СИНЕРГЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ТЕКТОНИЧЕСКИ НАРУШЕННЫХ УГЛЯХ
Отклонение термодинамической системы уголь - вмещающие породы от состояния равновесия под действием потоков энергии и вещества образует открытую неравновесную диссипативную систему. Основу синергетической модели термодинамических неравновесных процессов составляет полная система уравнений [1,2]:
- уравнения неразрывности:
- уравнение энергии
(3)
Полученная система уравнений (1), (2), (3) является замкнутой и представляет собой полную систему уравнений термодинамически неравновесных процессов [3]. В рамках построенной модели рассмотрим движение высокодисперсных компонентов в газовом потоке тектонически нарушенных угольных пластов. Будем предполагать, что основное сопротивление относительному движению газа обусловлено его взаимодействием со взвешенными частицами, т.е. диссипация энергии «фильтрующегося» газа за счет его взаимодействия со взвешенными частицами значительно выше диссипации энергии, обусловленной градиентами усредненных по «каналам» между частицами профилей скоростей. При принятых допущениях система уравнений термодинамически неравновесных процессов одномерного нестационарного движения газовзвесей может быть представлена в виде [3]
, (4)
, (5)
, (6)
, (7)
, (8)
где β и - коэффициенты, учитывающие вклад сил Архимеда и присоединенной массы в общую силу межфазового взаимодействия
; , (9)
- интенсивность контактного теплообмена между газом и частицами взвеси,
, (10)
Одной из главных задач исследования является определение насыщенности парового прострaнcтва свободными частицами в процессе фильтрации. Для решения этой задачи запишем уравнения движения (4)-(8) в безразмерных координатах, для чего введем следующие обозначения:
, , , , .
Уравнения движения и неразрывности примут вид:
, (9)
, (10)
Чтобы учесть влияние перемешивания на перенос частиц в газовом потоке, следует к вектору конвективного переноса добавить дополнительный члeн, учитывающий тензор суффозии, т.е. поток данного компонента записать в виде
, (11)
Компоненты тензора Dij в главных осях k1=D11 и k2=D22=D33 называют соответственно коэффициентами продольной и поперечной суффозий. В одномерном случае
; , (12)
и уравнение баланса (10) с учетом (12) примет вид
, (13)
Введем обобщенную переменную
, (14)
перепишем уравнение (13) в виде
, (15)
Исходя из физического смысла задачи краевые и начальные условия можно принять в виде
, , , (16)
Решение уравнения (15) при условиях (16) будет
, (17)
где ; ; ,(18)
Анализ полученного решения показывает, что через некоторое время после начала процесса в зоне турбулентной фильтрации формируются миграционные поля, зависящие от отношения расходов твердых частиц и газа, что ведет в свою очередь к снижению пористости и газопроницаемости угольных пластов.
Вековая миграция газов в тектонически нарушенную зону и кольматирование этой зоны мелкодисперсными частицами объясняют существование локальной зоны, где находится свободный газ под большим давлением.
Расчеты показывают, что в таких выбросоопасных зонах газопроницаемость уменьшается более чем в 40 раз.
Повышение давления газа в угольных пластах связано с появлением внутренней энергии газоносного блока, например, 1 м3 метана, находящийся под давлением 10 мПа, обладает энергией до 8,7 Дж/см3, что достаточно для разрушения угля до высокой степени диспергирования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Хакен Г. Синергетика: Пер. с англ.- М.: Мир, 1980.
- Пригожин И. Введение в термодинамику необратимых процессов: Пер. с англ. М., 1960.
- Г.А. Беспятов, В.Н. Вылегжанин, С.С. Золотых. Синергетика выбросоопасной горной среды. Новосибирск: «Наука», 1996.
Статья в формате PDF
232 KB...
12 04 2026 4:44:30
Статья в формате PDF
136 KB...
11 04 2026 21:24:51
Статья в формате PDF
270 KB...
10 04 2026 4:52:54
Статья в формате PDF
112 KB...
09 04 2026 11:35:32
Статья в формате PDF
286 KB...
08 04 2026 11:58:57
Изучена коагулирующая способность фторида аммония при выделении каучука из латекса СКС- 30АРК. Исследовано влияние температуры и концентрации раствора фторида аммония на полноту коагуляции. Проведена оценка свойств резиновых смесей и вулканизатов на основе каучука СКС-30 АРК, выделенного из латекса фторидом аммония.
...
07 04 2026 22:50:30
Статья в формате PDF
320 KB...
05 04 2026 6:45:18
Статья в формате PDF
113 KB...
04 04 2026 4:51:55
Статья в формате PDF
91 KB...
03 04 2026 13:33:36
Статья в формате PDF
255 KB...
02 04 2026 9:23:45
Статья в формате PDF
129 KB...
01 04 2026 22:30:41
Статья в формате PDF
274 KB...
31 03 2026 20:57:34
Статья в формате PDF
243 KB...
30 03 2026 8:31:16
Статья в формате PDF
110 KB...
28 03 2026 8:42:38
Статья в формате PDF
327 KB...
27 03 2026 6:22:15
Статья в формате PDF
126 KB...
26 03 2026 16:59:15
Статья в формате PDF
146 KB...
25 03 2026 4:33:33
Статья в формате PDF
126 KB...
24 03 2026 13:36:31
Статья в формате PDF
109 KB...
23 03 2026 19:26:20
Статья в формате PDF
116 KB...
21 03 2026 0:11:49
Статья в формате PDF
103 KB...
20 03 2026 8:29:59
Статья в формате PDF
149 KB...
17 03 2026 20:25:49
Статья в формате PDF
102 KB...
16 03 2026 11:53:37
Статья в формате PDF
141 KB...
15 03 2026 18:58:11
Изучены показатели иммунной системы у 36 пациенток с хроническим рецидивирующим кандидозным вульвовaгинитом в период обострения заболевания. Контрольную группу составили 36 здоровых женщин. Выявлен дисбаланс клеточного иммунитета при одновременном снижении функциональной активности гумopaльного звена иммунитета.
...
14 03 2026 21:47:42
Статья в формате PDF
115 KB...
13 03 2026 4:34:11
Статья в формате PDF
108 KB...
12 03 2026 16:25:19
Статья в формате PDF
121 KB...
11 03 2026 6:37:21
Статья в формате PDF
115 KB...
10 03 2026 20:49:18
Статья в формате PDF
116 KB...
09 03 2026 0:37:31
Статья в формате PDF
661 KB...
08 03 2026 15:40:59
Статья в формате PDF
102 KB...
07 03 2026 13:33:15
Обсуждаются возможности использования микроскопических почвенных водорослей при оценке качества окружающей среды. Показано, что в качестве критериев при прогнозировании антропогенной нагрузки на наземные экосистемы можно использовать изменение видового состава и численности почвенных водорослей.
...
05 03 2026 23:55:37
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
