矿井粉尘扩散系数及其规律

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1、第!"卷第!期矿业工程研究'()*!"+(*!%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%!#$!年%&月!"#$%&'(#)"#$$%"#)*$+$&%,-,-.*!#$!矿井粉尘扩散系数及其规律!$!3李艳强!杨炯照!周勇!$*中国矿业大学!北京#资源与安全工程学院"北京$###83(!*河北联合大学轻工学院"河北唐山#&3###(3*义马煤业集团公司孟津煤矿"河南洛阳6"$$6!#摘%要!在研究影响费克扩散定律各因素的基础上!经过推导!得到了粉尘扩散系数的表达式*分析表达式得到了影响矿井粉尘扩散系数的主要因素!并研究了影响因素对于粉尘扩散系数和粉尘浓度的作

2、用规律*研究结果表明$矿井粉尘扩散系数受温度和粉尘粒径的影响!温度影响较小*粒径越小!扩散系数越大!粉尘扩散越快!粒径小于$(=的粉尘这一趋势更为明显*研究对于矿井采取粉尘防治措施具有一定的参考价值*关键词!粉尘"扩散"温度"粒径中图分类号!45"$6%%%文献标识码!/%%%文章编号!$&"6728"&"!#$!##!7##6M7#3$3%%%随着煤矿采煤机械化程度日益提高和生产强度的布与扩散质的存在无关*在扩散质的整个运动过程加大"采掘面的粉尘浓度急剧上升"粉尘的扩散和随风中"流体质点与质点之间不发生扩散质的转移"扩散质流运移对采掘面和巷道造成环境污染&影响机

3、械的工的扩散完全是由于带有扩散质的流体发生掺混的结作和寿命"更严重的是"大量的粉尘尤其粒径小于2果*在各向同性的介质中"粉尘扩散的数学模型基于一(=的呼吸性粉尘对矿井工人造成严重的影响"每年个基本假设'即穿过单位截面积的扩散物质的迁移速我国有大量的煤矿工人患上尘肺病"有相当一部分无度与该面的物质浓度成比例"这一假设称为费克第一法治愈而死亡"所以"矿井粉尘是对井下人员的危害是扩散定律$6%'最大的*目前"矿井粉尘研究主要集中于技术上"而对,,0#(;*!$#粉尘的扩散特性方面研究较少"研究物质包括粉尘的,"$$"!%扩散数学模型主要是费克!W?>E#第一扩散定律"式

4、中"0'在单位时间内通过单位面积的粒子的数量"但对其中影响粉尘扩散特性的重要参数的扩散系数研个(,'扩散物质的浓度"个H=-C(;'扩散系数"与流!究较少"基本是采用赋值的方法"没有深入的揭示影响体及粉尘的性质有关"=HC*式中负号说明物质向浓粉尘扩散系数因素及作用规律"基于此"研究了粉尘的度增加的反方向扩散*扩散系数表达式&影响因素和作用规律"这对粉尘防治方程中的扩散系数极为重要"代表粉尘粒子在空工作与粉尘危害预测都有重要的理论与实践意义*气中的扩散难易程度"与粒子性质及温度有关*当扩散过程稳定时"可以得到粉尘扩散系数'$%粉尘扩散系数+K,-;#*!!#在扩散

5、理论中"一般假定流体中含有物质的存在3!)T不改变流体质点的流动特性"也就是说流场的速度分或收稿日期!!#$!7#67$"!基金项目!中央高校基本科研业务专项资助项目!!#$#1`#$#通信作者!李艳强!$M8#7#男"黑龙江牡丹江人"博士生"研究方向'矿山安全工程*O7=9?)')?G9.[?9.P(E$M8$Q$&3*>(=6M;#+KQ*!3#7!3式中"+'玻尔兹曼常数"+g$*38#&2#2V$#,Hb(K'绝对温度"b(,-'肯宁汉修正系数()'介质粘性系数"(T'粒子直径"==(Q'粒子的迁移率*气体粘度)只决定于气体的温度"而与压强无关"空气的粘度

6、随K的变化有许多种近似公式"其中最常用的是萨特兰!0-B;<(D@9AB?>)(?<.B7&!88*$2b时"空气的粘度")#g$*8!6"V$#EP-!CH=*3%粉尘浓度扩散随扩散系数的变化$&%在常压空气中,R可用下式计算'粉尘的扩散系数是影响粉尘浓度的一个重要因(6,-#$*&$!$2B$#KAT$!2#素"所以需

7、要研究扩散系数的大小对粉尘扩散浓度的式中"T'粒径"(=*影响规律"由于考虑的是呼吸性粉尘"这里忽略粉尘自将式!6#和式!2#分别代入式!!#中"得到矿井粉重的影响"仅对其中最基本的一种扩散情况即瞬时点尘扩散系数表达式'尘源进行讨论"瞬时点尘源在静止流体中三维扩散浓$$#($#$3%($MKM&$!$2B$#KM度的解析解为;#$$!33B$#[*!]*!&#TT$("!$(!!$(3!)!""!"3":##N(<6;:)(<6;:)(<6;:)这里T单位为=*!槡!;:!槡!;:!槡!;:!!!N"*!*3#

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