книги из ГПНТБ / Клебанов, Ф. С. Аэродинамическое управление газовым режимом в шахтных вентиляционных сетях

где Cjjj - средняя концентрация метана в воздушной струе, протекаю­ щей в первой ветви параллельного соединения в начальном установив­ шемся режиме; C2|j - то же, во второй ветви.

Начальная установившаяся концентрация метана в обшей исходящей струе

Очевидно, что d]jj = ^211' поэтому будем обозначать начальную установившуюся концентрацию через d j j.

При изменении определяющих аэродинамических параметров указан­ ное динамическое равновесие нарушается, так как содержание газа не может мгновенно следовать за изменением объемных скоростей возду­ ха в ветвях. Поэтому в течение некоторого периода после изменения условий проветривания данного параллельного соединения

92ij

(IV,20)

с211 92ij - G2 ~ 9211

В этот первый период переходного режима значение концентрации метана в общей исходящей струе

(IV,21)

Aii 0 : (Gi 9Ц1 “ 9211

Вентиляционная сеть с Ёыработанным пространством в качестве од­ ной из двух параллельных ветвей обладает полной определенностью в отношении скоростей обмена воздуха: в ветви, которую образует выра­ ботанное пространство, скорость обмена намного меньше, чем в той ветви, которая состоит из выработок (лава и отрезки откаточного и вентиляционного штреков). В отличие от этого при параллельном сое­ динении двух выработок в принципе возможны три случая:

1)скорость обмена воздуха в первой ветви больше, чем во второй, т.е. в первой ветви обмен воздуха совершается за менее длительный период времени;

81

После того как в обеих ветвях установится динамическое равнове­ сие между выделением и выносом метана, концентрация метана в об­ шей исходящей струе достигнет нового установившегося значения

dlij = d2ij*

На этом заканчивается переходный газовый режим.

3.Условия, определяющие вид переходных газовых режимов

С111 >dl 1 > С211 ^Tlij < T2ij^

Выше было отмечено, что при рассмотрении переходных газовых ре­ жимов в параллельном соединении двух вентиляционных струй следует заранее оценивать периоды стабилизации газового режима в ветвях соединения, так как в зависимости от этого принимают тот или иной вид формулы для определения второй пиковой концентрации газа.

Так как мы имеем в данном случае дело всего с двумя ветвями в соединении, то перенумеровать ветви можно произвольным образом. Для определенности дальнейшего изложения будем считать первой ту ветвь, скорость обмена воздуха в которой больше и, следовательно, период стабилизации газового режима меньше, т.е. Tjj. < Т2ij•

Переходные газовые режимы могут быть многих различных видов. Вид переходного режима зависит от соотношений между характерными концентрациями газа.

Очевидно, что при расчетах по формулам (IV,22), (IV,23), (IV,25) - (IV,28) числовые результаты могут быть различными в том смысле, что в одном случае между величинами концентрации может иметь мес­ то соотношение djj > . Ajj> Bjjj > d—,в другом dj j < A Lj < Bj jj < d- или

d 11> dij > Ajj > Bj ,j и т.д>

Вопрос о множестве различных видов переходных газовых режимов сводится к установлению условий, которыми определяются те или иные соотношения между величинами dj j , Ajj, Bj jj и djj для всех ситуаций.

Вид переходного газового режима определяется соотношениями меж­ ду характерными величинами концентраций газа, взятыми попарно, т.е.

83

между следующими парами величин:

(d n , V ’ (Aij> Biij): (BHj’ dij); (dn ’ Bi i j ^ di i ’dij);(Aij’ dij}-

Эти условия определяются табл. 2, где для сокращения записи при­ няты следующие обозначения:

k!j

ющие вид переходных газовых режимов, почти полностью совпадают с теми, что имеют место и для начальной газовой ситуации cj j j >di j >

84

no этой причине таблица условий для соотношений между концент­ рациями газа- в переходном газовом режиме может быть получена из табл. 2 путем удаления строки и столбца с величиной Ajj (табл. 4). В данном случае

85

86

4. В п д ы п ер ех о д н ы х газо в ы х р еж и м о в

Каждый переходный газовый режим в параллельном соединении двух струй характеризуется четырьмя величинами концентраций в общей ис­ ходящей струе соединения: начальной установившейся dj j , первой пико­ вой А” , второй пиковой Bj ценовой установившейся d--.

Представляет интерес установить всю гамму возможных качествен­ но различных видов переходных газовых режимов. Чтобы решить эту задачу, необходимо предварительно выявить все множество возможных соотношений между четырьмя величинами. Пам неизвестно решение этой задачи в общем виде, поэтому подойдем к нему экспериментальным пу­ тем.

Множество логически возможных соотношений между двумя величи­ нами А и В исчерпывается следующими соотношениями:

А = В; А > В, А < В.

В случае трех величин А, В и С множество возможных соединений между ними таково:

А= В= С; А> В> С, А< В< С; А>С.= С; А < В = С;

А= В > С, А = В < С; В > С = А, В < А = С;

В= С > А, В = С < А; С > А = В, С < А = В.

Если исключить случай равенства всех данных величин, то как вид­ но из вышеизложенного, число возможных соотношений между двумя величинами равно 2, а между тремя величинами 12, причем одна поло­ вина из этого числа является симметричным (зеркальным) отражением другой; симметричные соотношения разграничены вертикальной линией.

Подобным же образом обстоит дело и в случае четырех величин, но множество возможных соотношений здесь значительно больше: общее число равно 74, различных несимметричных соотношений 37 (табл. 7).

В табл. 7 обозначения величин приняты в соответствии с обозначе­ ниями характерных концентраций газа в переходном газовом режиме, возникающем в соединении двух параллельных струй, причем для крат­

чают переходным газовым режимам при различных начальных газовых ситуациях.

Всякое множество величин, расположенных в упорядоченной последо­ вательности, определено, если известны все соотношения, связывающие данные величины между собой попарно. При общем числе виличин, рав­ ном четырем, с чем мы имеем дело при анализе переходных газовых режимов в параллельном соединении двух струй, таких парных соотно­ шений будет шесть. Это соотношения между следующими парами вели­ чин (djj, Ajj); (Ajj, Вц.); (Bjjj, djj); (dn , Bjjj); (djj, djj); (Ajj, djj).

87

Каждое из соотношений между этими величинами определяется своим условием и в совокупности они образуют систему, совместность ко­ торой и обусловливает возникновение переходного режима данного вида.

88

Т а б л и ц а 7 (продолжение)

Если же указанная система не будет обладать совместностью, то это означает, что данный вид переходного газового режима физически не­ осуществим.

89

Т а б л н ц а 7 (окончанне)

Б табл. 7 даны графики переходных газовых режимов и указаны, какие виды режимов соответствуют различным начальным ситуациям

(знак " + ') .

90