CC BY
0
ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень / MIAB. Mining Informational and Analytical Bulletin, 2022;(11-2):114-125 ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL PAPER
удк 622.23.05:622.807 doi: 10.25018/0236_1493_2022_112_0_114
УПРАВЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНО-АДГЕЗИОННЫМ БАРЬЕРОМ ПРИ ПЫЛЕПОДАВЛЕНИИ НА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
В.Н. Макаров1, А.В. Угольников1, Н.В. Макаров1, А.М. Филатов2
1 Уральский государственный горный университет, Екатеринбург, Россия,
e-mail: [email protected]
2 АО «Северский гранитный карьер», Екатеринбург, пос. Северка, Россия
Аннотация: Обеспечение санитарно-гигиенических условий и безопасности на горных предприятиях отличается повышенной энергоемкостью, что отрицательно сказывается на их конкурентоспособности. Одно из перспективных направлений обеспечения энергоэффективности улавливания угольной пыли заключается в использовании эффекта депрессии закрученной капли жидкости. Вихревая коагуляция снижает энергию отталкивания капель вращающейся жидкости и частиц пыли в поле инерционных сил за счет разрежения в зоне их контакта, обусловленного переходом потенциальной энергии статического давления в кинетическую энергию циркуляционного движения. Уменьшение критерия Стокса при неизменном расходе жидкости приводит к достижению эффекта поглощения более мелких частиц пыли вращающимися каплями жидкости. Результаты математического моделирования управлением энергией коагуляции за счет изменения угловой скорости вращения капель жидкости верифицированы на специально спроектированном стенде с учетом критериев геометрического, кинематического и динамического подобия. Снижение порогового значения критерия Рейнольдса позволяет на 25% уменьшить потребность воды. При этом наиболее значимый результат заключается в повышении эффективности поглощения частиц пыли в диапазоне от 240-6 м до 540-7 м, с 85% до 98%, поскольку именно частицы пыли с размерами менее 240-6 м наиболее вредны для здоровья и взрывоопасны. Использование теоретических и экспериментальных исследований позволяют усовершенствовать методику проектирования гидровихревых форсунок, являющихся основным элементом пылеулавливающего оборудования, применяемого в ТЭК и при производстве строительных материалов. Ключевые слова: пылеподавление, инерционная ортокинетическая гидровихревая гете-рокоагуляция, аэродинамический, поверхностно-адгезионный, барьеры, критерии Сток-са, Рейнольдса.
Для цитирования: Макаров В. Н., Угольников А. В., Макаров Н. В., Филатов А. М. Управление поверхностно-адгезионным барьером при пылеподавлении на горных предприятиях // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2022. - J№ 11-2. - С. 114-125. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_112_0_114.
Surface adhesion barrier management in dust suppression at mining enterprises
V.N. Makarov1, A.V. Ugolnikov1, N.V. Makarov1, A.M. Filatov2
1 Ural State Mining University, Ekaterinburg, Russia, e-mail: [email protected] 2 JSC Seversky Granite Quarry, Severka, Ekaterinburg, Russia
© В.Н. Макаров, А.В. Угольников, Н.В. Макаров, А.М. Филатов. 2022.
Abstract: The effect of dust suppression at mining enterprises depends significantly on overcoming the energy barrier during the collision of liquid droplets with dust particles, and the transfer of the system «solid-liquid» into a more stable state, i.e. it is determined by the degree of coagulation and the ability of liquid droplets to capture dust particles. Under the conditions of inertial orthokinetic hydrovortex heterocoagulation and the change in the angular velocity of a liquid droplet rotation ral , one can control the critical value of Stokes number reducing the inhibitory surface adhesion barrier. The attached vortex caused by the rotation of a liquid droplet reduces the static pressure in the zone of its contact with a dust particle, thus, increasing the wetting angle up to 0m, which contributes to the reduction in aerodynamic energy barrier. The experiments verified the criterial equation of hydrovortex coagulation to be applied in order to ensure the identity of the results of simulation tests and real physical processes of dust suppression. The results of calculations and experiments using the proposed mathematical model showed high efficiency of hydrovortex heterocoagulation enabling to reduce water consumption by 25%, reduce the minimum size of absorbed particles of coal dust to 540-7 m, to increase the efficiency of dust suppression up to 99% in comparison with traditional high-pressure hy-drodedusting. The use of theoretical and experimental studies enables to improve the methods for designing hydrovortex injectors, which are the main element of dust precipitators utilized in the fuel and energy complex and in manufacturing construction materials. Key words: dust suppression, inertial orthokinetic hydrovortex heterocoagulation, aerodynamic, surface adhesive, barriers, Stokes number, Reynolds number.
For citation: Makarov V. N., Ugolnikov A. V., Makarov N. V., Filatov A. M. Surface adhesion barrier management in dust suppression at mining enterprises. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2022;(11-2):114-125. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_112_0_114.
Введение
В условиях постоянно увеличивающейся глубины разработки, добыча угля в шахтах сопровождается ухудшением санитарно-гигиенических условий, ростом взрывоопасности, снижением производительности труда, увеличением затрат на вспомогательные мероприятия, снижением конкурентоспособности горных предприятий [1 — 4]. Высокая твердость и хрупкость горных пород при подземной добыче и транспортировке угля приводит к интенсивному запылению, что в свою очередь является причиной образования взрывоопасной, запыленной воздушной среды.
Разработка эффективных систем пы-леподавления является важнейшей составной частью обеспечения санитар-
но-гигиенических норм в технологиях горного производства. Для обеспечения нормативных параметров шахтной атмосферы применяют комплекс мероприятий, устраняющих либо локализующих отрицательные факторы технологических процессов добычи угля [4, 6]. Наиболее опасными в плане обеспечения санитарно-гигиенических норм и взры-воопасности являются угольные шахты, в связи с особенностями физико-химических свойств. Кроме того, рост производительности труда, применение энергоемкости технологического оборудования способствует усугублению проблемы, повышая актуальность поиска эффективных решений [7, 9].
Одним из распространенных путей обеспечения нормативных условий в
шахтах является пылеулавливание, заключающееся в поглощении каплями жидкости частицы пыли, т.е. в агрегатировании перехода на более устойчивый энергетический уровень в процессе контакта [10 — 12]. Процесс поглощения каплей жидкости частицы пыли возможен только при энергии, достаточной для преодоления действия расклинивающих сил в процессе контакта [13, 15].
Поскольку основной момент при коагуляции заключается в механизме преодоления сил отталкивания задача управления поверхностно адгезионным барьером заключается формировании условий создания депрессии при контакте капель жидкости и частиц пыли [16]. Для обеспечения полного поглощения частиц пыли каплей жидкости необходимо воздействовать на силы поверхностного натяжения в зоне контакта за счет применения кинематики их взаимного сближения [14, 17, 18].
Постановка задачи
Возможность поглощения частицей пыли капель жидкости в процессе сближения определяется краевым углом смачивания 9 и происходит самостоятельно и исключительно только под действием внешних силовых факторов для гидрофобных частиц. Многочисленные эксперименты доказали, что гидрофильная способность твердых тел уменьшается с увеличением их дисперсности. Практически частицы 5п размером меньше 5-10-6 м, относятся к гидрофобным независимо от их состава [5, 6].
Если частица достигла поверхности капли, на прочность контакта начинают влиять адгезионные силы. Различие механизмов взаимодействия гидрофобных и гидрофильных частиц можно объяснить отличием в величине расклинивающего давления в зоне контакта. Его величина определяется природой пыли и жидкости, геометрическими парамет-
рами и связана с краевым углом смачивания 9. Возникновение расклинивающего давления объясняется образованием на них адсорбционных оболочек воздуха. Прочность этих оболочек характеризуется удельной поверхностной энергией №. Наиболее прочной адсорбционной оболочкой обладает капля, потому что ее удельная поверхностная энергия аж-г, определяемая как коэффициент поверхностного натяжения на границе раздела «жидкость — газ», во много раз больше таковой частицы пыли (а >> а ), причем размеры адсорбционных оболочек достигают величины порядка 10 молекулярных слоев газа (для воздуха £ 3,6-•10-3 мкм) [5, 11, 19].
Струи обтекающего каплю воздуха стремятся оторвать осевшую частицу пыли с поверхности капли и возвратить ее обратно в поток, если частица не погрузилась в каплю на достаточную для полной фиксации глубину [5]. Поэтому целесообразно рассмотреть влияние аэродинамических сил обтекающего потока газа на исход контактного взаимодействия частиц пыли с поверхность капли в условиях гидровихревой инерционной ортокинетической гетерокоагуляции (далее по тексту гидровихревая гетероко-агуляция). Исходя из названия исследуемого явления в статье представлена модель процесса взаимодействия двух фаз, т.е. вращающихся вокруг вектора поступательной скорости движения капли жидкости с частицей пыли однонаправ-ленно по линии вектора поступательной скорости и инерционных сил исключительно в рамках аэрогидромеханики.
В статье [10] предложена модель кинетической коагуляции частицы пыли каплей жидкости при юж = 0, разработана графическая модель гидровихревой гетерокоагуляции, при которой капля жидкости вращается с угловой скоростью юж, индуцируя в зоне контакта присоединенный вихрь.
Вращение капли жидкости позволяет в зоне контакта создавать разрежение, т.е. снижать расклинивающий эффект от действия сил поверхностного натяжения [10, 20, 21].
Поглощение частицы пыли каплей будет происходить при условии, что ее кинетическая энергия УУ больше или равна сумме энергии адгезии 1А^ад (Р (лаго адгезии) и энергии смачивания )А/ № — сила поверхностного на-
ж-г 4 ж-г г
тяжения).
Пороговую энергию полного поглощения частиц пыли каплями жидкости вокруг вектора поступательной с учетом [10] получим в виде:
П - — -р -^-ю2 (1)
п-з 2т2 32 " ж
п.з
где т — масса частиц пыли, кг; с1ж, йп — диаметр капли жидкости и частицы пыли соответственно, м; тпз — время релаксации частицы пыли, с; 51кп к — критическое значение числа Стокса; рг — плотность пыли и газа, кг/м3; сож — угловая скорость вращения капель жидкости с"1.
Следовательно, для сравнения значений аэродинамических запрещающих уровней при изменении кинематических и энергетических параметров процесса гидровихревой гетерокоагуляции достаточно анализа корреляции с изменением инерционного параметра Стокса 51кп к .
Однако, улавливание пылинок возможно также за счет их прилипания т.е. адгезии к каплям жидкости без полного поглощения пылинок каплей. При контакте частиц малых размеров и капель жидкости наблюдается быстрое растекание жидкости по твердой поверхности до образования полусферы.
Удельная энергия растекания определяет изменение свободной энергии системы: «капля жидкости — частица пыли» в процессе смачивания [5]. Удельная энергия налипания частицы пыли на каплю жидкости вдвое меньше энергии
ее полного поглощения и определена в [10] в виде:
П =5 • соб9 ,
а лгл у/—г т*
(2)
где 5 — коэффициент поверхностного натяжения на границе раздела двух сред «жидкость — газ», Дж/м2; 9щ — краевой угол смачивания на границе раздела двух сред «жидкость — газ» при гидровихревой коагуляции, рад.
Математическое моделирование
Задача заключается в построении, с учетом (1), (2), приведенных в [10], математической модели гидровихревой коагуляции в расчете на полное поглощение в условиях налипания. Удельная энергия при которой достигается налипание гидрофобных частиц и соответственно минимальный диаметр налипающих частиц пыли с учетом (1), (2) и [10] получим в виде: _2
а
8ж_г • соБ^агссс^соБв))
(р„-рг)04-Ю2
(3)
+
(4)
88 • соэб
Для преодоления энергетического адгезионного барьера и обеспечения устойчивого налипания частиц пыли на каплю жидкости необходимо соблюдение условий удержания:
Р * Р (5)
ад л 4 '
где га — сила адгезии частицы пыли с каплей жидкости, Н; — сила аэродинамического лобового сопротивления, действующего на частицу пыли, Н.
Критерий Эйлера при обтекании частицы пыли турбулентных потоков при числах Рейнольдса 1 < Яе < 104 определяется по формуле [12,17, 22]:
Еи = _^(1 + 0Д5КеГ7)> (6)
п „
где Кеоп — критерий Рейнольдса частицы пыли в момент контакта с каплей жидкости.
С учетом (6) и [11,17] силу аэродинамического лобового сопротивления, стремящуюся преодолеть силу адгезии и отрывов гидрофобных частиц пыли от капель жидкости получим в виде:
Г =-(1 + 0,15Ке°'687 1Р"^ ■п-й2.
(7)
Величина энергии адгезии гидрофобной частицы пыли в момент захвата капли жидкости пропорциональна площади адгезии и определяется с учетом (2) по
формуле:
Дйга
5 71 ,3 2
--р -й со
ж-г ^^ "г п ж
Т< 2
(8)
Тогда поверхностную силу адгезии гидрофобной частицы пыли определим по формуле: г \
--пс1\ 5
п „ л3
а>„
(9)
Полагая в уравнении (9) сож = 0 получаем выражение с1п критического диаметра частицы пыли при классической коагуляции [11,17].
С учетом (5) и (7) получим уравнения для расчета критического диаметра гидрофобной частицы пыли при котором коэффициент ее захвата соответствует коэффициенту коагуляции, т.е. наступает необратимая ее фиксация и дальнейший их переход двухфазной системы в стабильное энергетическое состояние:
п.крю
4ВРп(1 + 0,1ЪЯеГ)-{Уж-Уг)2
•ап.кр -
328
= 0
(10)
Таким образом в условиях гидровихревой гетерокоагуляции критический диаметр частицы пыли, удерживаемой силами адгезии на поверхности капли жидкости в момент захвата определяем по формуле:
й = ?
п.крОЗ
165 „
4951, €>82,7Р1(1 + 0,15Яе°о:87у(Уж-Уг)6
Я-Рг-Ю»
165
498^ 682,7р^(1 + 0,15КеГ7)-(\/ж-\<)6
(И)
71-рг-СОя
'Я2-Рг2-®!
Из анализа (11) видно, что критическим диаметром необратимой фиксации частицы пыли на поверхности капли жидкости за счет силы адгезии при гидровихревой коагуляции можно управлять изменением скорости, соотношением поступательного и вращательного движения капель жидкости.
С учетом (11) формулу для расчета критического значения критерия Стокса, соответствующего улавливанию частиц пыли диаметром йп при гидровихревой гетерокоагуляции на границе энергетического запрещающего барьера, получим в виде:
Бгк,
п.крсо
:0,27"
8 --р -аъ
ж-г ^ г п
И.
со..
(Ря-Р.)
(12)
Формулы для расчета пороговой величины критерия Стокса при гидровихревой коагуляции из условия достижения удерживающей силы адгезии на границе энергетического аэродинамического ограничения, определяется по формуле:
2
Б1к
ад.крсо
= 1,16-10"
71
32
Р,ЧЧ
Кео„(р„-Рг)
(13)
Из анализа уравнений (12) и (13) видно, что во всех диапазонах изменения числа Рейнольдса Ке0п в процессе гидровихревой гетерокоагуляции 51кад к ю < < 51кпк , что подтверждает практическую возможность уменьшения энергетической емкости гидровихревой гетерокоагуляции.
Более того в условиях гидровихревой гетерокоагуляции за счет изменения угловой скорости вращения капли жидкости сож можно управлять запрещающим поверхностным адгезионным барьером, существенно снижая его.
Экспериментальные
исследования
Механизм инерционного ортокине-тического взаимодействия капель жидкости с частицами пыли в рассматриваемом нами механизме является определяющим фактором формирования математической модели эффективности гидрооборудования в факеле высокона-порнораспыляемой жидкости в то время как влиянием остальных механизмов взаимодействия можно пренебречь. Медленно протекающие гравитационные электростатические и диффузионные механизмы обеспыливания за время релаксации тп не успевают проявить себя в существенной мере, и не в состоянии обеспечить кинетическую энергию
контактного взаимодеиствия частиц пыли и капель жидкости, даже если частица достигает поверхности капли [5].
Количественные и качественные оценки достаточного соответствия предложенных взаимосвязей аэродинамических и физических параметров позволяют идентифицировать адекватность математической модели фактическому процессу гидровихревого пылеподавле-ния [5, И].
Критерий Стокса 51кпю можно рассмотреть, как основной определяющий критерий подобия для натурального эксперимента, с помощью которого результаты, полученные на физической модели, можно перенести на группу или класс подобных систем, что указывает на причинно-следственную адекватность теоретических положений, принятых при создании математической модели гидровихревого пылеподавления, физическим явлениям, реализуемым в натурном эксперименте [5,11].
Анализ существующих представлений о свойствах дисперсных систем позволяет заключить, что эффективность пылеулавливания при гидровихревом пылеподавлении зависит в значительной степени от кинематических и динамических условий существования пылежид-костного аэрозоля. Это подтверждает основные теоретические положения о взаимосвязи физических и аэрогидродинамических факторов, действующих при гидровихревом пылеподавлении в факеле высоконапорнораспыляемой жидкости. Однако следует отметить, что подтверждение физической модели гидровихревой гетерокоагуляции пылевого аэрозоля диспергированной жидкостью носит в основном общий характер, поскольку для прямого и однозначного экспериментального определения каждого из сложных явлений взаимосвязи физико-химических и гидродинамических факторов в настоящее время на-
дежных методов и правил не существует.
Для верификации построений математической модели была создана экспериментальная установка с возможностью моделирования гидровихревой гетерокоагуляции пылевых аэрозолей с различным дисперсным составом (рис. 1).
Расход и скорость подаваемого в установку вентилятором 2 воздуха определяется с помощью расходомера 1. В результате смешения подаваемого воздуха и пыли конкретного дисперсного состава в дозаторе 3 в область гидровихревых форсунок 5 расположим на расстоянии от него, достаточного для равномерного распределения по сечению установки, поступает аэрозольная смесь заданного дисперсного состава и концентрации. Подаваемая через аэратор 4 жидкость, проходя через гидровихревые форсунки 5 интенсивно смачивая пылевые частицы, обеспечивая переход их в бункер 6. Очищенный гидровихревыми форсунками воздух поступает на фильтры 7— 9, обеспечивающие оседание на них пылевых частиц заданного номинального диаметра и дисперсии с учетом коэффициента проскока.
В частности, при проведении испытаний использовались фильтры, обеспе-
чивающие оседание частиц пыли диаметром соответственно больше: 5-10-6 м; 2,5-10-6 м; 5-10-7 м. Кинематические параметры вращающихся капель жидкости и соответственно эффективность гидровихревой гетерокоагуляции регулировались сменными соплами гидровихревых форсунок. Расход воды и ее давление определялись датчиками расхода и напора жидкости. Концентрация частиц пыли соответствующих вышеуказанным диапазонам их диаметров определялась по массе оседаемой пыли на фильтрах за заданный промежуток времени и соответствующий этому расход воздуха.
Запрещающие энергетические барьеры определялись по критическим энергетическим параметрам подаваемой жидкости в условиях практически полного оседания частиц пыли на соответствующем фильтре, т.е. при условии отсутствия процесса поглощения частиц пыли заданного диапазона размеров каплями жидкости. Для повышения качества эксперимента, снижения погрешности получаемых результатов, испытания результатов производились по разностной схеме в течение одного промежутка времени. Последовательно проводилось два эксперимента при одинаковых исходных параметрах в условиях класси-
1 - расходомер; 2 - вентилятор; 3 - дозатор нормированной пыли заданного дисперсного состава; 4 - аэратор; 5 - гидровихревые форсунки со сменными соплами; 6 - бункер; 7-9 - картриджи с фильтрами заданных минимальных диаметров улавливаемых частиц пыли
и коэффициентами проскока Рис. 1. Установка определения эффективности гидровихревой гетерокоагуляции о медианному диаметру частиц пыли
Fig. 1. An installation for determining the effectiveness of hydrovortex heterocoagulation according to the median diameter of dust particles
Рис. 2. Графики зависимости критерия Стокса от критерия Рейнольдса при различных значениях угловой скорости вращения капель жидкости: аэродинамический барьер (а); поверхностно-адгезионный барьер (б); барьер налипания (в)
Fig. 2. Suppressive energy levels of aerodynamic (а), surface adhesion (b) and coagulation (v) barriers and their critical values of Stokes number (Stkcr)
ческого и гидровихревого пылеподав-ления.
Анализ результатов исследований
На рис. 2 приведены данные расчета математической модели гидровихревого пылеулавливания.
Приведенные изолинии шж подтверждают уменьшение значений критериев Стокса и Рейнольдса для достижения полного поглощения частиц пыли каплями жидкости, поскольку с ростом угловой скорости вращения капель жидкости, их эффективные значения, т.е. величины с учетом вращения капель жидкости, увеличиваются при фиксированной расходной скорости. Данные эксперимента и расчеты по формулам (12, 13) с надежностью 0,95, дают погрешность, не превышающую 9%.
Таким образом энергия налипания частиц пыли на каплю жидкости, неизбежно приводящая к полному ее поглощению при гидровихревом улавливании, достигает часто при меньшей энергии поступательного движения, т.е. меньшей
расходной скорости, это позволяет при угловой скорости вращения капель жидкости шж = 104 с-1 снизить расход воды на 25%, повысив эффективность пылеулавливания.
Выводы
1. Управление скоростью вращения капель жидкости позволяет при фиксированной расходной скорости изменять основной инерционный критерий процесса коагуляции — критерий Стокса.
2. Увеличение угловой скорости вращения капель жидкости до 104 с-1 позволило снизить величину критериев Стокса и Рейнольдса, обеспечивающих минимально необходимую энергию поглощения в 8 и 2,5 раза соответственно по отношению к классической коагуляции.
3. Снижение порогового значения критерия Рейнольдса позволяет на 25% уменьшить потребность воды. При этом наиболее значимый результат заключается в повышении эффективности поглощения частиц пыли в диапазоне от
2-10-6 м до 540-7 м, с 85% до 98%, поскольку именно частицы пыли с размерами менее 2-10-6 м наиболее вредны для здоровья и взрывоопасны.
4. Из анализа уравнений (12) и (13) видно, что во всех диапазонах изменения
числа Рейнольдса Яе0п в процессе гидровихревой гетерокоагуляции Stk <
, г ад.кр.ю
< Stkпк ю, что подтверждает практическую возможность уменьшения энергетической емкости гидровихревой гетерокоагуляции.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Скопинцева О. В. Научное обоснование комплексного метода снижения пылевой и газовой опасностей выемочных участков угольных шахт // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2011. - № S7. - С. 315-325.
2. Мохначук И. И. Проблемы безопасности на угледобывающих предприятиях // Уголь. - 2008. - № 2. - С. 21-26.
3. Валиев Н. Г., Страданченко С. Г., Гэподов М. А., Армейсков В. Н., Масленников С. А. К концепции охраны окружающей среды угледобывающего региона // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. - 2021. - № 7. - С. 80-91.
4. Коршунов Г. И., Корнев А. В., Ерзин А. Х., Сафина А. М. Исследование особенностей взаимодействия растворов поверхностно-активных веществ с угольной пылью // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2015. - № 3. - С. 75-80.
5. Фролов А. В., Телегин В. А., Сечкерев Ю. А. Основы гидрообеспыливания // Безопасность жизнедеятельности. - 2007. - № 10. - С. 1-24.
6. Лебецки К. А., Романченко С. Б. Пылевая взрывоопасность горного производства. -М.: Горное дело, 2012. - 463 с.
7. Макаров В. Н., Макаров Н. В., Угольников А. В., Свердлов И. В. Энергоэффективная технология локализации техногенных аварий в шахтах на базе математической модели гидровихревой коагуляции // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. -2019. - № 2. - С. 118-127. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-2-118-127.
8. Пелевин А. Е., Сытых Н. А. Особенности процесса классификации в гидроциклонах при измельчении титаномагнетитовой руды // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. - 2021. - № 1. - С. 74-84. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-1-74-84.
9. Torshizi S. A. M., Benisi A. H., Durali M. Numerical optimization and manufacturing of the impeller of a centrifugal compressor by variation of splitter blades / ASME Turbo Expo 2016: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, Seoul, 2016, рр. 1-7. DOI: 10.1115/GT2016-57105.
10. Косарев Н. П., Макаров В. Н., Макаров Н. В., Угольников А. В., Лифанов А. В. Эффективная локализация взрывов угольной пыли с использованием гидровихревой коагуляции // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. - 2018. - Т. 18. - № 2. - С. 178189. DOI: 10.15593/2224-9923/2018.4.7.
11. Макаров В. Н., Угольников А. В., Матеров А. Ю., Макаров Н. В., Таугер В. М. Модификация критериального уравнения гидровихревого пылеподавления на угольных шахтах // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2019. - № 7. - С. 53-61. -DOI: 10.25018/0236-1493-2019-07-0-53-61.
12. Mao Y. F. Numerical study of correlation between the surge of centrifugal compressor and the piping system. Ph. D. Thesis. Xian Jiaotong University, Xian. 2016, 174 p.
13. Liu X., Qian J., Wang E, Zhang Z. Study of integrated vortex ventilation and dust removal system in mechanized excavation face // Proceedings of the Institution of Mechanical En-
gineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering. 2021, vol. 235, no. 1, pp. 42-51. DOI: 10.1177/0954408920936795.
14. Wu D., Yin K., Yin Q., Zhang X., Cheng J., Ge D., Zhang P. Reverse circulation drilling method based on a supersonic nozzle for dust control // Applied Sciences. 2017, vol. 7, no. 1, pp. 5-20. DOI: 10.3390/app7010005.
15. Torshizi S. A. M., Benisi A. H., Durali M. Multilevel optimization of the splitter blade profile in the impeller of a centrifugal compressor // Scientia Iranica. 2017, vol. 24, no. 2, pp. 707-714. DOI: 10.24200/sci.2017.4055.
16. Wang P. Multi-objective design of a transonic turbocharger compressor with reduced noise and increased efficiency. Ph. D. Thesis. UCL University, London, 2017. 213 р.
17. Косарев Н. П., Макаров В. Н., Угольников А. В., Макаров Н. В., Дылдин Г. П. Шахтная аэрология пылевых аэрозолей в условиях гидровихревой коагуляции // Известия Уральского государственного горного университета. - 2020. - № 4(60). - С. 155-165. DOI: 10.21440/2307-2091-2020-4-155-165.
18. Bautin S. P., Krutova I. Yu., Obukhov A. G. Twisting of a fire vortex subject to gravity and Coriolis forces // High Temperature. 2015, vol. 53, no. 6, pp. 928-930. DOI: 10.7868/ S0040364415050038.
19. Novakovskiy N. S., Bautin S. P. Numerical simulation of shock-free strong compression of 1D gas layer's // Journal of Physics: Conference Series. 2017, vol. 894, no. 1, article 012067. DOI: 10.1088/1742-6596/894/1/012067.
20. Davydov S. Y, Valiev N. G., Tauger V. M. Effect of the flow of transported bulk material on design features of a belt conveyor // Refractories and Industrial Ceramics. 2019, vol. 60, no. 1, pp. 10-13. DOI: 10.1007/s11148-019-00301-5.
21. Угольников А. В., Макаров Н. В. Применение систем автоматизации для контроля и учета показателей энергоэффективности эксплуатации компрессорного хозяйства горных предприятий // Записки Горного института. - 2019. - Т. 236. - С. 245-248. DOI: 10.31897/PMI.2019.2.245.
22. Tauger V., Valiev N., Volkov E., Simisinov D., Adas V. Remote-controlled robotic complex for underground mining // E3S Web of Conferences. 2020, vol. 177, article 03006. DOI: 10.1051/e3sconf/202017703006. ЕШ2
REFERENCES
1. Skopintseva O. V. Scientific substantiation of the integrated method of reducing the dust and gas hazards of mining sites of coal mines. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2011, no. S7, pp. 315-325. [In Russ].
2. Mokhnachuk I. I. Security Issues in Coal Mining Enterprises. Ugol'. 2008, no. 2, pp. 2126. [In Russ].
3. Valiev N. G., Stradanchenko S. G., Maslennikov S. A., Golodov M. A., Armeiskov V. N. Environmental protection of a coal-mining region. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Gornyizhurnal. 2021, no. 7, pp. 80-91. [In Russ].
4. Korshunov G. I., Kornev A. V., Erzin A. K., Safina A. M. Investigation of the features of interaction of solutions of surfactants with coal dust. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2015, no. 3, pp. 75-80. [In Russ].
5. Frolov A. V., Telegin V. A., Sechkerev Y. A. Basics of hydrodusting. Bezopasnost' zhiznedeyatelnosti. 2007, no. 10, pp. 1-24. [In Russ].
6. Lebetski K. A. Romanchenko S. B. Pylevaya vzryvoopasnost gornogo proizvodstva [Dust explosion hazard of mining production], Moscow, Gornoye delo, 2012, 463 p.
7. Makarov V. N., Makarov N. V., Ugol'nikov A.V., Sverdlov I. V. Energy-efficient technology of technogenic accidents containment in mines based on a numerically simulated model of
hydro vortex coagulation. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Gornyi zhurnal. 2019, no. 2, pp. 118-127. [In Russ]. DOI: 10.21440/0536-1028-2019-2-118-127.
8. Pelevin A. E., Sytykh N. A. The features of classification in hydrocyclones in the course of titanium magnetite ore grinding. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Gornyi zhurnal. 2021, no. 1, pp. 74-84. [In Russ]. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-1-74-84.
9. Torshizi S. A. M., Benisi A. H., Durali M. Numerical optimization and manufacturing of the impeller of a centrifugal compressor by variation of splitter blades. ASME Turbo Expo 2016: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, Seoul, 2016, pp. 1-7. DOI: 10.1115/ GT2016-57105.
10. Makarov V. N., Kosarev N. P., Makarov N. V., Ugol'nikov A. V., Lifanov A. V. Effective localization of coal dust explosions using hydro vortex coagulation. Vestnik Permskogo natsion-alnogo issledovatelskogo politehnicheskogo universiteta. Geologiya. Neftegazovoe i gornoye delo. 2018, vol. 18, no. 2, pp. 178-189. [In Russ]. DOI: 10.15593/2224-9923/2018.4.7.
11. Makarov V. N., Ugolnikov A. V., Materov A. Yu., Makarov N. V., Tauger V. M. Modified criterion equation of hydro vortex dust suppression in coal mines. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2019, no. 7, pp. 53-61. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-07-0-53-61.
12. Mao Y. F. Numerical study of correlation between the surge of centrifugal compressor and the piping system. Ph. D. Thesis. Xian Jiaotong University, Xian. 2016, 174 p.
13. Liu X., Qian J., Wang E., Zhang Z. Study of integrated vortex ventilation and dust removal system in mechanized excavation face. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering. 2021, vol. 235, no. 1, pp. 42-51. DOI: 10.1177/0954408920936795.
14. Wu D., Yin K., Yin Q., Zhang X., Cheng J., Ge D., Zhang P. Reverse circulation drilling method based on a supersonic nozzle for dust control. Applied Sciences. 2017, vol. 7, no. 1, pp. 5-20. DOI: 10.3390/app7010005.
15. Torshizi S. A. M., Benisi A. H., Durali M. Multilevel optimization of the splitter blade profile in the impeller of a centrifugal compressor. Scientia Iranica. 2017, vol. 24, no. 2, pp. 707714. DOI: 10.24200/sci.2017.4055.
16. Wang P. Multi-objective design of a transonic turbocharger compressor with reduced noise and increased efficiency. Ph. D. Thesis. UCL University, London, 2017. 213 p.
17. Kosarev N. P., Makarov V. N., Ugol'nikov A.V., Makarov N. V., Dyldin G. P. Mine aerology of dust aerosols under conditions of hydro-vortex coagulation. News of the Ural State Mining University. 2020, no. 4(60), pp. 155-165. [In Russ]. DOI: 10.21440/2307-2091-20204-155-165.
18. Bautin S. P., Krutova I. Yu., Obukhov A. G. Twisting of a fire vortex subject to gravity and Coriolis forces. High Temperature. 2015, vol. 53, no. 6, pp. 928-930. DOI: 10.7868/ S0040364415050038.
19. Novakovskiy N. S., Bautin S. P. Numerical simulation of shock-free strong compression of 1D gas layer's. Journal of Physics: Conference Series. 2017, vol. 894, no. 1, article 012067. DOI: 10.1088/1742-6596/894/1/012067.
20. Davydov S. Y., Valiev N. G., Tauger V. M. Effect of the flow of transported bulk material on design features of a belt conveyor. Refractories and Industrial Ceramics. 2019, vol. 60, no. 1, pp. 10-13. DOI: 10.1007/s11148-019-00301-5.
21. Ugolnikov A. V., Makarov N. V. Application of automation systems for monitoring and energy efficiency accounting indicators of mining enterprises compressor facility operation. Journal of Mining Institute. 2019, vol. 236, pp. 245-248. DOI: 10.31897/PMI.2019.2.245.
22. Tauger V., Valiev N., Volkov E., Simisinov D., Adas V. Remote-controlled robotic complex for underground mining. E3S Web of Conferences. 2020, vol. 177, article 03006. DOI: 10.1051/e3sconf/202017703006.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Макаров Владимир Николаевич1 - д-р техн. наук, профессор,
e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-3785-5569,
Угольников Александр Владимирович1 - канд. техн. наук,
доцент, зав. кафедрой,
e-mail: [email protected],
ORCID ID: 0000-0002-8442-4841,
Макаров Николай Владимирович1 - канд. техн. наук,
доцент, зав. кафедрой,
e-mail: [email protected],
ORCID ID: 0000-0001-7039-6272,
Филатов Александр Михайлович - начальник горного цеха, АО «Северский гранитный карьер». 1 Уральский государственный горный университет. Для контактов: Угольников А.В., e-mail: [email protected].
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
V.N. Makarov1, Dr. Sci. (Eng.), Professor, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-3785-5569, A.V. Ugolnikov1, Cand. Sci. (Eng.), Assistant Professor, Head of Chair, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-8442-4841, N.V. Makarov1, Cand. Sci. (Eng.), Assistant Professor, Head of Chair, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0001-7039-6272, A.M. Filatov, Head of Mining Department, JSC Seversky Granite Quarry, 620920, Severka, Ekaterinburg, Russia, 1 Ural State Mining University, 620144, Ekaterinburg, Russia.
Corresponding author: A.V. Ugolnikov, e-mail: [email protected].
Получена редакцией 16.06.2022; получена после рецензии 01.10.2022; принята к печати 10.10.2022. Received by the editors 16.06.2022; received after the review 01.10.2022; accepted for printing 10.10.2022.
