УСТОЙЧИВОСТЬ КОНВЕКТИВНОГО ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА В ШАХТНЫХ СТВОЛАХ
DOI:
https://doi.org/10.7242/ECHO.2019.1.18Ключевые слова:
рудник, ствол, естественная тяга, конвекция, депрессия, теплообмен, устойчивость, объемное расширение, гидростатическое сжатиеАннотация
В статье представлены результаты исследований устойчивости конвективного движения воздуха в шахтных стволах после отключения источника тяги. На основе численного моделирования установлено, что проветривание рудника естественной тягой нарушается путём образования протяжённых по глубине ствола воздушных вихрей. В приближении плоскопараллельного ламинарного течения несжимаемой среды с вертикальным градиентом температуры в поле силы тяжести определены поперечные профили скорости движения и температуры воздуха. Проведены аналитические вычисления устойчивости найденного течения к плоским длинноволновым возмущениям, в результате которых определено значение критического параметра Рэлея. Смоделирована поправка к коэффициенту объёмного расширения воздуха, позволяющая учесть гидростатическую сжимаемость воздуха. Получена зависимость для расчёта критического значения вертикального градиента температуры воздуха в стволе, превышение которого ведёт к образованию конвективных вихрей и нарушению сквозного проветривания.
Библиографические ссылки
- Kazakov B.P., Shalimov A.V., Semin M.A. Stability of natural ventilation mode after main fan stoppage // International Journal Heat Mass Transfer. - 2015. - V. 86. - P. 288-293. DOI
- Казаков Б.П., Шалимов А.В. О возможности проветривания рудника естественной тягой после отключения главной вентиляционной установки // Изв. вузов. Горн. журн. - 2013. - № 2. - С. 59-65.
- Казаков Б.П., Левин Л.Ю., Шалимов А.В., Зайцев А.В. Разработка энергосберегающих технологий обеспечения комфортных микроклиматических условий при ведении горных работ // Записки Горного института. - 2017. - Т. 223. - С. 116-124.
- Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М., Непомнящий А.А. Устойчивость конвективных течений. - М.: Наука, 1989. - 318 с.: ил.
- Казаков Б.П., Шалимов А.В., Сёмин М.А., Гришин Е.Л., Трушкова Н.А. Конвективная стратификация воздушных потоков по сечению горных выработок, ее роль в формировании пожарных тепловых депрессий и влияние на устойчивость проветривания // Горный журнал. - 2014. - №12. - С. 105-109.
