Горная энциклопедия - диффузия

(от лат. diffusio распространение, растекание, рассеивание * a. diffusion; н. Diffusion; ф. diffusion; и. difusion) перенос вещества, обусловленный выравниванием его концентрации в первоначально неоднородной системе. Д. одна из стадий многочисл. технол. процессов (адсорбции, сушки, экстрагирования и др.). Д. имеет место в газах, жидкостях и твёрдых телах. Механизм Д. в этих веществах существенно различен. Д. происходит вследствие теплового движения атомов, молекул (т.н. молекулярная Д.) или более крупных частиц вещества. Диффундировать могут как частицы посторонних веществ (примесей), неравномерно распределённых в к.-л. среде, так и частицы самого вещества среды. В последнем случае процесс сводится к направленному движению частиц вследствие хаотич. теплового движения и наз. самодиффузией. Д. может возникать также при наличии градиента темп-ры в объёме тела (термодиффузия), градиента давления или под действием гравитац. поля (бародиффузия). Воздействие внеш. электрич. поля вызывает перенос заряженных частиц (электродиффузию). В движущейся среде может возникать конвективная Д., при вихревом движении газа или жидкоститурбулентная Д.

Д. имеет особое значение в шахтах, где она способствует равномерному распределению вредных газов в атмосфере горн. выработок, предупреждению их опасных скоплений. В неподвижном воздухе имеет место собственно молекулярная Д. (в непроветриваемых выработках и выработанном пространстве, при нарушении вентиляции); в ламинарном воздушном потоке она совмещается с конвективным переносом. Интенсивность молекулярной Д. в шахтах обычно ниже скорости газовыделения в выработке, что при отсутствии др. видов газопереноса (кроме молекулярного) приводит к образованию скоплений газов у мест их выделения. Коэфф. молекулярной Д. Dm не зависит от направления Д. (зависит от свойств диффундирующих газов). Для Д. метана в воздухе Dm=0,196 см2/с, углекислого газа 0,142 с м2/с.

Перенос вещества при турбулентной (вихревой) Д. осуществляется в результате хаотич. движения вихрей разл. размера. Интенсивность этого вида Д. в шахтах в сотни раз больше молекулярной. Турбулентная Д. всегда проявляется совместно с молекулярной, а в проветриваемых выработках также и с конвективным переносом. Турбулентная Д. осн. фактор выравнивания концентрации выделяющегося газа в поперечном сечении выработки. Высокая её интенсивность необходимое условие создания безопасных аэрологии, условий в шахтах; обеспечивается турбулентным режимом движения воздуха в выработках, ограничением миним. скорости его движения. Интенсивность турбулентной Д. может снижаться при выделении в выработку активных газов, в результате чего возможно образование слоевых Местных скоплений газов у кровли и почвы. Коэфф. турбулентной Д. зависит от направления Д., интенсивности турбулентности, числа Ричардсона. Значения (поперечного) DT от неск. единиц до 100 см2/с.

Правилами безопасности в негазовых шахтах разрешается проветривание тупиковых выработок дл. до 10 м только за счёт Д. газов.

Литература: Ушаков К. З., Газовая динамика шахт, М., 1984.

К. З. Ушаков.