Характеристика эродируемых частиц

 

Предельный (максимальный) размер эродируемых частиц dmax, мм, определяется по средней скорости ветра в пылеопасный период U'ср, м/с, и по агрегатной плотности пылевых частиц ρп=2,85 г/см3. Принимаем U'ср=5,5 м/с. При U'ср=5,5 м/с и ρп=2,85 г/см3 значение dmax определено по рисунку 4 [8]: dmax=240 мм.

 

 

Средневзвешенный размер dпср, мм, эродируемых частиц в пылящем слое (при dп<dmax) определяется по формуле

 

dпср=Σ(dпа)i/Σаi, (2.1)

 

где i – количество градаций размера частиц;

а – весовая доля соответствующей градации.

Подставляя данные в формулу (2.1), получим

 

dпср=[((1+0,5)/2)*0,002+((0,5+0,125)/2)*0,08+((0,25+0,125)/2)*0,18+

+((0,125+0,063)/2)*0,18+((0,063+0,04)/2)*0,3+((0,04*0,258)/(18+18+30+25,8)= 0,10194мм.

 

Граничный размер эродируемых частиц, разделяющий сальтирующие и витающие частицы, dгр, мм, определяется по агрегатной плотности пылевых частиц ρп, г/см3. При ρп=2,85 г/см3 значение dгр определено по рисунку 3 [8]: dгр=0,0285 мм.

 

 

Пороговая динамическая скорость ветрового потока для средневзвешенного размера эродируемых частиц в слое U*t, м/с, определяется по формуле

 

U*t=0,1(σgdпср)0,5, (2.2)

 

где g=9,81 м/с2 – ускорение силы тяжести;

σ=ρп/ρв;

ρп=2850 кг/м3 – агрегатная плотность пылевых частиц;

ρв=1,18 кг/м3 – плотность воздуха;

σ=2850/1,18=2415,25.

Подставляя данные в формулу (2.2), получим

 

U*t=0,1(2415,25·9,81·0,10194·10-3)0,5=0,49 м/с.

 

Доля витающих частиц в общей массе эродируемого золового материала (dп<dmax) nвит, доли единицы, определяется по формуле

 

nвит=Σadгр-0/(1-a>=dmax). (2.3)

 

Подставляя данные в формулу (2.3), получим nвит=0,258/[1-(0,08+0,002)]=0,28.

Доля сальтирующих частиц в общей массе эродируемого золового материала (dп<dmax) nсал, доли единицы, определяется по формуле

 

nсал=Σadmax-dгр/(1-a>=dmax). (2.4)

 

Подставляя данные в формулу (2.4), получим

 

nсал=(0,18+0,18+0,3)/[1-(0,08+0,002]=0,72.

 

Характеристика ветрового режима

 

Скорость ветра на уровне флюгера Uкр, м/с, соответствующая U*t (началу пыления поверхностного слоя), определяется по формуле

 

Uкр=U*t[2,5ln(Z/dпср)+8,5], (2.5)

 

где Z=10 м – высота установки флюгера.

Подставляя данные в формулу (2.5), получим

 

Uкр=0,49[2,5ln(10/0,10194·10-3)+8,5]=15,42 м/с.

 

Среднегодовая скорость ветра на уровне флюгера в пылеопасном ветровом режиме (U>Uкр) Uср, м/с, определяется по формуле

 

Uср=Σ(UP)i/ΣPi, (2.6)

 

где i – количество градаций скорости в диапазоне от Uкр до Umax;

U – средняя скорость ветра в пределах градации;

Р – доля соответствующей градации.

Подставляя эти данные в формулу (2.6), получим

 

Uср=(4,5·19+6,5·6+8,5·2+10,5·0,4+12,5·0,1+14,5·0,04+16,5·0,02+19·0,001)/(19+6+2+0,4+0,1+0,04+0,02+0,001)=15,37 м/с.

 

Так как расхождение между U'ср и Uср не превышает 0,2 м/с, то пересчет не требуется.

Относительная продолжительность ветрового режима (U>Uкр), способствующего выдуванию золовых частиц, τ'Uп, определяется по формуле

 

τ'Uп=ΣPi/100. (2.7)

 

Подставляя данные в формулу (2.7), получим

 

τ'Uп=(19+6+2+0,4+0,1+0,04+0,02+0,001)/100=0,28.

 

Динамическая скорость потока U*, соответствующая Uср, м/с, определяется по формуле

 

U*=Uср/[2,5ln(Z/dпср)+8,5]. (2.8)

 

Подставляя данные в формулу (2.8), получим

 

U*=5,37/[2,5ln(10/0,10194·10-3)+8,5]=0,168 м/с.