Комбинированные схемы проветривания

Прямоточная схема проветривания

Прямоточная схема проветривания возникает при скорости ветра на поверхности более 0,8—1 м/с и угле откоса подветренного борта карьера α ≤ 150. Схема движения воздуха. Поток воздуха, движущийся между некоторой плоскостью и земной поверхностью, достигая карьера в точке О, начинает расширяться в глубь карьера (рис. 15), вследствие чего происходит уменьшение скорости его движения. В результате над карьером образуется как бы «шапка» из частично заторможенных слоев воздуха. Аналогичная картина наблюдается и при рециркуляционной схеме.

Отмеченную особенность движение воздуха в карьере можно представить в виде схемы, показанной на рис. 16. Из неё видно, что при прямоточной схеме проветривания ветровой поток на поверхности, движущийся вдали от карьера, у верхней бровки подветренного борта карьера (точка О) изменяет своё направление, начинает расширяться в сторону карьера и омывает подветренный борт. Встретив наветренный борт карьера, поток воздуха поворачивает вверх, двигается вдоль этого борта и сужается.

Между скоростью ветра на поверхности и_в и скоростью и_о на оси Ох существует по данным МГИ соотношение:

- для прямоточной схемы проветривания и_в / и_о = 0,78,

- для рециркуляционной схемы оно изменяется от 1 на верхней бровке подветренного борта карьера до 0,48 на его нижней бровке по зависимости, близкой к экспоненциальной.

При прямоточной схеме проветривания в карьере не образуются застойные зоны сколько-нибудь значительных размеров, где могли бы накапливаться вредности. При этой схеме обычно наблюдаются лишь местные загрязнения атмосферы у источников выделения вредностей, общего загрязнения атмосферы не возникает. Условия выноса вредностей тем лучше, чем меньше угол откоса бортов карьеров, так как с его увеличением возрастает степень расширения воздушного потока и, следовательно, уменьшается скорость воздуха.

Однако, при прямоточной схеме условия проветривания подветренного и наветренного бортов не одинаковы. Подветренный борт при этой схеме всегда проветривается чистым воздухом, поступающим с поверхности. Наветренный воздухом, омывший подветренный борт и дно карьера, таким образом, уже содержащим определенное количество вредностей.

2. Рециркуляционная схема проветривания

Рециркуляционная схема проветривания возникает при скорости ветра на поверхности более 0,8— 1 м/с и углах откоса подветренного борта карьера более 15°.

Вследствие резкого изменения направления твердой границы ветрового потока в точке О (см. рис. 17) и значительных сил инерции его в этой точке происходит отрыв потока от твердой границы. В результате этого воздух в пространстве карьера движется в виде плоскопараллельной свободной струи. Выше этой границы скорость воздуха равна скорости ветра на поверхности и_ъ. Свободная струя при достижении в точке В наветренного борта разделяется на две части. Первая (верхняя) ее часть, двигаясь вдоль уступов вверх, выходит на поверхность. Вторая (нижняя) — поворачивает вниз и, двигаясь в направлении, противоположном первоначальному, образует также свободную струю, называемую струей II рода.

Следовательно, при рециркуляционной схеме проветривания в карьере имеются две зоны с различным характером движения в них:

- зона спутного потока, направление движения в которой совпадает с направлением ветра,

- зона обратного потока, направление движения воздуха в которой противоположно направлению ветра. Из зоны обратного потока воздух, поворачивая вверх, вновь поступает в зону спутного потока.

Между этими двумя зонами имеются участки с порывистым движением воздуха самых различных направлений. В зоне воздушного потока с глубиной карьера скорости уменьшаются. На границе струй продольные скорости равны нулю, а поперечные - отличны от нуля. В зоне обратного потока (свободная струя II рода) наблюдается обратная зависимость: скорости воздуха с глубиной возрастают, достигая максимума у поверхности карьера.

Реальная геометрия карьеров может значительно отличаться от идеальной, возможны случаи, когда одна часть карьера проветривается по прямоточной схеме, а другая - по рециркуляционной. Например, при больших размерах карьеров в направлении ветра возможна рециркуляционно-прямоточная схема проветривания (см. рис. 16 и 17), а при переменном угле подветренного борта карьера возможна прямоточно-рециркуляционная схема проветривания (рис. 18).

Возможны и другие комбинации рассмотренных ранее схем.

Дата добавления: 2014-01-20