[科普中国]-排尘风速

简介

排尘风速可以借自然通风和机械通风或两者联合作用所形成的全面通风或局部通风来实现。有组织的自然通风是冶炼、轧钢、铸造和焙烧等热车间含尘空气稀释、排除有效而经济的全面通风方法，因而得到广泛采用。

矿山在生产过程中，难免产生粉尘，如凿岩、爆破、破碎、装卸矿等，都可产生大量的粉尘。对人体危害最大的是游离状态的二氧化矽粉尘，它在自然界分布很广，是引起矿工矽肺病的主要原因，其含量越高，危险越大。金属矿山的矿尘中游离二氧化矽含量是比较高的，多为30-70%，防止矽尘危害是矿山通风防尘工作的主要任务。

这说明凿岩、爆破是矿山的主要产尘工序。凿岩工作产尘是连续的，而且大部分是微细的颗粒，能长时间悬浮于空气中。凿岩作业地点一般比较多又分散，不仅产尘量比例大，也给矿山防尘工作造成困难，是矿山作业场所粉尘浓度合格率较低的工序，也是当前矿山防尘的重点。爆破工作产尘的特点是短时间内集中地产生大量矿尘，并伴有大量的炮烟，若没有有效的通凤措施，就不能保证工人的良好工作环境，也会污染和影响其他工作地区1。

坑内风流的性质风流的流态有层流和紊流两种状态，不同流态的速度分布和阻力损失各不相同。作层流运动的风流，各质点互不干扰地沿着自己的流束运动；当作紊流运动时，各质点则相互混杂、碰撞，除沿流动方向运动外还有横向运动，它们的轨迹极其复杂。

通风除尘风流要排除粉尘，首先得使粉尘悬浮在空气中，在直立巷道中，只要上升的气流对粒子的作用力和颗粒所受的重力平衡，粒子就将悬浮起来；而在水平巷道中排尘时，粉尘悬浮的机理则复杂得多，粒子重量需要和许多作用力的合力相平衡才能悬浮起来，这些作用力主要有：

(1)气流湍动时，气流中存在许多小旋涡，旋涡垂直向上的分力能帮助悬浮。

(2)粒子与存在凹凸不平的巷道壁相撞可以使颗粒的一部分水平动量转变为垂直动量。

(3)不规则形状粒子在某些迎风方位时水平运动的气流对粒子产生垂直向上的分力。

(4)呈转动状态的粒子，当粒子下部逆着气流，而上部顺着气流转动时，会产生向上的举力2。

最小排尘风速在水平巷道中，矿尘的重力和空气对矿尘的阻力，作用方向互相垂直，无直接作用。这时，要使矿尘在风流中悬浮的主要动力是紊流的脉动速度，如果风流的横向脉动速度大于矿尘的沉降速度时，则矿尘即能悬浮在风流中并能随风流运动。据有关资料介绍，紊流脉动速度约为风流平均速度的3-10%，而最小排尘风速是指能使人体最有危害的微细粉尘保持悬浮状态，并随风流运动的最小风速2。

总结通风除尘是现在矿山常用的一种除尘措施，为了使通风工艺能达到合理、经济的效果，选择合适的排尘风速是很重要的。但在理论上求最小排尘风速时，需注意以下几点：

(1)最小排尘风速公式的推导，结合了一些实验数据，简化了粉尘的受力分析。在计算过程中，由于粉尘微粒较小，把它看作是球体。

(2)排尘风速的计算公式，以不等式出现，但在实际的取值过程中，要注意粉尘的二次飞扬。实验证明，当风速大于1.5-2.0m/s时，就会出现落尘吹扬现象。

(3)排尘风速适用于一般矿山的通风除尘，但对于大于50μm的粉尘，应尽量取值使之自然降落。对于0