礦井粉塵擴(kuò)散系數(shù)及其規(guī)律

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1、第!"卷第!期礦業(yè)工程研究'()*!"+(*!%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%!#$!年%&月!"#$%&'(#)"#$$%"#)*$+$&%,-,-.*!#$!礦井粉塵擴(kuò)散系數(shù)及其規(guī)律!$!3李艷強(qiáng)!楊炯照!周勇!$*中國(guó)礦業(yè)大學(xué)!北京#資源與安全工程學(xué)院"北京$###83(!*河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院"河北唐山#&3###(3*義馬煤業(yè)集團(tuán)公司孟津煤礦"河南洛陽(yáng)6"$$6!#摘%要!在研究影響費(fèi)克擴(kuò)散定律各因素的基礎(chǔ)上!經(jīng)過(guò)推導(dǎo)!得到了粉塵擴(kuò)散系數(shù)的表達(dá)式*分析表達(dá)式得到了影響礦井粉塵擴(kuò)散系數(shù)的主要因素!并研究了影響因素對(duì)于粉塵擴(kuò)散系數(shù)和粉塵濃度的作

2、用規(guī)律*研究結(jié)果表明$礦井粉塵擴(kuò)散系數(shù)受溫度和粉塵粒徑的影響!溫度影響較小*粒徑越小!擴(kuò)散系數(shù)越大!粉塵擴(kuò)散越快!粒徑小于$(=的粉塵這一趨勢(shì)更為明顯*研究對(duì)于礦井采取粉塵防治措施具有一定的參考價(jià)值*關(guān)鍵詞!粉塵"擴(kuò)散"溫度"粒徑中圖分類號(hào)!45"$6%%%文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼!/%%%文章編號(hào)!$&"6728"&"!#$!##!7##6M7#3$3%%%隨著煤礦采煤機(jī)械化程度日益提高和生產(chǎn)強(qiáng)度的布與擴(kuò)散質(zhì)的存在無(wú)關(guān)*在擴(kuò)散質(zhì)的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程加大"采掘面的粉塵濃度急劇上升"粉塵的擴(kuò)散和隨風(fēng)中"流體質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)之間不發(fā)生擴(kuò)散質(zhì)的轉(zhuǎn)移"擴(kuò)散質(zhì)流運(yùn)移對(duì)采掘面和巷道造成環(huán)境污染&影響機(jī)

3、械的工的擴(kuò)散完全是由于帶有擴(kuò)散質(zhì)的流體發(fā)生摻混的結(jié)作和壽命"更嚴(yán)重的是"大量的粉塵尤其粒徑小于2果*在各向同性的介質(zhì)中"粉塵擴(kuò)散的數(shù)學(xué)模型基于一(=的呼吸性粉塵對(duì)礦井工人造成嚴(yán)重的影響"每年個(gè)基本假設(shè)'即穿過(guò)單位截面積的擴(kuò)散物質(zhì)的遷移速我國(guó)有大量的煤礦工人患上塵肺病"有相當(dāng)一部分無(wú)度與該面的物質(zhì)濃度成比例"這一假設(shè)稱為費(fèi)克第一法治愈而死亡"所以"礦井粉塵是對(duì)井下人員的危害是擴(kuò)散定律$6%'最大的*目前"礦井粉塵研究主要集中于技術(shù)上"而對(duì),,0#(;*!$#粉塵的擴(kuò)散特性方面研究較少"研究物質(zhì)包括粉塵的,"$$"!%擴(kuò)散數(shù)學(xué)模型主要是費(fèi)克!W?>E#第一擴(kuò)散定律"式

4、中"0'在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的粒子的數(shù)量"但對(duì)其中影響粉塵擴(kuò)散特性的重要參數(shù)的擴(kuò)散系數(shù)研個(gè)(,'擴(kuò)散物質(zhì)的濃度"個(gè)H=-C(;'擴(kuò)散系數(shù)"與流!究較少"基本是采用賦值的方法"沒(méi)有深入的揭示影響體及粉塵的性質(zhì)有關(guān)"=HC*式中負(fù)號(hào)說(shuō)明物質(zhì)向濃粉塵擴(kuò)散系數(shù)因素及作用規(guī)律"基于此"研究了粉塵的度增加的反方向擴(kuò)散*擴(kuò)散系數(shù)表達(dá)式&影響因素和作用規(guī)律"這對(duì)粉塵防治方程中的擴(kuò)散系數(shù)極為重要"代表粉塵粒子在空工作與粉塵危害預(yù)測(cè)都有重要的理論與實(shí)踐意義*氣中的擴(kuò)散難易程度"與粒子性質(zhì)及溫度有關(guān)*當(dāng)擴(kuò)散過(guò)程穩(wěn)定時(shí)"可以得到粉塵擴(kuò)散系數(shù)'$%粉塵擴(kuò)散系數(shù)+K,-;#*!!#在擴(kuò)散

5、理論中"一般假定流體中含有物質(zhì)的存在3!)T不改變流體質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)特性"也就是說(shuō)流場(chǎng)的速度分或收稿日期!!#$!7#67$"!基金項(xiàng)目!中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)專項(xiàng)資助項(xiàng)目!!#$#1`#$#通信作者!李艷強(qiáng)!$M8#7#男"黑龍江牡丹江人"博士生"研究方向'礦山安全工程*O7=9?)')?G9.[?9.P(E$M8$Q$&3*>(=6M;#+KQ*!3#7!3式中"+'玻爾茲曼常數(shù)"+g$*38#&2#2V$#,Hb(K'絕對(duì)溫度"b(,-'肯寧漢修正系數(shù)()'介質(zhì)粘性系數(shù)"(T'粒子直徑"==(Q'粒子的遷移率*氣體粘度)只決定于氣體的溫度"而與壓強(qiáng)無(wú)關(guān)"空氣的粘度

6、隨K的變化有許多種近似公式"其中最常用的是薩特蘭!0-B;<(D@9AB?>)(?<.B7&!88*$2b時(shí)"空氣的粘度")#g$*8!6"V$#EP-!CH=*3%粉塵濃度擴(kuò)散隨擴(kuò)散系數(shù)的變化$&%在常壓空氣中,R可用下式計(jì)算'粉塵的擴(kuò)散系數(shù)是影響粉塵濃度的一個(gè)重要因(6,-#$*&$!$2B$#KAT$!2#素"所以需

7、要研究擴(kuò)散系數(shù)的大小對(duì)粉塵擴(kuò)散濃度的式中"T'粒徑"(=*影響規(guī)律"由于考慮的是呼吸性粉塵"這里忽略粉塵自將式!6#和式!2#分別代入式!!#中"得到礦井粉重的影響"僅對(duì)其中最基本的一種擴(kuò)散情況即瞬時(shí)點(diǎn)塵擴(kuò)散系數(shù)表達(dá)式'塵源進(jìn)行討論"瞬時(shí)點(diǎn)塵源在靜止流體中三維擴(kuò)散濃$$#($#$3%($MKM&$!$2B$#KM度的解析解為;#$$!33B$#[*!]*!&#TT$("!$(!!$(3!)!""!"3":##N(<6;:)(<6;:)(<6;:)這里T單位為=*!槡!;:!槡!;:!槡!;:!!!N"*!*3#

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