ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ СВЕРХЗВУКОВЫХ ГАЗОВЫХ СТРУЙ ПРИ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

Авторы

  • Амина Букаева НАО Каспийский университет технологии и инжиниринга им.Ш.Есенова
  • Гульмира Булекбаева НАО Каспийский университет технологии и инжиниринга им.Ш.Есенова
  • Айман Бекенова НАО Каспийский университет технологии и инжиниринга им.Ш.Есенова
  • Гульмира Билашова НАО Каспийский университет технологии и инжиниринга им.Ш.Есенова

Ключевые слова:

ключевое слово, сверхзвуковые струи, внутрикамерное давление, теплоносититель, огнеструйное разрушение, горные породы

Аннотация

В статье рассмотрены особенности видов теплообмена при использовании сверхзвуковых газовых струй при термическом разрушения горных пород. Также, приведены основные термодинамические параметры высокоинтенсивного газового теплоносителя при торможении его о поверхность разрушаемой горной породы - коэффициент теплоотдачи от струи к породе, эффективная температура теплоносителя в непосредственной близости у поверхности породы и удельный тепловой ноток. Для математического описания процесса хрупкого термического, разрушения горных пород, что имеет место при огневом бурении шпуров и скважин, расширении скважин, резании и обработке блоков горных пород, необходимо правильно выбрать геометрическую и тепловую модели. Представлена модель и расчет параметров газовой струй с породой. В качестве модели процесса принято упругое полупространство со свойствами горной породы и внешняя высокотемпературная среда с некоторым законом распределения температуры на поверхности нагрева. Теплообмен внешней высокотемпературной среды с упругим полупространством происходит по закону конвекции. Так как интенсивность теплообмена зависит от массовой скорости теплоносителя, то максимальные теплопередающие параметры от струи к породе будут в окрестности центральной точки пятна растекания струи при ее торможении о поверхность породы. По мере удаления от центра толщина пограничного слоя увеличивается, что является дополнительным сопротивлением, препятствующим теплообмену теплоносителя с породой. В связи с этим теплопередающие параметры теплоносителя будут умень¬шаться. Критерием для выбора оптимального угла встречи струи с породой при ее резании и обработке является общее количество тепла, поступа¬ющего в единицу времени в нагреваемую поверхность. Для определения оптимального угла необходимо изучены характер распре¬деления теплопередающих параметров струи по пятну ее растекания при условии, что расстояние среза сопла до обрабатываемой поверхности по превышает длины начального участка струи (при резании и обработке горных пород на практике это условие выполняется). Распределение эффективной температуры струи и удельного теплового потока зависит от расстояния среза сопла до нагреваемой поверхности и по ра¬диусу пятна растекания при ортогональной встрече довольно. Параметры теплообмена высокотемпературной газовой струи зависят от угла ее встречи с породой. При ортогональной встрече в центральной части пятна растекания параметры теплообмена максимальны и резко понижаются по мере удаления от центра. Описано напряженно-деформированное состояние породы под действием теплового потока газовой струй.

Биографии авторов

Амина Букаева, НАО Каспийский университет технологии и инжиниринга им.Ш.Есенова

PhD, ассистент  профессора,  Актау, Казахстан, amina_bukaeva@mail.ru

Гульмира Булекбаева, НАО Каспийский университет технологии и инжиниринга им.Ш.Есенова

PhD, заведующий кафедры Машиностроения, Актау, Казахстан, mira_gul@mail.ru

Айман Бекенова, НАО Каспийский университет технологии и инжиниринга им.Ш.Есенова

магистр, ассистент  профессора, Актау, Казахстан, bekenova68@mail.ru

Гульмира Билашова, НАО Каспийский университет технологии и инжиниринга им.Ш.Есенова

магистр, ассистент  профессора, Актау, Казахстан, ms.bilashova@mail.ru

Библиографические ссылки

[1] Поветкин В.В., Керимжанова М.Ф., Букаева А.З. Применение сверхзвуковых термоинструментов при ремонте трубопроводов // Сборник трудов XXIII международной научно-технической конференции «Машиностроение и техносфера XXI века». – Донецк: МСМ, 2016. - Т. 2. – С.84-89.

[2] Дмитриев А.П., Гончаров С.А., Германович Л.Н. Термическое разрушение горных пород. М., «Недра», 1990. 255 с.

[3] Першин А.П. Экспериментальное исследование тепловых параметров газовых струй горелок для термической разработки горных пород. Автореферат на соискание ученый степени кандидата технических наук. М., 1963. 21 с. (ИГД).

[4] Добровольский Г.Н. Исследование процесса термического бурения взрывных скважин на карьерах. Автореферат на соискание ученый степени кандидата технических наук М., 1967. 15. (МГИ).

[5] Коваленко А.Д. Основы термоупругости. Киев, «Наукова думка», 1970. 424 с. (АН УССР, Институт механики).

[6] Янтовский Е.И. Потоки энергии и эксергии. – М.: Наука, 1988. – 144 с.

[7] Yerlik Nurymov, Amina Bukayeva, Algazy Zhauyt, Vitaly Povetkin, Yerlan Askarov. Study of thermal stonecutting tools // Journal of Vibroengineering Procedia. – Latvia, 2016. - Vol. 8. - P. 22-27.

[8] Поветкин В.В., Нурымов Е.К., Букаева А.З., Серменов А.И. Совершенствование огнеструйного способа резки горных пород при добыче блочного камня из гранитов // Журнал «Поиск», - Алматы, 2017. - №1(1). - С. 176-182.

[9] V.Povetkin, A. Bukayeva, Y.Nurumov, A. Khandozhko. Theoretical basics of flame-jet rock destruction //Vestnik KazNRTU, Vol. 2(120), 2017. p. 109-115.

[10] Povetkin V.V., Khandozhko A.V., Bukayeva A.Z., Nurymov Y.K. Study of the application high-velocity thermal spraying tools used in technological processes and production // News of the academy of sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of geology and technical sciences. - Almaty, 2017. - №5. - P.190-201.

Опубликован

03.05.2022

Как цитировать

Букаева, А., Булекбаева, Г., Бекенова, А., & Билашова, Г. (2022). ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ СВЕРХЗВУКОВЫХ ГАЗОВЫХ СТРУЙ ПРИ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД. Вестник КазАТК, 121(2). извлечено от https://vestnik.alt.edu.kz/index.php/journal/article/view/458

Выпуск

Раздел

Автоматика, телемеханика, связь, электроэнергетика, информационные системы