989-12-23

Abstract

Изобретение относитс к горному делу и может быть использовано дл проектировани вентил ции угольных шахт. Цель - повышение точности определени коэффициента эффективной диффузии при нестационарном переносе путем учета переменных значений плотности, режима движени , в зкости и концентрации газа в газовоздушном потоке. В горной выработке изолируют внутренний участок поверхности газонепроницаемым покрытием, не вли ющим на аэродинамическое сопротивление выработки. На входе и выходе изолированного участка размещают измерительные датчики скорости потока, концентрации газа, давлени . По длине изолированного участка выдел ют удельный объем газовоздушной смеси и в выделенном объеме смеси измер ют скорость, концентрацию газа и давление при движении его через начальное и конечное сечени изолированного участка. Определ ют врем , за которое выделенный объем газа проходит рассто ние между началом и концом изолированного участка. Из математических выражений, включающих параметры скорости движени смеси и ее давление, определ ют показатель режима движени газа и величину коэффициента сопротивлени выработки. Затем выработку проветривают и подают на вход изолированного участка выработки порцию газа. Измер ют скорость ее движени , температуру, давление, концентрацию газа в начальном, среднем и конечном сечени х изолированного участка выработки. Коэффициент эффективной диффузии при нестационарном газопереносе определ ют по математическому выражению. Математическое выражение включает нар ду с измеренными параметрами газовой смеси площадь сечени выработки, показатель режима движени сопротивлени выработки, объем выделенного объема, мол рную массу, коэффициенты кинематической и динамической в зкости газа. Рассмотренный способ позвол ет получать результаты при нестационарном газопереносе. 2 ил.

Description

(21)A303211/23-03

(22)08.09.87

(А6) 23.I2„89. Вюл. № А7

(71)Кузбасский политехнический институт

(72)В.А.Колмаков, Л.В.Колмаков и В.В.Колмаков

(53)622,8.831(088,8)

(56)Лайгна К.Ю., Поттер Э.А. Элементы аэрогазодинамики 1иахт„ ч, 1, Таллин , Валгус, 1986, с„ 34, 134,

Ярембаш Н.Ф, Определение коэффициента перемешивани в турбулентных потоках в горных выработках. - Извести ВУЗов. Горный журнал, 1978, № 6, с. 74-76.

(54)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИ1ШЕНТА ЭФФЕКТИВНОЙ ДИФФУЗИИ В ГОРНОЙ ВЫРАБОТКЕ

(57)Изобретение относитс к горному делу и может быть использовано дл проектировани вентил ции угольных шахт. Цель - повышение точности определени коэффициента эффективной диффузии при нестационарном переносе пу тем учета переменных значений плотности , режима движени , в зкости и концентрации газа в гaзoвoздyDJHoм потоке . В горной выработке изолируют внутренний участок поверхности газ.оне- проницаемым покрытием, не вли ющим

на аэродинамическое сопротивление выработки . На входе и выходе изолированного участка размещают измерительные датчики скорости потока, концентрации газа, давлени . По длине изолированного участка вьщел ют удельный объем газовоздушной смеси и в вьщелен- ном объеме смеси измер ют скорость, концентрацию газа и давление при движении его через начальное и конечное сечени изолированного участка. Определ ют врем , за которое вьщеленный объем газа проходит рассто ние между началом и концом изолированного участка . Из математических выражений, включающих параметры скорости движени смеси и ее давление, определ ют показатель , режима движени газа и величину коэффициента сопротивлени выработки . Затем выработку проветривают и подают на вход изолированного участка выработки порцию газа. Измер ют скорость ее движени , температуру, давление , концентрацию газа в начальном, среднем и конечном сечени х изолированного участка выработки. Коэффициент эффективной диффузии при нестационарном газопереносе определ ют по математическому выражению. Математическое выражение включает нар ду с измеренными параметрами газовой смеси площадь сечени выработки, показатель режима движени сопротивлени выработки , объем вьщеленного объема, мол рную массу, коэффициенты кинематической и динамической в зкости газа. Рассмотренный способ позвол ет получать результаты при нестационарном газо- переносе. 2 ил.

(Л

ел

со о со ел

Изобретение относитс к способам борьбы с газом в горной промьшленнос- ти и может быть использовано при определении параметров проветривани горных выработок стро щихс и действующих шахт путем определени коэффициента эффективной диффузии.

Цель изобретени - повышение точности определени коэффициента эффек- тивной диффузии при нестационарном переносе путем учета переменных значений плотности, режима движени , в зкости и концентрации газа в газовоздушном потоке.

На фиг.1 показана выработка, разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиГо1.

В массиве 1 проход т выработку ., подают в нее через входное сечение 3 рассчитанный по регламентированной методике расход воздул1ного потока А, устраивают в выработке, где наблюдает с загазирование атмосферы участок 5 замера с длиной 6, шириной 7, высото 8, устраивают в выходном сечении 9 выработки контрольный пункт 10 замера , изолируют участок замера от массива газонепроницаемым покрытием 1 1 не измен ющим аэродинамическое сопро тивление кровли 12, почвы 13, правого 14 и левого 15 бортов выработки , ограничивают по длине любой части объема участка замера удельный объем 16 замера с шириной 17, высотой 18 и площадкой 19 сечени (на фиг.1, 2 границы удельных объемов обозначены точками), подают в воздушный поток участка замера расход газа 20 из источников газовыделени через входное сечение с кровли, почвы , и бортов выработки, отмечают врем подачи газа и после прохождени участка замера потоком газа замер ют при рассчитанном исходном газовоздушном потоке в точках ограничивающих выбранный объем замера, и в контрольном пункте давление в движу

Q 5

0

5 g

5

0

5

щемс потоке и скорость его движени , измен ют подачу в выработку расход газовоздушного потока относительно исходного уровн до величин, обеспечивающих достоверность результатов замера скорости движени газовоздушного потока - повыша ее вьппе исходного уровн при последующем снижении относительно него или уменьша скорость движени потока ниже исходного уровн при последующем увеличении относительно него, замер ют при верхнем и нижнем достоверных значени х скорость движени потока и давление , определ ют показатель режима движени в объеме потока и сопротивление его движению, устанавливают исходную скорость движени газовоздушного потока, прекращают подачу газа в поток, проветривают выработку, затем подают в участок замера рассчитанный расход газа, отмечают врем и от начала поступлени газа во .чход- ное сечение до выхода газа через выходное сечение замер ют в фиксированные моменты времени в точках, ограничивающих выбранный объем, и в контрольном пункте замера разность давлений на участке замера и движущемс газовоздушном потоке, давление, удель- ньй объем замера, концентрацию газа, температуру потока, площадь его сечени , отмечают врем , отбирают в точках , ограничивающих удельный объем замера, и в контрольном пункте пробы газовоздушной смеси, определ ют физико-химический состав газовой смеси, ее мол рную массу, плотность, кинематическую и динамическую в зкость газов , учитьшают по контрольному пунк- TV изменение во врем замеров давлени , скорости движени потока, темпе ратуры, физико-химического состава смеси определ ют коэффициент диффузии газа в удельном объеме любой части участка замера по математическому выражению

jLbL JZbi.j L-i:JiJ:i..

h+1

RrTb-,,n., и

де D., „.,

П

,n+l

коэффициент эффектив- иой диффузии, м /c; номера точек замера (,2,3...); интервал осреднени по длине между номерами точек замера п-1 и n-t-1

I, n+1 С n-vntlM h-1, nt-t n-Vn+l

fl- S n. C., C rj+ , j

в фиксированный момент времени;

К - показатель режима движени т апопоздушного потока ь соответствую- ineM интернале з. иера

..,, ,,,

1530795

при К«2 - режим движени турбулентный, при К«1 - ламинарный, при 1 -i К : 2 - промежуточный определ етс по формуле

К In (EuZEjul,) ..EiJLLZPbll.

In () , h

е P, ,РП,РП+,- давление в движущемс газовоздушном jiof токе в соответствующих точках замера, Па, определ етс по формуле

()

Р. статическое давление в движущемс газовоздушном потоке от веса столба потока Ру-с и от внешнего давлени

на поток Р

Р« В-с

Па;

,

динамическое давление в пото-25 ке. Па;

сопротивление движению газовоздушного потока. Па cVM, определ етс по формуле

30

д5

IPo-1

h- 1, n + 1 де Р„., „,,

tt, h,-n- 1

n-1,

n-1, 1

давление в движущемс газовоздушном потоке в соответствующем интервале замера. Па;

v п+, скорость движени газовоздутного потока в соответствующих интервалах замера, м/с, определ етс по формуле

1

п

1 - длина соответствующего интервала замера, м;

t -врем прохождени газовоздушным потоком соответствующего интервала замера,с; объем газовоздушного пото )

ка, м

3.

, ti (

h-Ai hft

концентраци газа в газовоздушном потоке в соответствующем интервале замера, отн. един.;

мол рна масса газа в.соответствующем интервале, замера , кг/моль;

V , - кинематическа в зкость газа в соответствующей точке замера м/с, определ етс по формуле

5

0

5

0

Г)-1

h-I

5

0 S

fn-, Rr

h -1, h-1|

К г,-,

7

динамическа влзкость газа в соответствующей точке замера . Па-с;

плотность газа в соответствующей точке замера, кг/м ; газова посто нна , Дж/(моль.К);

температура газа в соответствующем интервале замера , К; площадь сечени газовоздуш 2

ного потока, м

г г

(

I I

концентраци газа в газовоздушном потоке в соответствующих точках n-l и п+1 замера , отн„ед.

Затем ограничивают в объеме участка замера последующие удельные объемы поперечные 21 - поперек ширины выработки на одной или разных высотах, высотные 22 - вдоль высоты выработки на одной или на разной ширине, продольные 23 - вдоль длины 24 вьфаботки на одной или различной ширине и высоте , замер ют рассто ни перемещени удельного объема в участке замера и повтор ют последующие операции дл каждого удельного объема замера. Затем устраивают вдоль выработки очередной участок замера, замер ют рассто ние перемещени вдоль вьфаботки, повтор ют последующие операции дл каждсгго удельного объема в очередном участке замера по его ширине, высоте и длине, рассчитьшают зависимость 5 коэффициента диффузиии от ширины,

длины, высоты, площади сечени и объема в участках замера, вьфаботке и определ ют средний коэффициент эффективной диффузии продольный, поперечный, высотный, по сечению и объему в любом участке замера и вьфаботке в целом по математическому вьфажению

« а

D(a) da.

где DO, -средний коэффициент эффективной диффузии, м/с, по длине потока 1 при , по ширине потока b при , по высоте

потока h при по площади сечени потока S при , по объему потока v при D(a) - текущий коэффициент эффективной диффузии, м /с,

Claims

Формула изобретени

Способ определени коэффициента эф фективной диффузии в горной выработке , включающий подачу через выработку газовоздушной смеси, размещение в выработке измерительных датчиков скорости потока, давлени и концент- рации газа, подачу в газовоздуи1ный поток газа из источников газовыделени с фиксацией времени начала подачи газа, измерение параметров и расчет коэффициента эффективной диф- фузии, отличающийс тем, что, с целью повышени точности определени коэффициента эффективной диффузии при нестационарном переносе путем учета переменных значений плотнос ти, режима движени ,.в зкости и концентрации газа в газовозд-ушном потоке , перед измерением параметров изоли

руют участок внутренней поверхности

выработки газонепроницаемым покрытием,30 ка порции газа, измер ют скорость,давзатем проветг ИБЯют горную выработку и подают на вход изолированного участие вли ющим на его аэродинамическое сопротивление, измерительные датчики скорости потока концентрации газа и давлени размещают в начальном и конечном сечени х изолированного участ- з фициент D эффективной диффузии при не- ка вьфаботки, выдел ют по длине участ- стационарном газопереносе по математика удельньй объем газовоздушной сме- ческому выражению

ление, концентрацию порции газа и температуру в начальном, среднем и конечном сечени х, оцредел ют площадь сечени выработки и рассчитывают коэфYP -P ..I Р

LilDлiZ t,.УLt: лJ: uJi -«J ШJ -iJй- i.2- л дU J:i.

С ti- , 1 tl-1, ntt

п-1|

Ч

(1-1,

.

V - объем газовоздутного потока ,

С - концентраци газа, отнсвд ; М - мол рна масса, кг/моль; J - кинематическа в зкость,

MVc; R - газова посто нна ,

Дж/(моль К);

си, измер ют скорость, концентрацию газа и давление в выделенном объеме смеси при его движении через начальное и конечное сечени изолированного участка, определ ют отрезок времени , в течение которого удельный объем газа проходит рассто ние от начального к конечному сечени м и определ ют коэффициент сопротивлени горной выработки г и показатель режима движени газа К по формулам

1 /Ph Р П-1 S

1п (--)

Eiixu u

In (

V n, n-i

)

где

P - давление, Па;

V - скорость потока, м/с; ,п,п+1 -иьщексы, относ щиес к начальному , среднему и конечному сечени м изолированного участка выработки соответственно

,,-,-Р

к

V

h- 1 I ч 1

затем проветг ИБЯют горную выработку и подают на вход изолированного участфициент D эффективной диффузии при не- стационарном газопереносе по математическому выражению

ление, концентрацию порции газа и температуру в начальном, среднем и конечном сечени х, оцредел ют площадь сечени выработки и рассчитывают коэф«J ШJ -iJй- i .2- л дU J:i.

С ti- , 1 tl-1, ntt

,., H

ti-i

n- ,, i 1 V.Ct,, 1 /

Т - температура газа. К;

р - динамическа в зкость, Па-с;

S - площадь сечени потока, l; п+1; n-l.n+l - индексы, относ щиес к начальному, конечному и среднему сечени м по объему интервала соответственное

i{j ;uV-i- U-- №Wi I

bia/--f-i4

I IllllllllII

I

n

Фиг.1

/«

II

I

,

Фиг. 2