Исследование процессов тепломассопереноса в калийных рудниках и конденсации влаги в шахтной вентиляционной сети

Дударь, Елена Сергеевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Исследование процессов тепломассопереноса в калийных рудниках и конденсации влаги в шахтной вентиляционной сети
ВАК РФ 25.00.20, Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат диссертации по теме "Исследование процессов тепломассопереноса в калийных рудниках и конденсации влаги в шахтной вентиляционной сети"

ДУДАРЬ Елена Сергеевна

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В КАЛИЙНЫХ РУДНИКАХ И КОНДЕНСАЦИИ ВЛАГИ В ШАХТНОЙ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СЕТИ

Специальность 25.00.20 Геомеханика, разрушение горных пород, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула 2011

о 3 Гл/;р 2311

4839852

Диссертация подготовлена в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» на кафедре геотехнологий и строительства подземных сооружений.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Качурин Николай Михайлович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Алыменко Николай Иванович,

кандидат технических наук Титов Денис Юрьевич.

Ведущая организация: ГП «Западно-Уральский машино-

строительный концерн».

Защита диссертации состоится « » (УР/?УС/ 2011 г. в // на заседании диссертационного совета Д 212.271.04 при Тульском государственном университете по адресу: 300012, г. Тула, просп. Ленина, д. 92,6-й уч. корпус, ауд. 220.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан « // » 2011 г.

Ученый секретарь ^уГ

диссертационного совета N. Лу/^Х^- А.Б. Копылов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время активно развивается калийная промышленность: существующие рудники увеличивают свои мощности, прирезаются новые участки, проводятся модернизация, техническое и технологическое перевооружение производства. Ведется проектирование и строительство новых рудников Верхнекамского месторождения калийных солей, рудника месторождения Сатимола в Казахстане, Декханабадского завода калийных удобрений в Узбекистане. Один из крупнейших в Европе горно-обогатительных комбинатов проектируется на базе Гремячинского месторождения калийных солей, глубина залегания продуктивной толщи которого составляет 1100 -1300 м.

Как показывает практика, принятие тех или иных технических решений по осушению воздуха может не дать ожидаемого результата ввиду сложности объекта исследования — шахтной сети и сложности протекающих в ней взаимосвязанных процессов тепло- и массообмена. В то же время сооружение и эксплуатация теплотехнических систем подготовки атмосферного воздуха на горных предприятиях требуют значительных капитальных и эксплуатационных затрат. Необходимость прогноза последствий принимаемых технических решений по обработке воздуха делает актуальной задачу создания математической модели процесса конденсации влаги в шахтной сети калийного рудника.

Таким образом, исследование процессов тепломассопереноса в калийных рудниках и конденсации влаги в шахтной вентиляционной сети является актуальной научно-технической задачей.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематическим планом НИР Научно-образовательного центра по проблемам рационального природопользования при комплексном освоении минерально-сырьевых ресурсов Аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009 - 2010 гг.)» (per. номер 2.2.1.1/3942) и Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (гос. контракт № 02.740.11.0319).

Целью работы являлось установление новых и уточнение существующих закономерностей термодинамических процессов в массивах горных пород и горных выработках калийных рудников, обусловленных тепломассопереносом в рудничной атмосфере и вызывающих конденсацию влаги, для совершенствования методики прогнозирования параметров микроклимата горных выработок и количества выпадающей влаги, что повысит эффективность контроля условий труда и геомеханических мероприятий по сохранению несущей способности соляных целиков.

Идея работы заключается в том, что прогнозирование термодинамических процессов тепломассопереноса с учетом конденсации влаги в рудничном воздухе на основе адекватных математических моделей, учитывающих теплофизические свойства горного массива и рудничной атмосферы, позволяет повысить эффективность контроля условий труда в горных выработках калийных рудников и дать дополнительную информацию для обоснования геомеханических мероприятий по сохранению несущей способности соляных целиков.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Процесс тепломассопереноса при движении воздуха в шахтной сети представляет собой энерго-массообмен в рудничном воздухе и горном массиве, поэтому взаимное влияние этих процессов учитывается условиями сопряжения на границе «воздух - поверхность обнажения горного массива».

2. Конденсация влаги в рудничной атмосфере носит локальный характер и происходит в радиусе 2 - 2,5 км от околоствольного двора, при этом протяженность зоны конденсации составляет 50 - 100 м в течение переходного периода и увеличивается до 1780 м к середине теплого периода года.

3. Наиболее существенное влияние на процесс конденсации влаги в рудничной атмосфере оказывают расход воздуха и его среднегодовая температура на входе в вентиляционную сеть, глубина разрабатываемого горизонта, плотность теплового потока, идущего из недр Земли, и

критическая относительная влажность воздуха, характеризующая гигроскопичность пород.

4. Незначительный отток массы водяного пара из потока воздуха приводит к скоплению большого количества влаги в выработках, что объясняется значительными площадями обнажения массива, гигроскопичностью горных пород и большими объемами подаваемого в рудник воздуха.

Научная новизна работы заключается в следующем:

— адаптировано решение Лайона для задачи конвективного теплообмена в области стабилизированного турбулентного течения паровоздушной смеси на сопряженную задачу диффузии водяного пара с учетом процесса конденсации;

— получено общее решение задачи определения температуры горных пород в окрестности горной выработки круглого сечения при произвольном законе изменения температуры движущегося в ней воздуха;

— разработано теоретическое обоснование и метод решения задачи сопряженного тепломассообмена при конденсации водяного пара из бинарной смеси, в качестве которой рассматривается воздушный поток в горной выработке;

— установлены факторы, влияющие на формирование тепло-влажностного режима горных выработок калийных рудников;

— установлены закономерности изменения размеров зоны конденсации влаги, количества выпадающей влаги, среднемассовых температуры и массовой концентрации водяного пара по длине вентиляционного маршрута с учетом фактора времени.

Достоверность и обоснованность научных положений и практических рекомендаций подтверждается соответствием теоретических выводов фундаментальным законам физики; применением основных положений классической теории тепломассообмена и метода функций Грина для теоретического исследования процесса конденсации влаги в выработках калийного рудника; совпадением результатов расчета с имеющимися экспериментальными данными.

Научная значимость работы заключается в систематизации, обобщении и развитии научных исследований процессов тепломассоперено-са и диффузии водяных паров в горных выработках и массивах горных пород, что позволило усовершенствовать методические положения прогнозирования тепло-влажностного режима рудничной атмосферы в калийных рудниках.

ленным экспериментом для обоснования целесообразности применения различных технологических схем подготовки воздуха. Разработан комплекс программных средств для автоматизации расчета процессов тепло- и массообмена при конденсации влаги в выработках калийных рудников.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Результаты исследований, основные научные и практические рекомендации на основе предложенного метода расчета применены при разработке исходных данных для создания эффективной системы проветривания рудника шахтного поля Усть-Яйва (ООО НИВЦ «Ниамо»); разработке тепловой модели рудника Гремячинского месторождения калийных солей (тема 2009/370); разработке исходных данных для проектной документации на строительство Усольского калийного комбината (этап договора № 467-суб-3/2009/185). Основные научные результаты используются в курсе «Аэрология горных предприятий» на кафедре Г и СПС ТулГУ.

Апробация диссертации. Научные положения и практические рекомендации диссертационной работы в целом, и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на Всероссийской конференции молодых ученых «Математическое моделирование физико-механических процессов» (Пермь, 1996, 1999 1т.); Всероссийской конференции молодых ученых «Математическое моделирование в естественных науках» (Пермь, 2000 г.); V Всероссийской школе-семинаре «Аналитические методы и оптимизация процессов в механике жидкости и газа» (Пермь, 2000 г.); VIII Всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике (Пермь, 2001 г.); Всероссийской конференции «Информация, инновации, инвестиции» (Пермь, 2003 г.); научном симпозиуме. «Неделя горняка - 2010» (Москва, 2010 г.); VI Международной научно-практической конференции «Рудник будущего: проекты, технологии, оборудование» (Пермь, 2010 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Нефтегазовое и горное дело» (Пермь, 2010 г.); научных семинарах кафедры геотехнологий и строительства подземных сооружений ТулГУ (Тула, 2009 - 2010 гг.); ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (Тула, 2009 - 2010 гг.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 17 работ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 146 страницах машинописного текста, состоит из 4 разделов, содержит 5 таблиц, 22 рисунка, 2 приложения, список литературы из 232 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность д-ру техн. наук, проф. Ю.И. Няшину и канд. физ.-мат. наук, доц. М.А. Осипенко, а также со-

трудникам кафедры теоретической механики ПермГТУ за методическую помощь в проведении теоретических исследований и обсуждении полученных результатов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Исследования процессов тепломассопереноса в шахтных вентиляционных сетях проводились в ИТТФ HAH Украины, ДонНТУ, МакНИИ, ИПКОН РАН, ИГД им. A.A. Скочинского, ИГДС им. Н.В. Черского СО РАН, ГИ ПермНЦ УрО РАН, МГГУ, СПГГИ, ПГГУ, ТулГУ и др. Большой вклад в решение проблемы внесли академики АН УССР А.Н. Щер-бань, O.A. Кремнев, чл.-корреспондент РАН А.Е. Красноштейн, а также A.C. Галицын, А.Ф. Галкин, С.Г. Гендлер, Ю.Д. Дядькин, В Л Жу-равленко, Б.П. Казаков, Н.М. Качурин, И.И. Медведев, К.З. Ушаков, Ю.А. Хохолов, В.П. Черняк, Ю.В. Шувалов. Теорию тепломассообмена при конденсации разрабатывали Л.Д. Берман, Р. Дрейк, В.П. Исаченко, С.С. Кутателадзе, Д.А. Лабунцов, А.И. Леонтьев, A.B. Лыков, Д. Спеллинг, Э. Эккерт. Анализ основных научных и практических результатов по тепломассопереносу в горных выработках позволил сформулировать цель и идею работы, а также определить направление дальнейших исследований:

Цель и идея работы, а также современное состояние знаний по рассматриваемой проблеме обусловили необходимость постановки и решения следующих задач исследований:

1. Выполнить анализ существующих методов расчета тепловых процессов в горных выработках и обосновать целесообразность совершенствования метода расчета тепло-влажностного режима выработок.

2. Провести теоретическое и натурное исследование физических явлений, определяющих взаимодействие сосуществующих фаз при конденсации влаги, и обоснование допущений для создания математической модели процесса.

3. Разработать математическую модель формирования полей массовой концентрации водяного пара и температуры парогазовой смеси в горной выработке, а также температурного поля горного массива при линейном законе изменения температуры воздуха в рассматриваемой выработке.

4. Усовершенствовать метод и алгоритм совместного решения задач воздухораспределения в шахтной вентиляционной сети, определения полей температур и концентраций парогазовой смеси, а также темпера-. туры горных пород. Провести вычислительные эксперименты.

5. Оценить адекватность разработанной математической модели для определения количества выпадающей влаги и размеров зоны конденса-

ции в вентиляционной сети на примере рудника БКПРУ-2 г.Березники. Разработать практические рекомендации по управлению процессом конденсации влаги.

Основной особенностью процесса конденсации в шахтных условиях является то, что выпадение влаги из турбулентного потока воздуха есть результат взаимодействия процессов тепло- и массообмена в подаваемом с поверхности атмосферном воздухе и процесса теплопроводности горного массива. Проблема усложняется тем, что все процессы происходят в шахтной сети достаточно сложной топологии.

В качестве элементарного исследуемого объекта в шахтной сети была выбрана выработка круглого сечения в однородном бесконечном теле, а движущийся в выработке воздух рассматривался как несжимаемая ньютоновская жидкость. Турбулентное движение воздуха, тепло- и мас-сообмен в потоке считались квазистационарными процессами, а распространение тепла в горных породах рассматривалось как нестационарный процесс. Для замыкания уравнений переноса энергии и массы использовалась полуэмпирическая теория турбулентности Прандтля. Воздух рассматривался как гомогенная бинарная смесь двух совершенных газов: сухого воздуха и водяного пара. Предполагалось, что плотность теплового потока, потока массы и свойства парогазовой смеси слабо изменяются вдоль оси выработки, а перепадом температуры по толщине образующейся пленки конденсата можно пренебречь.

Постановка задачи тепло- и массообмена при конденсации пара из парогазовой смеси, движущейся в выработке круглого сечения, при данных предположениях описывается системой дифференциальных уравнений в частных производных

Рср™1Г = -4~(г<1)' ^

дг г дг

<? = Рср{а+ея)^' (2)

ру/ — = ——(ту). (3)

дг г дг

] = (4)

дг

— = АЧгТ > (5)

дг

где IV - продольная компонента вектора скорости воздуха; / — температура воздуха; д - удельный поток тепла; а,р,0,ср - температуропроводность, плотность, коэффициент молекулярной диффузии и изобарная теплоемкость воздуха, соответственно; с - массовая концен-

трация водяного пара; у - удельный поток массы; еч, £0 - кинематические коэффициенты турбулентной температуропроводности и диффузии воздуха, соответственно; Т - температура горного массива; А -температуропроводность горного массива; т - время; г,г — цилиндрические координаты.

Задача (1) - (5) рассматривалась как совокупность трех отдельных взаимосвязанных задач: (1), (2) - задача конвективного теплообмена при движении воздуха; (3), (4) - задача массообмена при конденсации влаги из воздуха; (5) — задача нестационарной теплопроводности для горного массива. Взаимное влияние трех описываемых процессов учитывалось с помощью граничных условий.

Для задачи теплообмена (1), (2) граничные условия имеют вид

= 0. /и='0> (6)

Л=0

где Т„ - температура стенки выработки; 1а — температура воздуха на входе в выработку; гш - радиус выработки.

Задача массообмена (3), (4) решается только с момента начала конденсации (г = гсг), когда температура стенки выработки становится

равной температуре насыщения для данной концентрации водяных паров в воздухе. В этом случае на стенке выработки задаем граничное условие состояния насыщения водяного пара с учетом гигроскопичности горных пород. Тогда граничные условия для задачи (3), (4) принимают вид

/I = Г„, *

,г=г* 8г

С\г=с*а,(т„,<рсг,р)> ^ * дг

= 0. сЦ^о"

г=0

где сЕа, - массовая концентрация водяного пара в состоянии насыщения; (рст — критическая относительная влажность воздуха (гигроскопическая точка); р - давление; с0 - массовая концентрация пара в момент начала конденсации.

Для задачи нестационарной теплопроводности горного массива (5) записываются как граничные, так и начальные условия:

Г-|:+/((Г-7(г))] =0> (8)

Т\г__0=Тт, г>г„, (9)

где Тт - естественная температура горного массива; й = —; -

приведенный коэффициент теплоотдачи, учитывающий тепло, выделяющееся при конденсации; Л - коэффициент теплопроводности горного массива; 7~(г) - закон изменения температуры воздуха в выработке.

В формуле (9) за нулевой начальный момент времени выбран момент прохождения шахтной выработки.

Свойства парогазовой фазы определяются как свойства бинарной смеси и, следовательно, в общем случае являются функциями температуры, давления и массовой концентрации компонентов смеси.

Считалось, что для цилиндрической выработки справедлив универсальный закон распределения скоростей в шероховатой трубе на участке гидродинамической стабилизации

»М = аЦ^5. 75 +8'48]' (10)

где £ - коэффициент гидравлического сопротивления; А — абсолютная шероховатость стенки выработки; м> — средняя скорость по сечению трубы.

Для задачи конвективного теплообмена в постановке (1), (2), (6) справедливо решение Лайона, в соответствии с которым безразмерный коэффициент теплоотдачи (число Нуссельта) можно определить из выражения

= (П)

2 £*/•„ о V/ где интеграл Лайона имеет следующий вид:

1 П^

= Ь ¿к- <12>

Здесь безразмерный радиус.

Среднемассовая температура воздуха в данном сечении выработки

определяется через ее значение на входе Т0 и температуру стенки вы-

работки Т по формуле

^ = Ъхх . (13)

1рсупг»

При записи уравнения (13) использовалось уравнение теплового баланса для выработки круглого сечения.

Температура в произвольной точке сечения выработки определяется в соответствии с выражением

1 = Т„ + (Т-Т„)Ш 1Т(В). (14)

Как видно из уравнений (1) - (4), (6), (7), задачи теплообмена и мас-сообмена математически идентичны. Аналогия этих процессов при умеренном отводе массы из потока позволяет распространить приведенное выше решение Лайона на задачу массообмена (3), (4), (7):

05)

2 рг„ о У»

К XV

, \~RdR

/д(Д) = Г/ <«• (16)

?(z)=£o±W, i (17)

1+kD pwrw

где Nud - диффузионное число Нуссельта; ID(R) - диффузионный интеграл Лайона; с - среднемассовая концентрация пара; ß - коэффициент массоотдачи.

В результате концентрация пара в произвольной точке сечения выработки может быть найдена по формуле

c = cja,+(c-cI-)NoI)/i)(Ä). (18)

Задача нестационарной теплопроводности (5), (8), (9) в однородном изотропном массиве с цилиндрической выработкой бесконечной длины рассматривалась А.Н. Щербанем, O.A. Кремневым, Г. Карслоу для постоянной температуры воздуха в выработке. A.C. Галицыным и А.Н. Жуковским с помощью преобразования Вебера было получено решение задачи при произвольном изменении температуры воздуха в выработке. Однако в последнем случае решение содержало ошибку. Поэтому оно было получено вновь для случая произвольного изменения среднемас-совой температуры движущегося воздуха 7(г) методом функций Грина в сочетании с преобразованием Лапласа. Это решение имеет вид

2 Ah ? N0(xr)J(xrw)- J0(xr)N(xrJ ' ' °° J r г *

* о J + } (19)

гДе JQfO = ЖШО+¿JoCrJ; = + KH0(zrw);

J0, Jj, N0, N, — функции Бесселя и Неймана с индексом нуль и один, соответственно.

Подставляя г-rw в формулу (19), получаем выражение для температуры стенки выработки

ад = T(rw,r) = Tm -—---—xdx • (20)

* Ч о I (xrj + K2(zrj

Так как произвольную функцию всегда можно аппроксимировать кусочно-линейной зависимостью, то достаточно рассмотреть лишь два частных случая изменения среднемассовой температуры воздуха в выработке:

- температура воздуха постоянна Т(т) = taQ = const;

- температура воздуха изменяется по линейному закону t(r) = ta0+kr,

Для этих законов изменения температуры воздуха температуру стенки выработки можно найти из следующих выражений:

- при постоянной температуре

rw(Fo) = /a0+(Tco-/„0)91(Fo); (21)

- для линейного закона изменения температуры воздуха

7w(Fo) = /a0 +{Tx-tM)Ql (Fo)+^ [Fo - е2 (Fo)], (22)

где fo = — - безразмерное число Фурье; р0 = - число Фурье, гг гг

W 'W

составленное для промежутка времени Л г; Bi = hrw - безразмерное число Био.

Выражения для 6- функций, входящих в формулы (21) и (22), имеют вид

Л_¿У1

л1 В10 /(В1, д) я В10 /(В1, д)д

где ДВ1уд) = д-

В1

Значения несобственных интегралов, содержащихся в выражениях 0- функций, определялись численно с использованием квадратурной формулы Гаусса. Это дало возможность определить 8 - функции в табличном и графическом видах, что делает удобным использование зависимостей (21) и (22) для практических расчетов.

На основе полученных решений разработан следующий алгоритм совместного решения задачи тепло- и массообмена при конденсации влаги в шахтной сети.

Расчет производится для определенного промежутка времени (теплый период года) с заданным шагом. На каждом шаге по времени выполняют расчет распределения воздуха в вентиляционной сети рудника, из которого определяют массовый расход и перепад давления в каждой ветви сети с учетом действия естественной тяги. Для отдельно взятой ветви (выработки) выполняют разбиение на участки небольшой длины так, чтобы процесс тепло- и массообмена на этих участках можно было считать гидродинамически стабилизированным, а удельный тепловой поток на стенке выработки постоянным. При известном поле скоростей в задаче теплообмена определяются интеграл Лайона /г , число Нус-

сельта N11, коэффициент теплоотдачи а, изменение среднемассовой температуры воздуха по длине и температура воздуха в произвольной точке выработки.

Проверяют условие начала процесса выпадения влаги из воздуха (7), и если температура стенки выработки становится равной температуре насыщения доя данной концентрации водяных паров в воздухе, то решают задачу массообмена. Для задачи массообмена используется аналогичный алгоритм решения. Вычисляют диффузионный интеграл Лайона 10, а затем находят диффузионное число Нуссельта Кив, коэффициент массоотдачи р, изменение среднемассовой концентрации пара по длине и массовую концентрацию пара в произвольной точке выработки.

Влияние конденсации на теплообмен учитывается с помощью суммарного коэффициента теплоотдачи. При конденсации выделяется теплота парообразования, тогда величина теплового потока на стенке выработки

'в'

(23)

где 91 - скрытая теплота парообразования; qs - поток тепла в пленку жидкости.

Пренебрегая перепадом температуры в пленке жидкости в силу малости ее толщины, находим величину приведенного коэффициента теплоотдачи

где 1 - среднемассовая температура воздуха.

Значение аг входит в граничные условия конвективного теплообмена на границе «воздух - поверхность обнажения горного массива» (8) в задаче теплопроводности для горного массива. Решение этой задачи позволяет получить дополнительное уравнение, связывающее средне-массовую температуру воздуха 7 и температуру стенки выработки ■

Разработанная математическая модель была применена для расчета параметров микроклимата рудника БКПРУ-2 г. Березники Пермского края. Для выполнения расчетов вентиляционная сеть была разбита на 288 элементов и содержала 219 узлов. Каждая ветвь сета разбивалась на участки длиной от 50 до 250 метров, на которых свойства парогазовой смеси (воздуха) не изменялись. Каждый участок «постоянных свойств» разбивался на отрезки длиной 5-10 метров, для которых постоянными величинами считались плотности потоков тепла и массы на межфазной границе «воздух - поверхность обнажения горного массива». Рассматривался только теплый период года, который разбивался на 728 интервалов длительностью 6 часов.

Расчет производился при атмосферном давлении воздуха 101,3 кПа, графики изменения среднесуточных температуры и упругости водяных паров наружного воздуха были составлены для района г. Березники по данным СНиП 23-01-99 «Строительная климатология». Среднегодовое значение температуры 0,7 °С, за начало периода принято 15 апреля.

Для расчета сети был использован метод конечных элементов, который позволяет достаточно просто задавать топологию сети, учитывать режим движения воздуха в отдельных ветвях, изменение свойств жидкости, наличие вентиляторов и естественной тяги. Расчет сети с точностью 0,5 % по узловым давлениям потребовал примерно 16 итераций на одном шаге по времени.

Проведенные расчеты позволили выявить закономерности формирования зоны выпадения влаги. Как показано на рисунке 1, длина зоны конденсации увеличивается к середине теплого периода года практически до 2000 метров, к концу периода она уменьшается. Точка начала

(24)

конденсации находится на расстоянии 350 метров от начала вентиляционного пути в первой декаде мая, к середине летнего периода она смещается на расстояние 750 метров. Таким образом, процесс конденсации в течение всего теплого периода года начинается в выработках околоствольного двора.

/, м

25301--17-Х~1--

2024 --1-X--

1518-----

1012 -- ---X-

506 -/-Л----Ч-

I I

14 у 47 ^ 80 уц 113ш147 к Г, день/мес.

Рис.1. Точки начала и конца конденсации в зависимости от времени: ▼ — начало конденсации; ■ - конец конденсации

Точка конца конденсации перемещается с отметки 400 - 450 метров в первой декаде мая на расстояние 2550 метров от начала вентиляционного пути ко второй декаде июля. С третьей декады мая до середины июня происходит резкое увеличение зоны конденсации - от 200 до 1800 метров. Температура и влагосодержание поступающего в рудник воздуха возрастают и, следовательно, тепломассообмен происходит на более длинном участке вентиляционного пути.

Изменение параметров микроклимата по длине вентиляционного пути в фиксированные моменты времени детально показывает развитие процесса конденсации. На рисунке 2 показаны графики изменения среднемассовой температуры воздуха и температура стенки горного массива по длине вентиляционного пути на 30-е сутки (рис. 2,а) и 90-е сутки (рис. 2,6).

При сравнении двух графиков хорошо видно, что наиболее интенсивно процесс теплообмена при конденсации влаги протекает в начале теплого периода года, что характеризуется резким падением температуры поступающего воздуха в воздухоподающем стволе рудника. На ри-

[ \

J А \

' \ \

сунке 2,а видно, что температура снижается до 2 °С практически на первых 500 метрах.

С течением времени происходит нагрев стенки породного массива: если 15 мая температура стенки на входе в рудник равна 4,8 °С, то к середине июля она возрастает до 17,1 °С (рис. 2,6). Температура воздуха в середине июля снижается намного медленнее, поэтому выравнивание среднемассовой температуры воздуха и температуры стенки происходит только после 2000 метров, что ведет к затуханию процесса конденсации.

9.14 7.69 6.25 4.80

3.35 1.90

4 513 1022 1531 2040 м 4 513 1022 1531 2040 ¡.а

а б

Рис.2. Изменение среднемассовой температуры смеси и температуры стенки по длине пути: ■ — среднемассовая смеси; Т - стенки: а —на 30-е сутки от начала периода (15 мая);

б - на 90-е сутки от начала периода (14 июля).

Интенсивность процесса конденсации влаги, прежде всего, зависит от перепада температур между стенкой выработки и протекающего в ней воздуха. Наибольший перепад температуры характерен для начала теплого периода года, когда прогретый атмосферный воздух соприкасается с поверхностью выработки, охлажденной за зимний период до 2 °С. Однако, как видно из результатов численного эксперимента и показывают шахтные наблюдения, наибольшее количество влаги выпадает в середине июля. Это объясняется тем, что для теплого воздуха характерно более высокое содержание влаги. Поэтому при прочих равных условиях уменьшение на 1 °С температуры теплого воздуха приведет к выпадению из потока большего количества влаги, чем при снижении на 1 °С температуры холодного воздуха.

Изучение изменения параметров микроклимата от времени в фиксированных ветвях показало затухание амплитуды колебания перепада

/,'с

17.48

16.29 15.10 13.91 12.72 11.54

температур и концентраций при движении по вентиляционной сети. Зависимость плотности потока массы от времени для 56-й ветви сети представлена на рисунке 3. Видно, что конденсация в этой ветви происходит только в июле месяце и пик интенсивности конденсации приходится на середину июля.

Применение математической модели для расчета процесса конденсации влаги в руднике БКПРУ-2 позволило подтвердить локальный характер явления конденсации, которая происходит в радиусе 2 - 2,5 км от околоствольного двора. Установлен эффект «растяжения» зоны конденсации, длина которой увеличивается к середине теплого периода года. Показано, что при незначительной средней интенсивности конденсации у =1,7-10"4 кг/(м2-с) общее количество выпавшего в теплый период года конденсата составляет 6050 тонн.

кг/(м2с)

3.21с"6

2.57е*

1.92с6

1.28е"'

6.43е"' 0.00

2 38 74 110 146 день

Рис. 3. Зависимость плотности потока массы от времени для 56 ветви (2350 м от ствола): ■ - на входе; ▼ - на выходе

Таким образом, незначительный отток массы из потока воздуха приводит к скоплению большого количества влаги в выработках, что объясняется значительными площадями обнажения массива, гигроскопичностью горных пород и большими объемами подаваемого в рудник воздуха.

Проведенные результаты исследования влияния входных параметров на тепло-влажностный режим выработок показали, что наиболее существенное влияние на процесс конденсации оказывают следующие величины: расход и среднегодовая температура воздуха на входе в сеть; глубина разрабатываемого горизонта и плотность теплового потока, идущего из недр Земли; критическая относительная влажность воздуха,

характеризующая гигроскопичность пород. При малых значениях площади поперечного сечения выработок (£<20 м2) этот параметр также оказывает существенное влияние на процесс конденсации.

Разработанная математическая модель позволяет прогнозировать количество выпадающей влаги при различных способах обработки рудничного воздуха, оценить эффект таких решений и разработать рекомендации по увеличению эффективности их применения. Изменение параметров на входе в вентиляционную сеть рудника позволяет моделировать различные варианты протекания тепло- и массообменных процессов в горных выработках.

Результаты исследований, основные научные и практические рекомендации на основе предложенной методики расчета применены при разработка исходных данных для создания эффективной системы проветривания рудника шахтного поля Усть-Яйва; разработке тепловой модели рудника Гремячинского месторождения калийных солей; разработке исходных данных для проектной документации на строительство Усольского калийного комбината. Основные научные результаты используются в курсе «Аэрология горных предприятий» на кафедре геотехнологий и строительства подземных сооружений ТулГУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании экспериментальных и теоретических исследований установлены новые и уточнены существующие закономерности термодинамических процессов в массивах горных пород и горных выработках калийных рудников, обусловленные тепломассопереносом и конденсацией влаги в рудничной атмосфере, позволившие усовершенствовать методику прогноза параметров микроклимата в вентиляционной сети, повысить эффективность контроля условий труда в горных выработках калийных рудников и обоснования мероприятий по сохранению несущей способности соляных целиков, что имеет большое значение для экономики России.

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Разработана методика расчета задачи взаимосвязанного тепломассообмена при конденсации влаги из турбулентного потока паровоздушной смеси на основе решения Лайона и аналогии процессов тепло- и массообмена для горных выработок калийных рудников.

стые аналитические зависимости для расчета температуры стенки цилиндрической выработки при постоянной температуре и линейном законах изменения температуры протекающего в ней воздуха. Для удобства практического применения построены графики 0 - функций, входящих в эти зависимости.

3. Разработана методика прогноза тепло-влажностного режима горных выработок, позволяющая совместно рассчитывать процессы тепло-и массообмена как в одиночной выработке, так и во всей вентиляционной сети. Достоверность разработанной методики подтверждена сравнением результатов расчета с шахтным экспериментом.

4. Выполненный расчет процесса конденсации влаги в калийном руднике БКПРУ-2 подтвердил локальный эффект процесса конденсации, выявил закономерности формирования зоны конденсации, миграции влаги в сети выработок и характера развития процесса во времени. Установлено, что зона конденсации практически весь теплый период начинается на выходе из воздухоподающего ствола и только в июле смещается в глубь рудника на отметку 750 метров. Протяженность зоны конденсации начинает резко увеличиваться с третьей декады мая и достигает своего максимума в 1780 метров к середине июля.

5. Проведено исследование влияния входных параметров на тепло-влажностный режим выработок. Исследования показали, что наиболее существенное влияние на процесс конденсации оказывают следующие величины: расход и среднегодовая температура воздуха на входе в вентиляционную сеть; глубина разрабатываемого горизонта и плотность теплового потока, идущего из недр Земли; критическая относительная влажность воздуха, характеризующая гигроскопичность пород.

6. Проведение численного эксперимента позволило установить, что большое количество подаваемого в рудник воздуха, гигроскопичность горных пород и большие площади их обнажения обуславливают значительные объемы выпадающей влаги в теплый период года.

Основные результаты диссертадии изложены в следующих работах:

1. Казаков Б.П., Дударь Е.С. Постановка краевой задачи тепломассообмена в выработках калийных рудников // Деп. ВНИИИС. 1986. №6265.

2. Казаков Б.П., Дударь Е.С. О выборе математической модели конденсации влаги в калийных рудниках // Исследования в области обеспыливания воздуха: межвуз. сб. науч. тр. Пермь: Изд-во ППИ, 1986. С. 31-35.

3. Казаков Б.П., Дударь Е.С. Определение интенсивности конденсации влаги в калийных рудниках инженерным методом И Деп. ВНИИИС. 1987. №7590.

4. Дударь Е.С. Анализ изменения концентрации примеси в цилиндрической полости // Оптимизация систем обеспыливания воздуха промышленных зданий: межвуз. сб. науч. тр. Пермь: Изд-во ППИ, 1991. С. 67-72.

5. Дударь Е.С., Дударь О.И. Температурная задача обтекания точечного источника тепла воздушным потоком // Краевые задачи: сб. науч. тр. Пермь: Изд-во ППИ, 1991. С. 38-42.

6. Сарачев P.O., Дударь Е.С., Дучев Д.П. Конденсация влаги из паровоздушной смеси в шахтном стволе рудника // Математическое моделирование физико-механических процессов: тез. докл. Всерос. конф. молодых ученых. Пермь, 1996. С. 91-92.

7. Дучев Д.П., Дударь Е.С. Модель процесса конденсации влаги в калийном руднике с учетом турбулентного движения паровоздушной смеси // Математическое моделирование физико-механических процессов: тез. докл. Всерос. конф. молодых ученых. Пермь, 1999. С. 64.

8. Дучев Д.П., Дударь Е.С. Конденсация жидкости при турбулентном движении парогазовой смеси в цилиндрической полости // Математическое моделирование в естественных науках: тез. докл. Всерос. конф. молодых ученых. Пермь, 2000. С. 46-47.

9. Дударь Е.С. Применение метода конечных элементов для расчета потокораспределения в гидравлической сети произвольной сложности // Строительство и образование: сб. науч. тр. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 2000. Вып. 3. С. 187-189.

10. Дударь Е.С., Мохирев H.H. Конденсация влаги при турбулентном движении паровоздушной смеси в вентиляционной сети калийного рудника // УШ Всероссийский съезд по теоретической и прикладной механике: аннот. докл. Пермь, 23-28 авг. 2001. С. 240.

11. Дударь О.И., Дударь Е.С., Мохирев H.H. Математическая модель процесса конденсации влаги при движении воздуха в вентиляционной сети калийного рудника // Информация, инновации, инвестиции: материалы Всерос. конф. Пермь, 26-27 нояб. 2003. С. 163-164.

12. Дударь Е.С., Дударь О.И. Использование интеграла Лайона для решения задачи конденсации влаги из турбулентного потока бинарной смеси II Строительство и образование: сб. науч. тр. Екатеринбург: Изд-во УГГУ-УПИ, 2005. Вып. 14. С. 319-322.

13. Дударь Е.С., Дударь О.И., Осипенко М.А. К расчету нестационарного конвективного теплообмена на стенках подземных сооружений И Строительство и образование: сб. науч. трудов. Екатеринбург: Изд-во УГТУ-УПИ, 2009. Вып.18. С. 208-212.

14. Дударь Е.С. Особенности формирования и расчет термовлажно-стного режима выработок калийных рудников // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. Магнитогорск, 2009. №4. С. 10-14.

15. Дударь Е.С. Особенности математического моделирования процесса конденсации влаги в калийных рудниках // Известия ТулГУ. Естественные науки. Сер. «Науки о Земле», 2010. Вып.1. С. 77-85.

16. Дударь Е.С., Дударь О.И., Качурин Н.М. Влияние аэрологических и геотехнологических параметров на процесс конденсации влаги в вентиляционной сети рудника II Известия ТулГУ. Естественные науки. Сер. «Науки о Земле», 2010. Вып.2. С. 53-60.

17. Дударь Е.С. Влияние гигроскопичности пород на процесс конденсации влаги в рудничной вентиляционной сети // Горный информ.-анал. бюллетень, 2011. № 3. С. 202 -205.

Изд. лиц. ЛР№020300от 12.0X97. Подписано> печать 2. ОХ. Н■ Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага офсетна*. Усл-печ. 4 1,11 Уч.-иад. я. 1,0, Тираж 100 экз. Захаз о О 4, Тульский госуядрсхмиаы{| университет. 300600, г. ТУла, просо. Ленина, 92. Отпечатано в Издателулве ТулГУ. 300600, г. Тула, ул. Болднна, 151.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Дударь, Елена Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПРОБЛЕМЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛО-ВЛАЖНОСТНОГО РЕЖИМА ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК

1.1 Физическая картина процесса конденсации влаги в выработках калийных рудников в теплый период года.

1.2 Современное состояние вопроса регулирования тепло-влажностного режима горных выработок.

1.3 Анализ существующих методов прогноза тепло-влажностного режима горных выработок.

1.4 Обзор математических моделей теплообмена при конденсации пара в трубе.

Выводы.

Цель и идея работы. Постановка задач исследований.

2. ПОСТАНОВКА И РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ТЕПЛО- И МАССООБМЕНА ПРИ КОНДЕНСАЦИИ ВЛАГИ ИЗ ДВИЖУЩЕГОСЯ ВОЗДУХА

2.1 Механизм процесса конденсации пара на гигроскопичной поверхности и обоснование упрощающих гипотез.

2.2 Физические свойства парогазовой смеси.

2.3 Постановка задачи тепло- и массообмена при конденсации влаги в выработке круглого сечения.

2.4 Применение интеграла Лайна для решения сопряженной задачи тепло- и массообмена при конденсации.

Выводы.

3. НЕСТАЦИОНАРНАЯ ЗАДАЧА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТЕПЛА В ГОРНОМ МАССИВЕ

3.1 Нестационарная задача распространения тепла в горном массиве при произвольном законе изменения температуры воздуха в выработке.

3.1.1 Постановка задачи.

3.1.2 Решение задачи для изображения функции Грина.

3.1.3 Решение задачи для функции Грина.

3.2 Частные случаи нестационарной задачи распространения тепла в горном массиве.

3.3 Алгоритм совместного решения задачи тепло- и массообмена при конденсации влаги в горной выработке.

Выводы.

4. РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛО- И МАССООБМЕНА ПРИ КОНДЕНСАЦИИ ВЛАГИ В ШАХТНОЙ СЕТИ НА ПРИМЕРЕ БКПРУ

4.1 Исходные данные для расчета.;.

4.2 Схема вентиляции рудника БКПРУ - 2.

4.3 Анализ результатов расчета процесса конденсации влаги в рудничной вентиляционной сети.

4.4 Исследование влияния входных параметров на процесс конденсации.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Исследование процессов тепломассопереноса в калийных рудниках и конденсации влаги в шахтной вентиляционной сети"

Актуальность работы. В настоящее время активно развивается ка} лийная промышленность: существующие рудники увеличивают свои мощности, прирезаются новые участки, проводится модернизация, техническое и технологическое перевооружение производства. Ведется проектирование и строительство новых рудников Верхнекамского месторождения калийных солей, рудника месторождения Сатимола в Казахстане, Декханабадского завода калийных удобрений в Узбекистане. Один из крупнейших в Европе горно-обогатительных комбинатов проектируется на базе Гремячинского месторождения калийных солещ глубина залегания^ продуктивной толщи которого составляет 1100-1300 м.

Высокие темпы развития калийной промышленности предъявляют особые требования к обеспечению эффективного и безопасного горного производства, важнейшим фактором которого являются климатические параметры рудничного воздуха; Растворимость. калийных солей и связанная с ней опасность проникновения; воды и рассолов в подземные выработки требуют тщательного обоснования тепло-влажностного* режима; горных выработок. В теплое время года в шахтных сетях калийных рудников происходит конденсация водяного пара на стенках горного массива. Влага, выпадающая в большом количестве, образует агрессивную среду, которая ухудшает условия труда, отрицательно воздействует на шахтное оборудование, транспорт, дорожное покрытие, ведет к затоплению выработок. Интенсивная коррозия и разрушение металлических конструкций^ пробуксовка и возгорание сырых конвейерных лент на приводных барабанах создают опасную ситуацию на производстве. В целом в калийных рудниках наблюдается положительный годовой баланс конденсационной- влагщ что в условиях повышенной гигроскопичности горных пород; может привести, к расслоению пород кровли и уменьшению несущей способности соляных целиков. Как, показывает практика, принятие тех или иных технических решений по осушению воздуха, может не дать ожидаемого результата ввиду сложности объекта исследования — шахтной сети и сложности протекающих в ней взаимосвязанных процессов тепло- и массообмена. В то же время сооружение и эксплуатация теплотехнических систем подготовки атмосферного воздуха на горных предприятиях требует значительных капитальных и эксплуатационных затрат. Необходимость прогноза последствий принимаемых технических решений по обработке воздуха делает актуальной задачу создания математической модели процесса конденсации влаги в шахтной сети калийного рудника.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематическим планом НИР Научно-образовательного центра по проблемам рационального природопользования при комплексном освоении минерально-сырьевых ресурсов Аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009 — 2010 гг.)» (per. номер 2.2.1.1/3942) и Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (гос. контракт № 02.740.11.0319).

Целью работы являлось установление новых и уточнение существующих закономерностей термодинамических процессов в массивах горных пород и горных выработках калийных рудников, обусловленных тепломас-сопереносом в рудничной атмосфере и вызывающих конденсацию влаги, для совершенствования методики прогнозирования параметров микроклимата горных выработок и количества выпадающей влаги, что повысит эффективность контроля условий труда и геомеханических мероприятий по сохранению несущей способности соляных целиков.

Основные научные положения, выносимые на защиту.

1. Процесс тепломассопереноса при движении воздуха в шахтной сети представляет собой энерго-массообмен в рудничном воздухе и горном массиве, поэтому взаимное влияние этих процессов учитывается условиями сопряжения на границе «воздух — поверхность обнажения горного массива».

2. Конденсация влаги в рудничной атмосфере носит локальный характер и происходит в радиусе 2 — 2,5 км от околоствольного двора при этом протяженность зоны конденсации составляет 50 - 100 м в течение переходного периода и увеличивается до 1780 м к середине теплого периода года.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- адаптировано решение Лайона для задачи конвективного теплообмена в области стабилизированного турбулентного течения паровоздушной смеси на сопряженную задачу диффузии водяного пара с учетом процесса конденсации;

- получено общее решение задачи определения температуры горных пород в окрестности горной выработки круглого сечения при произвольном законе изменения температуры движущегося в ней воздуха;

- разработано теоретическое обоснование и метод решения задачи сопряженного тепломассообмена при конденсации водяного пара из бинарной смеси, в качестве которой рассматривается воздушный поток в горной выработке;

- установлены факторы, влияющие на формирование тепло-влажностного режима горных выработок калийных рудников;

- установлены закономерности изменения размеров зоны конденсации влаги, количества выпадающей влаги, среднемассовых температуры и массовой концентрации водяного пара по длине вентиляционного маршрута с учетом фактора времени.

Научная значимость работы заключается в систематизации, обобщении и развитии научных исследований процессов тепломассопереноса и диффузии водяных паров в горных выработках и массивах горных пород, что позволило усовершенствовать методические положения прогнозирования те-пло-влажностного режима рудничной атмосферы в калийных рудниках.

Практическое значение работы заключается в возможности определения количества выпадающей влаги и размеров зоны конденсации влаги в вентиляционных сетях калийных рудников. Математическая модель позволяет заменять дорогостоящие шахтные эксперименты численным экспериментом для обоснования целесообразности применения различных технологических схем подготовки воздуха. Разработан комплекс программных средств для автоматизации расчета процессов тепло- и массообмена при конденсации влаги в выработках калийных рудников.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Результаты исследований, основные научные и практические рекомендации на основе предложенного метода расчета применены при разработке исходных данных для создания эффективной системы проветривания рудника шахтного поля Усть-Яйва (ООО НИВЦ «Ниамо»); разработке тепловой модели рудника Гремя-чинского месторождения калийных солей (тема 2009/370); разработке исходных данных для проектной документации на строительство Усольского калийного комбината (этап договора № 467-суб-3/2009/185). Основные научные результаты используются в курсе «Аэрология горных предприятий» на кафедре Г и СПС ТулГУ.

Апробация диссертации. Научные положения и практические рекомендации диссертационной работы в целом, и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на Всероссийской конференции молодых ученых «Математическое моделирование физико-механических процессов» (Пермь, 1996, 1999гг.); Всероссийской конференции молодых ученых «Математическое моделирование в естественных науках» (Пермь, 2000 г.); V Всероссийской школе-семинаре «Аналитические методы и оптимизация процессов в механике жидкости и газа» (Пермь, 2000 г.); VIII Всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике (Пермь, 2001 г.); Всероссийской конференции «Информация, инновации, инвестиции» (Пермь, 2003 г.); научном симпозиуме «Неделя горняка - 2010» (Москва, 2010 г.); VI Международной научно-практической конференции «Рудник будущего: проекты, технологии, оборудование» (Пермь, 2010 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Нефтегазовое и горное дело» (Пермь, 2010 г.); научных семинарах кафедры геотехнологий и строительства подземных сооружений ТулГУ (г. Тула, 2009 — 2010 гг.); ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ (г. Тула, 2009 - 2010 гг.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 17 работ.

Автор выражает глубокую благодарность д.т.н., проф. Ю.И. Няшину и к.ф.-м.н., доц. М.А. Осипенко, а также сотрудникам кафедры теоретической механики ПермГТУ за методическую помощь в проведении теоретических исследований и обсуждении полученных результатов.

Заключение Диссертация по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Дударь, Елена Сергеевна

Выводы

1. Выполненный расчет процесса конденсации влаги в калийном руднике БКПРУ-2 подтвердил локальный эффект процесса конденсации, выявил закономерности формирования зоны конденсации, миграции влаги в сети выработок и характера развития процесса во времени.

2. Достоверность математической модели процесса конденсации влаги в вентиляционной сети калийного рудника подтверждается данными многочисленных экспериментальных наблюдений.

3. Конденсация влаги в рудничной атмосфере носит локальный характер и происходит в радиусе 2 - 2,5 км от околоствольного двора при этом протяженность зоны конденсации составляет 50 - 100 м в течение переходного периода и увеличивается до 1780 м к середине теплого периода года.

4. Исследование на модельной задаче показало, что существенное влияние на процесс конденсации влаги в рудничной атмосфере оказывают расход воздуха и его среднегодовая температура на входе в вентиляционную сеть, глубина разрабатываемого горизонта, плотность теплового потока, идущего из недр Земли, и критическая относительная влажность воздуха, характеризующая гигроскопичность пород.

5. Незначительный отток массы водяного пара из потока воздуха приводит к скоплению большого количества влаги в выработках, что объясняется значительными площадями обнажения массива, гигроскопичностью горных пород и большими объемами подаваемого в рудник воздуха.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем.

2. Методом функций Грина в сочетании с преобразованием Лапласа получено общее решение задачи определения температуры горных пород в окрестности выработки круглого сечения при произвольном законе изменения температуры движущегося в ней воздуха. Найдены простые аналитические зависимости для расчета температуры стенки цилиндрической выработки при постоянной температуре и линейном законах изменения температуры протекающего в ней воздуха. Для удобства практического применения построены графики 0 - функций, входящих в эти зависимости.

3. Разработана методика прогноза тепло-влажностного режима горных выработок, позволяющая совместно рассчитывать процессы тепло- и массообмена как в одиночной выработке, так и во всей вентиляционной сети. Достоверность разработанной методики подтверждена сравнением результатов расчета с шахтным экспериментом.

4. Выполненный расчет процесса конденсации влаги в калийном руднике БКПРУ-2 подтвердил локальный эффект процесса конденсации, выявил закономерности формирования зоны конденсации, миграции влаги в сети выработок и характера развития процесса во времени. Установлено, что зона конденсации практически весь теплый период начинается на выходе из воз-духоподающего ствола и только в июле смещается вглубь рудника на отметку 750 метров. Протяженность зоны конденсации начинает резко увеличиваться с третьей декады мая и достигает своего максимума в 1780 метров к середине июля.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Дударь, Елена Сергеевна, Тула

1. Абрамов Ф.А. Рудничная аэрогазодинамика. — М.: Недра, 1972. 274с.

2. Абросимова М.В., Аульченко С.М. Параметрические исследования методов замыкания уравнений Рейнольдса при моделировании процессов вентиляции подземных рудников // Горн, инф.-анал. бюлл. 2006. - № S3.-C. 52-64.

3. Аверин Г.В., Яковенко А.К. Об определении коэффициентов турбулентной диффузии и теплопроводности в горных выработках // ФТПРПИ. -1990.-№5.-С. 90-92.

4. Аверин Г.В. Приближенное решение задачи теплопереноса и диффузии пассивной примеси при турбулентном движении воздуха в горных выработках // ФТПРПИ. 1992. - № 1. - С. 89-97.

5. A.c. 1544867 СССР, МКИ Е 01 H 13/00, Е 21 F 3/00 Способ борьбы с туманом на рудниках / Созонов А.Ф., Кольцова О.И., Боев A.B. № 4409953/27; заявл. 14. 04. 1988; опубл. 23. 02. 1990, Бюл. № 7. - 2с.: ил.

6. A.c. 1610041 СССР, МКИ5 Е 21 F 1/00 Способ борьбы с туманом в подземных выработках / Созонов А.Ф., Кольцова О.И., Боев A.B. Коковин O.A. № 4408533/27-03; заявл. 14. 04. 1988; опубл. 30. 11. 1990, Бюл. № 44.-2с.: ил.

7. Актершев C.B., Алексеенко C.B. Устойчивость пленки конденсата, движущейся под действием гравитации и турбулентного потока пара // ТВТ. 2003.-41, № 1.-С. 89-97.

8. Амирханян Н.В., Черкасов С.Г. Исследование влияния конфигурации неоднородно охлажденной пластины на интенсивность процесса пленочной конденсации из потока влажного воздуха // ИФЖ. 2002. - 75, №5. -С. 17-20.

9. Андреев Е.И. Расчет тепло- и массообмена в контактных аппаратах. JL: Энергоатомиздат, 1985.- 192с.

10. Апросимова Е.П. Мониторинг температурного поля устья вертикальных стволов в криолиттозоне // Горн, инф.-анал. бюлл. 2005. - № 2. - С. 235-240.

11. Асанов В. А. Контроль состояния соляных междукамерных целиков // Горн, инф.-анал. бюлл. 2004. - № 11. - С. 40-44.

12. Бабушка И., Витасек Э., Прагер М. Численные процессы решения дифференциальных уравнений. — М.: Мир, 1969. 368с.

13. Базаров И.П. Термодинамика. М.: Высшая школа, 1991. - 376с.

14. Безродный М.К., Назарова И.А., Хавин С.А. Тепломассообмен при кон-денации водяных паров из парогазовой смеси в восходящем потоке с пленкой жидкости // Пром. теплотехника. 2003. - 25, № 4. - С. 26-30.

15. Белоусов В.И., Шваб Р.Г., Батяновский А.Л. Термовлажностные процессы на 1-ом горизонте Солигорского калийного рудника 1 РУ // Горная механика. Солигорск, 2008. - № 3. - С. 54-68.

16. Белоусов В.И., Шваб Р.Г., Батяновский А.Л. Методы управления термо-влажностными процессами в калийном руднике // Горная механика. -Солигорск, 2008. № 3. - С. 68-75.

17. Белоцерковский О.М. Численное моделирование в механике сплошных сред. М.: Наука, 1984. - 520с.

18. Беляев Н.М., Рядно A.A. Методы теории теплопроводности. 4.1. М.: Высш. школа, 1982. - 327с.

19. Берман Л.Д. К определению коэффициента массоотдачи при расчете конденсации пара, содержащего примесь воздуха // Теплоэнергетика. -1969. -№ 10.-С. 68-71.

20. Берман Jl.Д. Обобщение опытных данных по тепло- и массообмену при конденсации пара в присутствии неконденсирующегося газа // ТВТ. — 1972. 10, № 3. - С. 587-594.

21. Берман Л.Д. Определение коэффициентов массо- и теплоотдачи при расчете конденсации пара из парогазовой смеси // Теплоэнергетика. -1972.-№ 11.-С. 52-55.

22. Бобров А.И., Аверин Г.В. Теоретические основы переноса импульса, тепла и примеси в горных выработках. Макеевка-Донбасс: Изд-во Мак-НИИ, 1994.-270с.

23. Бодягин М.Н. Рудничная вентиляция. — М.: Недра, 1967. 216с.

24. Бойко В.А., Бойко A.B. Способ ускоренного формирования теплоурав-нивающей рубашки горной выработки глубокой шахты // Горн, инф.-анал. бюлл. 2004. - № 10. - С. 86-90.

25. Бойко В.А., Логунов Д.Н. О проблеме высоких температур при отработке глубоких горизонтов шахт // Горн, инф.-анал. бюлл. 2008. - выпуск «Аэрология», № 5. - С. 173-178.

26. Боровков Ю.А., Фурман C.B. оценка влияния увлажнения и минерального состава горных пород на их прочностные свойства для прогноза возможности прорыва подземных вод в рудник // Горн, инф.-анал. бюлл. -2007.-№ 1.-С. 276-280.

27. Бояджиев X., Бешков В. Массоперенос в движущихся пленках жидкости. -М.: Мир, 1988. 136с.

28. Брайчева H.A., Черняк В.П., Щербань А.Н. Методы расчета температуры вентиляционного воздуха подземных сооружений. — Киев: Наукова думка, 1981.- 184с.

29. Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей. Инженерные методы расчета. M.-JL: Химия, 1966. - 536с.

30. Будак Б.М., Самарский A.A., Тихонов А.Н. Сборник задач по математической физике. М: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 688с.

31. Бурцев А.Н., Поетольник Ю.С. Аналитическое исследование теплообмена между бесконечным массивом и цилиндрической полостью с нестационарной температурой среды // Изв. вузов. Горный журнал. 1978. -№ 9.-С. 63-67.

32. Бэтчелор Дж. Введение в динамику жидкости. М.: Мир, 1973. - 758с.

33. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972. — 720с.

34. Вассерман А.Д., Осинцев В.В. Блок «САПРВС рудника» в системе АИС горного предприятия // Горн, инф.-анал. бюлл. 2000. - № 3. - С. 182185.

35. Величко А.Е., Дубина П.П., Близнюк В.Г. Анализ методов теплового расчета горных выработок // Промышленная теплотехника. 1984. - Т.6, № 1. - С. 22-30.

36. Венгеров И.Р. Теплофизика шахт и рудников. Математические модели. Анализ парадигмы. Т. 1. Донецк: Норд-Пресс, 2008. - 632с.

37. Венгеров И.Р. Теория линейного переноса в слоистых системах // Препр. ДонФТИ АН УССР. Донецк: Изд-во ДонФТИ. 1982. -№ 27. - 64с.

38. Венгеров И.Р. Расчет коэффициентов нестационарного теплообмена на основе слоистых моделей теплопереноса // Промышленная теплотехника. 1995. - Т. 17, № 6. - С. 32-39.

39. Воронец Д., Козич Д. Влажный воздух: термодинамические свойства и применение. — М.: Энергоатомиздат, 1984. 136с.

40. Воронин В.Н. Основы рудничной аэрогазодинамики. М.-Л.: Углетех-издат, 1951.-490с.

41. Воронов Е.Т., Воронов Д.Е., Бондарь И.А. Влияние температурного фактора на процессы ведения подземных горных работ в условиях вечной (многолетней) мерзлоты // Изв. вузов. Горный журнал. 2006. - № 4. - С. 55-62.

42. Воропаев А.Ф. Теория теплообмена рудничного воздуха и горных пород в глубоких шахтах. М.: Недра, 1966. - 219с.

43. Воропаев А.Ф. Тепловое кондиционирование рудничного воздуха в глубоких шахтах. — М.: Недра, 1979. 192с.

44. Вычислительные методы в математической физике / Под ред. А.А.Самарского. М.: Изд-во МГУ, 1986. - 150с.

45. Галицын A.C. Краевые задачи теплофизики подземных сооружений. -Киев: Наук.думка, 1983. -236с.

46. Галицын A.C., Жуковский А.Н. Интегральные преобразования и специальные функции в задачах теплопроводности. Киев: Наук.думка, 1976.- 286с.

47. Галкин А.Ф. Распределительные системы регулирования теплового режима шахт и рудников Севера // Записки Горного института. 2009. -Т.180. - С. 21-24.л

48. Галкин А.Ф., Хохолов Ю.А. Теплоаккумулирующие выработки. Новосибирск: Изд-во ВО «Наука», 1992. - 133с.

49. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. М.: Мир, 1984. - 428с.

50. Гаттенбергер Ю.П. Гидрогеология и динамика подземных вод с основами гидравлики. — М.: Недра, 1980. 160с.

51. Гельфанд И.М., Шилов Г.Е. Обобщенные функции и действия над ними.- М.: Гос. изд-во физ.-мат. лит-ры, 1958. 439с.

52. Гендлер С.Г. Тепловой режим подземных сооружений. Л.: Изд-во ЛГИ, 1987.- 102с.

53. Гендлер С.Г. Теплофизические аспекты безопасности и эффективности при добыче полезных ископаемых и эксплуатации подземных сооружен ний в суровых климатических условиях // Записки Горного института. -2006. — Т.168. С. 64-67.

54. Гогонин И.И. Теплообмен при конденсации движущегося пара внутри вертикальных труб // ИФЖ. 2004. - Т.77, № 2. - С. 167-180.

55. Гриценко Т.Ю., Зимин Л.Б., Черняк В.П. К расчету энтальпии влажноговоздуха применительно к условиям горных выработок // Промышленная теплотехника. 1983. - № 5. - С. 47-49.

56. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. М.: ФИЗМАТГИЗ, 1963.-660с.

57. Демин В.И. Предотвращение обледенения воздухоподающих выработок подземных рудников / В.И. Демин, Ю.Л. Зюзин, A.B. Ковалев, С.С. Пугачев // Горный журнал. 2009. - № 9. - С. 83-85.

58. Добрянский Ю.П. Расчет тепловлажностных режимов подземных объектов на ЭВМ. Киев: Наукова думка, 1991. - 112с.

59. Добрянский Ю.П., Черняк В.П. Взаимное влияние тепло- и массообмена при вентиляции горных выработок // Промышленная теплотехника. -1991. — Т.13, № 3. С. 40-44.

60. Дударь Е.С. Анализ изменения концентрации примеси в цилиндрической полости // Оптимизация систем обеспыливания воздуха промышленных зданий: межвуз. сб. науч. тр. Пермь: Изд-во ГТПИ, 1991. - С. 67-72.

61. Дударь Е.С. Особенности математического моделирования процесса конденсации влаги в калийных рудниках // Известия ТулГУ. Естественные науки. Серия «Науки о Земле». Тула, 2010. - Вып.1. - С. 77-85.

62. Дударь Е.С. Особенности формирования и расчет термовлажностного режима выработок калийных рудников // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. Магнитогорск, 2009. -№ 4. - С. 10-14.

63. Дударь Е.С. Применение метода конечных элементов для расчета пото-кораспределения в гидравлической сети произвольной сложности // Строительство и образование: сб. науч. тр. — Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 2000. Вып. 3. - С. 187-189.

64. Дударь Е.С., Дударь О.И. Использование интеграла Лайона для решения задачи конденсации влаги из турбулентного потока бинарной смеси // Строительство и образование: сб. науч. тр. Екатеринбург: Изд-во УГТУ-УПИ, 2005. - Вып. 14 (66). - С. 319-322.

65. Дударь Е.С., Дударь О.И. Температурная задача обтекания точечного источника тепла воздушным потоком // Краевые задачи: сб. науч. тр. -Пермь: Изд-во ППИ, 1991. С. 38-42.

66. Дударь Е.С., Мохирев H.H. Конденсация влаги при турбулентном движении паровоздушной смеси в вентиляционной сети калийного рудника. // VTT1 Всероссийский съезд по теоретической и прикладной механике: Аннот. докл. Пермь, 23-29 августа 2001 г. — С.240.

67. Дударь Е.С., Дударь О.И., Качурин Н.М. Влияние аэрологических и геотехнологических параметров на процесс конденсации влаги в вентиляционной сети рудника. // Известия ТулГУ. Естественные науки. Серия «Науки о Земле». Тула, 2010. - Вып.2. - С. 55-60.

68. Дударь О.И., Дударь Е.С., Мохирев H.H. Математическая модель процесса конденсации влаги при движении воздуха в вентиляционной сети калийного рудника. // Информация, инновации, инвестиции: Материалы Всерос. конф. Пермь, 26-27 нояб., 2003. - С. 163-164.

69. Дударь Е.С., Дударь О.И., Осипенко М.А. К расчету нестационарного конвективного теплообмена на стенках подземных сооружений. // Строительство и образование: сб. науч. тр. Екатеринбург: Изд-во УГТУ - УПИ, 2009. - Вып. 18. - С.208 - 212.

70. Дулан Э., Миллер Дж., Шилдерс У. Равномерные численные методы решения задач с пограничным слоем. М.: Мир, 1983. - 200с.

71. Дучев Д.П., Дударь Е.С. Конденсация жидкости при турбулентном движении парогазовой смеси в цилиндрической полости. // Математическое моделирование в естественных науках: Тез. докл. Всерос. конф. молодых ученых. Пермь, 2000. - С. 46-47.

72. Дядькин Ю.Д. Основы горной теплофизики для шахт и рудников Севера. -М.: Недра, 1968.-256с.

73. Дядькин Ю.Д., Гендлер С.Г. Процессы тепломассопереноса при извлечении геотермальной энергии. Л.: Изд-во ЛГИ, 1985. - 93с.

74. Дядькин Ю.Д., Шувалов Ю.В., Гендлер С.Г. Тепловые процессы в горных выработках. Л.: Изд-во ЛГИ, 1978. - 103с.

75. Дядькин Ю.Д., Шувалов Ю.В., Тимофеевский Л.С. Горная теплофизика. Регулирование теплового режима шахт и рудников. — Л.: Изд-во ЛГИ, 1976.- 158с.

76. Ерошенко В.М., Зайчик Л.И. Гидродинамика и тепломассообмен на проницаемых поверхностях. М.: Наука, 1984. - 275с.

77. Ершов В.М., Шахверди Г.Г. Метод конечных элементов в задачах гидродинамики и гидроупругости. Л.: Судостроение, 1984. - 235с.

78. Зверев Н.И., Коротаев Ю.П., Марон В.И. Одномерная модель течения смеси газов в трубе с учетом конденсации // ИФЖ. 1982. - № 5. - С. 727-733.

79. Зильбершмидт В.Г., Тимантеев O.A., Митус А.П. Физические свойства горных пород Верхнекамского калийного месторождения. Пермь: Изд-во ППИ, 1979.-61с.

80. Изаксон В.Ю., Слепцов В.И., Бандопадхай С. Математическое моделирование тепломассообмена в горных выработках Арктики. Новосибирск: Наука, 2000. - 119с.

81. Исаченко В.П. Теплообмен при конденсации. М.: Энергия, 1977. -240с.

82. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел A.C. Теплопередача. М.: Энергия, 1975.-488с.

83. Иудин М.М. Проблемы регулирования теплового режима в вертикальных стволах рудников криолитозоны // Горн, инф.-анал. бюлл. 2007. -Выпуск «Якутия-2», № 6. - С. 284-288.

84. Казаков Б.П. Формирование и нормализация микроклимата подземных рудников при разработке месторождений калийных солей: Автореф. дис. докт. техн. наук. Пермь, 2001. - 47с.

85. Казаков Б.П., Дударь Е.С. Определение интенсивности конденсации влаги в калийных рудниках инженерным методом. // Деп. ВНИИИС. -1987.-№7590.

86. Казаков Б.П., Дударь Е.С. О выборе математической модели конденсации влаги в калийных рудниках. // Исследования в области обеспыливания воздуха: межвуз. сб. науч. тр. Пермь: Изд-во ШЛИ, 1986. - С. 3135.

87. Казаков Б.П., Дударь Е.С. Постановка краевой задачи тепломассообмена в выработках калийных рудников. // Деп. ВНИИИС. 1986. - №6265.

88. Казаков Б.П. Совершенствование ресурсосберегающих систем вентиляции рудников Верхнекамского месторождения калийных солей / Б.П. Казаков. Ю.В. Круглов, A.B. Шалимов, Л.Ю. Левин, А.Г. Исаевич, В.А. Стукалов // Горный журнал. 2008. -№ 10. - С. 81-83.

89. Калиткин H.H. Численные методы. М.: Наука, 1978. - 512с.

90. Кафаров В.В. Основы массопередачи. М.: Высшая школа, 1979. - 439с.

91. Кёрбер В., Лангефельд О. Влияние искусственной изоляции на внутренний климат шахт // Изв. вузов. Горный журнал. 2004. - № 2. - С. 51-53.

92. Кинни Р., Спэрроу Е. Турбулентное течение, тепло- и массообмен в трубе с поверхностным отсосом // Теплопередача. 1970. - Т.92, № 2. - С. 121-131.

93. Коренев Б.Г. Введение в теорию бесселевых функций. М.: Наука, 1971. -287с.

94. Котляр Я.М., Совершенный В.Д., Стриженов Д.С. Методы и задачи тепломассообмена. М.: Машиностроение, 1987. - 320с.

95. Красноштейн А.Е., Файнбург Г.З. Диффузионно-сетевые методы расчета проветривания шахт и рудников. — Екатеринбург: Уральский рабочий, 1992.-243с.

96. Красноштейн А.Е., Казаков Б.П., Шалимов A.B. К моделированию сложных аэрогазотермодинамических процессов в атмосфере рудников //ФТПРПИ. 2008. - № 6. - С. 105-111.

97. Красовицкий Б.А., Куликова Е.Ю. Термовлажностный режим подземных сооружений // ИФЖ. 1992. - Т.63, № 1. - С. 11-17.

98. Кремлев O.A., Журавленко В.Я. Тепло- и массообмен в горном массиве и подземных сооружениях. Киев: Наукова думка, 1980. - 379с.

99. Криворучко A.M. Метод прогнозирования влажности и температуры воздуха в выработках глубоких шахт при наличии нескольких протяженных и местных источников тепла и влаги // Деп. рук. ЦНИЭиуголь. -1981. -№ 1995.

100. Кувшинников И.М. Минеральные удобрения и соли: свойства и способы их улучшения. — М.: Химия, 1987. 256с.

101. Кузин В.А., Журавленко В.Я., Козлов Е.М. Расчет параметров воздуха в шахтных выработках // ФТПРПИ. 1982. - № 1. - С. 70-73.

102. Куликова Е.Ю. Моделирование тепломассообменных процессов при заложении тоннелей вблизи земной поверхности // Горн, инф.-анал. бюлл. -2004.-№2.-С. 19-23.

103. Курант Р. Уравнения с частными производными. -М.: Мир, 1964. 831с.

104. Кутателадзе С.С. Анализ подобия и физические модели. Новосибирск: Наука, 1986.-294с.

105. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М.: Атомиздат, 1979. -416с.

106. Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое. -М.: Энергия, 1972. 344с.

107. Лабунцов Д.А., Ягов B.B. Основы механики двухфазных систем. М.: Изд-во МЭИ, 1977. - 62с.

108. Ш.Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. — М.: Наука, 1987. — 688с.

109. Ландау Л.Д., Лифшиц В.М. Теоретическая физика. Т.6. Гидродинамика. М.: Наука, 1988. - 736с.

110. Ланчава O.A. О термоградиентном массопереносе в горной среде // Mining J. (Грузия). 2003. - № 1-2. - С. 29-31.

111. Левин Л.Ю., Исаевич А.Г., Снежневский А.Ю. Способы нормализации влажностных параметров рудничной атмосферы калийных рудников // Изв. вузов. Горный журнал. 2004. - № 2. - С. 56-58.

112. Леонтович М.А. Введение в термодинамику. Статистическая физика. -М.: Наука, 1983.-416с.

113. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1987. - 840с.

114. Лыков A.B. Тепломассообмен. Справочник. -М.: Энергия, 1978. 480с.

115. Лыков A.B. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. -592с.

116. Мартынов A.A. Комплексный подход в регулировании температуры воздуха в горных выработках глубоких шахт // Горн, инф.-анал. бюлл. -2004. № 5. - С. 264-268.

117. Мартынов A.A., Малеев Н.В., Камышан В.В. Перспективы использования метана от дегазации в системах кондиционирования шахтного воздуха // Горн, инф.-анал. бюлл. 2004. - № 5. - С. 268-271.

118. Мартынов A.A., Яковенко А.К., Король В.И. К вопросу уменьшения риска тепловых поражений горнорабочих в выработках глубоких шахт // Горн, инф.-анал. бюлл. 2004. -№ 5. - С. 268-271.

119. Мартынов A.A. Как остудить глубокие шахты // Горн, инф.-анал. бюлл. 2004. - № 5. - С. 272-277.

120. Математическое моделирование конвективного тепломассообмена на основе уравнений Навье-Стокса / Под ред. В.С.Авдуевского. М.: Наука, 1987.-270с.

121. Медведев Б.И., Гущин A.M., Лобов В.Л. Естественная тяга глубоких шахт. М.: Недра, 1985. - 77с.

122. Медведев Б.И. Тепловые основы вентиляции шахт при нормальных и аварийных режимах проветривания. Киев-Донецк: Высшая школа, 1978.- 156с.

123. Медведев И.И. Проветривание калийных рудников. М.: Недра, 1970. -204с.

124. Медведев И.И., Красноштейн А.Е. Аэрология калийных рудников. -Свердловск: Изд-во УрО АН СССР, 1990. 250с.

125. Медведев И.И., Патрушев М.А. Проветривание калийных и каменносо-ляных рудников. М.: Госгортехиздат, 1963. - 159с.

126. Мейз Дж. Теория и задачи механики сплошных сред. М.: Мир, 1974. -318с.

127. Меренков А.П., ХасилевВ.Я. Теория гидравлических цепей. М.: Наука, 1985.-278с.

128. Михалевич A.A. Математическое моделирование массо- и теплопере-носа при конденсации. Минск: Наука и техника, 1982. - 216с.

129. Мохирев H.H., Казаков Б.П., Стукалов В.А. Испытание системы осушения воздуха в руднике АО «Уралкалий» // Горный журнал. 1998. - № 6. - С. 69-70.

130. Мохирев H.H. Проветривание рудников и шахт. Пермь: Изд-во ПГТУ, 1998.-235с.

131. Мохирев H.H. Разработка современных методов и средств обеспечения высокоэффективного проветривания рудников, обладающих малым аэродинамическими сопротивлениями: Автореф. дис. докт. техн. наук. -С.-Пб., 1994.-41с.

132. Налимова Е.Г., Полянина Г.Д. Влияние влажности на сорбционную емкость калийных солей // Совершенствование разработки калийных месторождений: сб. науч. тр. Пермь: Изд-во ПИИ, 1987. - С. 65-72.

133. Нестеренко A.B. Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха. — М.: Высшая школа, 1971. 460с.

134. Никитенко Н.И. Теория тепло- массопереноса. Киев: Наукова думка, 1983.-351с.

135. Никитина JIM. Термодинамические параметры и коэффициенты массопереноса во влажных материалах. М.: Энергия, 1968. - 497с.

136. Никифоров А.Ф., Уваров В.Б. Специальные функции математической физики. М.: Наука, 1984. - 344с.

137. Новиков B.C. Аналитические методы теории переноса // Пром. теплотехника. 1989. - 11, № 5. - С. 40-54.

138. Новиков И.И., Воскресенский К.Д. Прикладная термодинамика и теплопередача. М.: Атомиздат, 1977. - 352с.

139. Норри Д., де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов. М.: Мир, 1981.-304с.

140. Оксень Ю.И., Цейтлин Ю.А., Ягнюк Т.В. Моделирование тепловых режимов охлаждения горных выработок // Пром. теплотехника. 1994. -Т. 16, № 1.-С. 106-112.

141. Пасконов В.М., Полежаев В.И., Чудов JI.A. Численное моделирование процессов тепло- и массообмена. М.: Наука, 1984. - 288с.

142. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984. — 152с.

143. Пат. № 6443714 США, МПК {7} F 04 В 17/00. Methods and apparatus for preventing moisture in fun motor housings / Hollenbeck Robert Keith, Grimm Games Everett; General Electric Co. № 09/596992; заявл. 20. 06. 2000; опубл. 03.09.2002; НПК 417/423.1.

144. Пат. № 2117159 РФ, МКИ Е 21 F 3/00. Способ охлаждения и осушения шахтного воздуха / Казаков Б.П., Красноштейн А.Е., Мохирев H.H., Южанин С.Н. № 96114118/03; заявл. 08. 07. 1996; опубл. 10. 08. 1998, Бюл. № 7. -2с.: ил.

145. Попов С.Н. Определение температуры движущегося воздуха в наклонной горной выработке // Изв. вузов. Горный журнал. 2006. - № 5. - С. 28-32.

146. Попов Б.А., Теслер Г.С. Вычисление функций на ЭВМ. Киев.: Наукова думка, 1984.-599с.

147. Проскуряков Н.М., Пермяков P.C., Черников А.К. Физико-механические свойства соляных пород. — JL: Недра, 1973. 272с.

148. Пучков J1.A. Теоретические основы рудничной аэрологии. Общая аэродинамика. 4.1. М.: Изд-во МГГУ, 1977. - 87с.

149. Рейнольде А.Дж. Турбулентные течения в инженерных приложениях. -М.: Энергия, 1979. 408с.

150. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Л.: Химия, 1982.-592с.

151. Романенко П.Н. Гидродинамика и тепломассообмен в пограничном слое. Справочник. М.: Энергия, 1974. - 464с.

152. Самуся В.И., Оксень Ю.И. О концепциях учета влажностных характеристик выработок при тепловых расчетах шахт // Горн, инф.-анал. бюлл. — 2003.-№ 10.-С. 38-41.

153. Сарачев P.O., Дударь Е.С., Дучев Д.П. Конденсация влаги из паровоздушной смеси в шахтном стволе рудника. // Математическое моделирование физико-механических процессов: Тез. докл. Всерос. конф. молодых ученых. Пермь, 1996. - С. 91-92.

154. Седов JI.И. Механика сплошной среды. Т.1. — М.: Наука, 1983. 528с.

155. Слеттери Дж.С. Теория переноса импульса, энергии и массы в сплошных средах. М.: Энергия, 1978. - 448с.

156. СНиП 23-01-99. Строительная климатология и геофизика. — М.: Гос. ком. СССР по делам стр-ва, 1983. 136с.

157. Соловьев Д.Е., Хохолов Ю.А. Прогноз теплового режима рудника с учетом динамики развития горных работ // Горн, инф.-анал. бюлл. 2009. -№5.-С. 270-275.

158. Справочник по рудничной вентиляции / Под ред. К.З. Ушакова. М.: Недра, 1977.-328 с.

159. Справочное пособие к СНиП «Теплофизические расчеты объектов народного хозяйства, размещаемых в горных выработках». М.: Стройиз-дат, 1989.-80с.

160. Старцев Р.В., Казаков Б.П. Исследование микроклимата калийных рудников. // Совершенствование разработки соляных месторождений: сб. науч. тр. Пермь: Изд-во ППИ, 1990. - С. 135-140.

161. Стукало В.А., Гущин A.M. Нестационарный теплообмен между породами и рудничным воздухом при граничных условиях третьего род, осложненных влагообменом // Изв. вузов. Горный журнал. 1984. - № 12. -С. 43-48.

162. Стукало В.А., Гущин A.M. Расчет коэффициентов нестационарного теплообмена выработок при наличии испарения влаги // Изв. вузов. Горный журнал. 1985. - № 2. - С. 35-40.

163. Сухан Л., Байер М. Термодинамика рудничной атмосферы. М.: Недра, 1978.-255с.

164. Теория тепломассообмена / Под ред. А.И.Леонтьева. М.: Высшая школа, 1979.-495с.

165. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник / Под ред. В.А.Григорьева, В.М.Зорина. М.: Энергоиздат, 1982. - 512с.

166. Теплопередача в двухфазном потоке / Под ред. Д.Баттерворса, Г.Хьюитта. М.: Энергия, 1980. - 328с.

167. Терехов В.И., Терехов В.В., Шаров К.А. Тепло- и массообмен при конденсации водяного пара из влажного воздуха // ИФЖ. 1998. - 71, № 5. - С. 788-794.

168. Терехов В.И. Тепломассообмен на проницаемых поверхностях при наличии фазовых и химических превращений // Препр. АН СССР: СО Институт теплофизики. 1990. - № 222. - 38с.

169. Технология подземной разработки калийных руд / В.Г.Зильбершмидт, К.Г.Синопальников, Г.Д.Полянина и др. М.: Недра, 1977. -287с.

170. Тихонов А.Н., Самарский A.A. Уравнения математической физики. М.: Изд-во МГУ, 1999. - 798с.

171. Тихонович З.А. Изучение гигроскопических свойств минеральных солей и удобрений: Автор, дис. канд. хим. наук. М.,1973. - 18с.

172. Тян Р.Б., Потемкин В .Я. Управление проветриванием шахт. Киев: Наукова думка, 1977. - 204с.

173. Ушаков В.К. Математическое моделирование надежности и эффективности шахтных вентиляционных систем. М.: Изд-во МГГУ, 1999. -181с.

174. Ушаков К.З. Аэромеханика вентиляционных потоков в горных выработках. М.: Недра, 1975. - 168с.

175. Ушаков К.З., Бурчаков A.C., Медведев И.И. Рудничная аэрология. М.: Недра, 1975.-440с.

176. Файнбург Г.З. Методы математического моделирования процессов теп-ломассопереноса в вентиляционных сетях шахт и рудников // Разработка соляных месторождений: сб. науч. тр. Пермь: Изд-во ППИ, 1992. - № 1. -С. 80-86.

177. Фарлоу С. Уравнения с частными производными для научных работников и инженеров. М.: Мир, 1985. - 384с.

178. Фомин В.JI. Механика континуума для инженеров. Л.: Изд-вло ЛГУ, 1975.- 116с.

179. Харев A.A. Местные сопротивления шахтных вентиляционных сетей. — М.: Углетехиздат, 1954. 246с.

180. Хинце И.О. Турбулентность. — М.: Гос. изд-во физ.-мат. литер., 1963. -689с.

181. Хохолов Ю.А. Физико техническое обоснование теплового режима горных выработок криолитозоны: Автореф. дис. докт. техн. наук. — Якутск - Москва, 2006. - 34с.

182. Хохолов Ю.А. Совместное решение задач воздухораспределения и теплового режима в сети горных выработок криолитозоны // Горн, инф.-анал. бюлл. 2003. - № 7. - С. 70-73.

183. Хохолов Ю.А., Иудин М.М. Прогноз температурного режима горных пород вокруг вертикального ствола рудника «Интернациональный» // Горн, инф.-анал. бюлл. 2008. - № 5. - С. 206-211.

184. Хохолов Ю.А. Расчет температуры и воздухораспределения в сети горных выработок рудника «Айхал» // Наука и образование. — 2005. № 1. -С. 25-28.

185. Цой П.В. Методы расчета задач тепломассопереноса. М.: Энергоатом-издат, 1984. -416с.

186. Цой А.Д. Исследование процессов конденсации водяного пара в конденсационной трубе с воздушным охлаждением / А.Д. Цой, А.П. Солодов, A.B. Клевцов, В.А. Пронин, A.M. Романенко // Пром. энергетика. 2000. -№ 8. - С. 17-24.

187. Черняк В.П. Тепловые расчеты подземных сооружений. Киев: Наукова думка, 1993.- 199с.

188. Черняк В.П., Киреев В.А., Полубинский A.C. Нестационарный тепло-массоперенос в разрушаемых массивах горных пород. Киев: Наукова думка, 1992.-224с.

189. Черпаков П.В. Теория регулярного теплообмена. М.: Энергия, 1975. -224с.

190. Чистяков В.К., Чугунов В.А. Математическое моделирование процессов тепломассопереноса при бурении скважин. Л.: ЛГИ, 1988. - 108с.

191. Шайхлисламова И.А. Экспериментальные исследования тепловлажно-стных параметров горных выработокглубоких шахт // Горн, инф.-анал. бюлл. 2004. - № 10. - С. 91-93.

192. Шемаханов М.М. Основы термодинамики и кондиционирования рудничной атмосферы. М.: Недра, 1974. - 208с.

193. Шерстов В.А. Выбор рациональных режимов эксплуатации вентиляционных скважин высокомеханизированных круглогодичных россыпных шахт Заполярья / В.А. Шерстов, В.В. Киселев, Ю.А. Хохолов, М.В. Кай-монов // Горн, инф.-анал. бюлл. 2003. - № 7. - С. 61-64.

194. Шерстов В.А., Киселев В.В., Ушницкий И.М. Состояние изученности теплового режима россыпных шахт Севера и пути его регулирования // Горн, инф.-анал. бюлл. 2006. - выпуск «Якутия», № 4. - С. 264-280.

195. Шец Дж. Турбулентное течение. Процессы вдува и перемешивания. М.: Мир, 1984.-247с.

196. Шкадов В.Я., Запрянов З.Д. Течения вязкой жидкости. М.: МГУ, 1984. - 200с.

197. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974. - 712с.

198. Шувалов Ю.В. Регулирование теплового режима шахт и рудников Севера. Л.: Изд-во ЛГИ, 1988. - 196с.

199. Шувалов Ю.В., Галкин А.Ф. Теория и практика оптимального управления тепловым режимом подземных сооружений криолитозоны // Горн, инф.-анал. бюлл. 2008. - № 9. - С. 57-63.

200. Шувалов Ю.В., Галкин А.Ф. Теоретические основы расчета горнотехнических систем регулирования теплового режима // Записки Горного института. 2007. - Т. 172. - С. 138-142.

201. Щербань А.О., Кремнев О.А. Научные основы расчета и регулирования теплового режима глубоких шахт. Т.1. Научные основы теплового расчета глубоких шахт. Киев: Изд-во АН УССР, 1959. - 430с.

202. Щербань А.Н., Кремнев О.А., Журавленко В.Я. Руководство по регулированию теплового режима шахт. — М.: Недра, 1977. 359с.

203. Энкашев М.Н. Решение однофазной объединенной задачи теплопроводности для горной выработки методом интегральных соотношений // Физические процессы горного производства: всес. межвуз. сб. JL: Изд-во ЛГИ, 1978. - Вып.5. - С. 76-82.

204. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М.: Наука, 1985. -512 с.

205. Яковенко А.К., Аверин Г.В. Исследование некоторых характеристик турбулентных потоков в горных выработках // ФТПРПИ. 1986. - № 4.- С. 94-98.

206. Brauner N., Moalem D., Meyerson H. Coupled heat condensation and mass absorbption comparable concentrations of absorbate and absorbent // Int. J. Heat and Mass Transfer. 1989. - 32, № 10. - P. 1897-1906.

207. Branny M. Numeryczna symulacja procesu wentylacji w wyrobiskach sle-pych // Gor. i geoinz. 2005. - 29, № 1. - P. 9-20.

208. Carslaw H.S., Jaeger J.C. Conduction of Heat in Solids. Oxford: Clarendon Press, 1959.-450p.

209. Dziurzynski W., Krawczyk J. Unsteady flow of gases in a mine ventilation network a numerical simulation // Arch. Mining Sci. - 2001. - 46, № 2. - P. 119-137.

210. Drenda J. Metody poprawy warunkow klimatycznych zwiazane ze wzrostem zagrozenia cieplnego w kopalniach // Gosp.surow. miner. 2008. - 24, № 1, 2.-P. 215-220.

211. Fagri A., Chow L.C. Forced condensation in a tube with suction at the wall for microgravitational applications // Trans. ASME: J. Heat Transfer. 1988.- 110,№4A.-P. 982-985.

212. Hall A.E., Gangel M.K., Stewart S.B.V. Atmospheric fog in Canadian mines // CIM Bull. 1989. - 82, № 921. - P. 52-55.

213. Knechtel J. Opracowanie podstaw schematu temperaturowego kopalnianej sieci wentylacyjnej i jego zastosovanie do oceny i zwalczania zagrozenia kli-matycznego w kopalni glebokiej // Pr. nauk. GIG. Gor. i srod. 2005. - № 1. -P. 17-31.

214. Knechtel J. Prognozovanie przyrostu stopnia zawilzenia powietrza w chodni-kach z odstawa urobku // Pr. nauk. GIG. Gor. i srod. 2008. - № 1. - P. 7385.

215. Knothe S., Nowak B., Szlazak M. Wplyw wilgotnosci na przeptyw powietrza w glebokicii szybach wentylacyjnych // Arch. Gorn. 1986. - 31, № 2. - P. 289-303.

216. Liao Y., Vierow K.A. Generalized diffusion layer model for condensation of vapour with noncondensable gases // Trans. ASME. J. Heat Transfer. 2007. -№ 8 (129). - P.988 - 994.

217. Mack M.G., Starfield A.M. The computation of heat loads in mine airways using the concept of equivalent wetness // Mine Vent. Proc. 2nd US Mine Vent. Symp. Boston, 23-25 Sept., 1985. - P. 421-427.

218. No H.C., Park H.S. Non — iterative condensation modelling for steam condensation with non-condensable gas in a vertical tube // Int. J. Heat and Mass Transfer. 2002. - 45, № 4. - P. 845-854.

219. Owen R.G., Lee W.C. Some recent developments in condensation theory // Chemical Engineering Research and Desing. 1983. - 61, № 6. - P. 335-361.

220. Panday P.K. Two — dimensional turbulent film condensation of vapours flowing inside a vertical tube and between parallel plates: a numerical approach // Int. J. Refrig. 2003. - 26, № 4. - P. 492-503.

221. Пат. №6443714 США, МПК {7} F 04 В 17/00. Methods and apparatus for preventing moisture in fun motor housings / Hollenbeck Robert Keith, Grimm Games Everett; General Electric Co. № 09/596992; заявл. 20. 06. 2000; опубл. 03.09.2002; НПК 417/423.1.

222. Pong L., Mases G.A. Vapour condensation in the presence of a noncondensa-ble gas // Phys. Fluids. 1986. - 29, № 6. - P. 1796-1804.

223. Starfield A.M., Bleloch A.L. A new method for the computation of heat and moisture transfer in a partly wet airway // Afr. Inst. Mining and Met. 1983. - № 11-12.-P.263 -269.

224. Szlazak N., Obracaj D., Borowski M. Methods for controlling temperature hazard in Polish coal ines // Arch. Mining Sci. 2008. - 53, № 4. - P. 497510.

225. Suzuki K., Hagiwara Y., Izumi H. A numerical study of forced convective filmwise condensation in a vertical tube // ISME Int. J., Ser. 2. - 1990. - 33, № l.-P. 134-140.

Информация о работе

Дударь, Елена Сергеевна
кандидата технических наук
Тула, 2010
ВАК 25.00.20

Диссертация

Исследование процессов тепломассопереноса в калийных рудниках и конденсации влаги в шахтной вентиляционной сети - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы