井巷通風(fēng)阻力

1、安徽理工大學(xué)安徽理工大學(xué)能源與安全學(xué)院能源與安全學(xué)院安全工程系安全工程系通通 風(fēng)風(fēng) 安安 全全 學(xué)學(xué)第三章第三章 井巷通風(fēng)阻力井巷通風(fēng)阻力本章主要內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 井巷斷面上風(fēng)速分布井巷斷面上風(fēng)速分布 一、風(fēng)流流動(dòng)狀態(tài)一、風(fēng)流流動(dòng)狀態(tài) 二、井巷斷面上風(fēng)速分布二、井巷斷面上風(fēng)速分布第二節(jié)第二節(jié) 摩擦阻力摩擦阻力一、摩擦阻力一、摩擦阻力二、摩擦阻力系數(shù)與摩擦風(fēng)阻二、摩擦阻力系數(shù)與摩擦風(fēng)阻三、井巷摩擦阻力計(jì)算方法三、井巷摩擦阻力計(jì)算方法第三節(jié)第三節(jié) 局部阻力局部阻力一、局部阻力及其計(jì)算一、局部阻力及其計(jì)算二、局部阻力系數(shù)和局部風(fēng)阻二、局部阻力系數(shù)和局部風(fēng)阻本章主要內(nèi)容第四節(jié)第四節(jié) 礦井總風(fēng)阻與等級(jí)孔

2、礦井總風(fēng)阻與等級(jí)孔一、井巷阻力特性一、井巷阻力特性二、礦井總風(fēng)阻二、礦井總風(fēng)阻三、礦井等級(jí)孔三、礦井等級(jí)孔第五節(jié)第五節(jié) 井巷通風(fēng)阻力測(cè)算井巷通風(fēng)阻力測(cè)算一、通風(fēng)阻力一、通風(fēng)阻力hRhR測(cè)算測(cè)算二、局部阻力測(cè)算二、局部阻力測(cè)算三、井筒阻力測(cè)算三、井筒阻力測(cè)算四、測(cè)算結(jié)果分析四、測(cè)算結(jié)果分析第六節(jié)第六節(jié) 降低礦井通風(fēng)阻力措施降低礦井通風(fēng)阻力措施 一、降低井巷摩擦阻力的措施一、降低井巷摩擦阻力的措施 二、降低局部阻力措施二、降低局部阻力措施本章主要內(nèi)容本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：本章重點(diǎn)和難點(diǎn)： 摩擦阻力和局部阻力產(chǎn)生的原因和測(cè)算摩擦阻力和局部阻力產(chǎn)生的原因和測(cè)算第三章 井巷通風(fēng)阻力 當(dāng)空氣沿井巷運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于風(fēng)

3、流的粘滯性和當(dāng)空氣沿井巷運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于風(fēng)流的粘滯性和慣性以及井巷壁面等對(duì)風(fēng)流的阻滯、擾動(dòng)作用慣性以及井巷壁面等對(duì)風(fēng)流的阻滯、擾動(dòng)作用而形成通風(fēng)阻力，它是造成風(fēng)流能量損失的原而形成通風(fēng)阻力，它是造成風(fēng)流能量損失的原因。井巷通風(fēng)阻力可分為兩類：因。井巷通風(fēng)阻力可分為兩類：摩擦阻力摩擦阻力( (也稱為也稱為沿程阻力沿程阻力) )和和局部阻力局部阻力。第一節(jié)第一節(jié) 井巷斷面上風(fēng)速分布井巷斷面上風(fēng)速分布第一節(jié) 井巷斷面上風(fēng)速分布 一、風(fēng)流流態(tài)一、風(fēng)流流態(tài)1 1、管道流、管道流層流：層流：同一流體在同一管同一流體在同一管道中流動(dòng)時(shí)，不同的流速，道中流動(dòng)時(shí)，不同的流速，會(huì)形成不同的流動(dòng)狀態(tài)。會(huì)形成不同的流動(dòng)狀

4、態(tài)。當(dāng)流速較低時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)當(dāng)流速較低時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)互不混雜，沿著與管軸平互不混雜，沿著與管軸平行的方向作層狀運(yùn)動(dòng)，稱行的方向作層狀運(yùn)動(dòng)，稱為為層流層流( (或滯流或滯流) )。第一節(jié) 井巷斷面上風(fēng)速分布 紊流：紊流：當(dāng)流速較大時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度在大小和當(dāng)流速較大時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度在大小和方向上都隨時(shí)發(fā)生變化，成為互相混雜的紊亂流動(dòng)，方向上都隨時(shí)發(fā)生變化，成為互相混雜的紊亂流動(dòng)，稱為稱為紊流紊流( (或湍流或湍流) )。研究層流與紊流的主要意義：研究層流與紊流的主要意義：在于兩種流態(tài)有著不同的阻力定律。在于兩種流態(tài)有著不同的阻力定律。第一節(jié) 井巷斷面上風(fēng)速分布 風(fēng)流流態(tài)判斷風(fēng)流流態(tài)判斷（）

5、雷諾數(shù)（）雷諾數(shù)Re Re 平均流速平均流速v v、管道直徑、管道直徑d d和流體的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)。和流體的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)。在實(shí)際工程計(jì)算中，通常以在實(shí)際工程計(jì)算中，通常以R Re e=2300=2300作為管道流動(dòng)流作為管道流動(dòng)流態(tài)的判定準(zhǔn)數(shù)，即：態(tài)的判定準(zhǔn)數(shù)，即： R Re e2300 2300 層流，層流， R Re e2300 2300 紊流紊流vdRe 第一節(jié) 井巷斷面上風(fēng)速分布 （）當(dāng)量直徑（）當(dāng)量直徑 對(duì)于非圓形斷面的井巷，對(duì)于非圓形斷面的井巷，ReRe數(shù)中的管道直徑數(shù)中的管道直徑d d應(yīng)以井巷斷應(yīng)以井巷斷面的當(dāng)量直徑面的當(dāng)量直徑dede來(lái)表示：來(lái)表示：非圓形斷面井巷的雷諾數(shù)非圓形斷

6、面井巷的雷諾數(shù) 對(duì)于不同形狀的井巷斷面，其周長(zhǎng)對(duì)于不同形狀的井巷斷面，其周長(zhǎng)U U與斷面積與斷面積S S的關(guān)系，的關(guān)系，可用下式表示：可用下式表示：C C斷面形狀系數(shù)：斷面形狀系數(shù)：梯形梯形C C=4.16=4.16；三心拱；三心拱C C=3.85=3.85；半圓拱；半圓拱C C=3.90=3.90。USde4UvSRe4SCU 第一節(jié) 井巷斷面上風(fēng)速分布 （3）、孔隙介質(zhì)流 在采空區(qū)和煤層等多孔介質(zhì)中風(fēng)流的流態(tài)判別準(zhǔn)數(shù)為：式中：K冒落帶滲流系數(shù)，m2；l濾流帶粗糙度系數(shù)，m。 層流，Re0.25； 紊流，Re2.5； 過(guò)渡流 0.25Re2300,3)=846152300,紊流紊流 巷道條件

7、同上，巷道條件同上，Re=2300Re=2300層流臨界風(fēng)速：層流臨界風(fēng)速： V=ReV=ReU U/4S/4S =2300 =23004.164.163 315151010-6-6/(4/(49)=0.012m/s0.159)=0.012m/s0.15lvKRe第一節(jié) 井巷斷面上風(fēng)速分布 由于煤礦中大部分巷道的斷面均大于由于煤礦中大部分巷道的斷面均大于2.5m2.5m2 2，井下巷道中的最低風(fēng)速均在井下巷道中的最低風(fēng)速均在0.25m/S0.25m/S以上，所以上，所以說(shuō)井巷中的風(fēng)流大部為以說(shuō)井巷中的風(fēng)流大部為紊流紊流，很少為，很少為層流。層流。第一節(jié) 井巷斷面上風(fēng)速分布 二、井巷斷面上風(fēng)速分

8、布二、井巷斷面上風(fēng)速分布（）紊流脈動(dòng)（）紊流脈動(dòng) 風(fēng)流中各點(diǎn)的流速、壓力等物理參數(shù)隨時(shí)間作不規(guī)則風(fēng)流中各點(diǎn)的流速、壓力等物理參數(shù)隨時(shí)間作不規(guī)則（）時(shí)均速度（）時(shí)均速度 瞬時(shí)速度瞬時(shí)速度 v vx x 隨時(shí)間隨時(shí)間的變化。其值雖然不斷變化，但的變化。其值雖然不斷變化，但在一足夠長(zhǎng)的時(shí)間段在一足夠長(zhǎng)的時(shí)間段 T T 內(nèi)，流速內(nèi)，流速 v vx x 總是圍繞著某一平總是圍繞著某一平均值上下波動(dòng)。均值上下波動(dòng)。Tvxvxt第一節(jié) 井巷斷面上風(fēng)速分布 ( (）巷道風(fēng)速分布）巷道風(fēng)速分布 由于空氣的粘性和井巷壁面摩擦影響，井巷斷面上風(fēng)速分由于空氣的粘性和井巷壁面摩擦影響，井巷斷面上風(fēng)速分布是不均勻的。布是

9、不均勻的。 層流邊層層流邊層：在貼近壁面處仍存在層流運(yùn)動(dòng)薄層，：在貼近壁面處仍存在層流運(yùn)動(dòng)薄層，即層流邊即層流邊層層。其厚度。其厚度隨隨ReRe增加而變薄，它的存在對(duì)流動(dòng)阻力、傳熱增加而變薄，它的存在對(duì)流動(dòng)阻力、傳熱和傳質(zhì)過(guò)程有較大影響。和傳質(zhì)過(guò)程有較大影響。第一節(jié) 井巷斷面上風(fēng)速分布 在層流邊層以外，從巷壁向巷道軸心方向，風(fēng)速逐漸增大，在層流邊層以外，從巷壁向巷道軸心方向，風(fēng)速逐漸增大，呈拋物線分布。呈拋物線分布。vvmaxvmax巷道剖面 3.25m/s3.02.752.502.252.0第一節(jié) 井巷斷面上風(fēng)速分布平均風(fēng)速：平均風(fēng)速： 式中：式中： 巷道通過(guò)風(fēng)量巷道通過(guò)風(fēng)量Q Q。則：。則

10、：Q QV VS S風(fēng)速分布系數(shù)風(fēng)速分布系數(shù)： 斷面上平均風(fēng)速斷面上平均風(fēng)速v v與最大風(fēng)速與最大風(fēng)速v vmaxmax的比值稱的比值稱為為風(fēng)速分布系數(shù)風(fēng)速分布系數(shù)( (速度場(chǎng)系數(shù)速度場(chǎng)系數(shù)) )，用，用K Kv v表示：表示： 巷壁愈光滑，巷壁愈光滑，K Kv v值愈大，即斷面上風(fēng)速分布值愈大，即斷面上風(fēng)速分布愈均勻。愈均勻。 砌碹巷道，砌碹巷道，K Kv v=0.8=0.80.860.86；木棚支護(hù)巷道，；木棚支護(hù)巷道，K Kv v=0.68=0.680.820.82；無(wú)支護(hù)巷道，；無(wú)支護(hù)巷道，K Kv v=0.74=0.740.810.81。SiSvSvd1SiSv dmaxvvKv 速

11、度分布不對(duì)稱速度分布不對(duì)稱最大風(fēng)速不在軸最大風(fēng)速不在軸線上！線上！ 第三章 井巷通風(fēng)阻力第二節(jié)第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力摩擦風(fēng)阻與阻力第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力 一、摩擦阻力一、摩擦阻力 風(fēng)流在井巷中作沿程流動(dòng)時(shí)，由于流體層間的摩擦和流體風(fēng)流在井巷中作沿程流動(dòng)時(shí)，由于流體層間的摩擦和流體與井巷壁面之間的摩擦所形成的阻力稱為與井巷壁面之間的摩擦所形成的阻力稱為摩擦阻力摩擦阻力( (也叫沿程也叫沿程阻力阻力) )。 由流體力學(xué)可知，無(wú)論層流還是紊流，以風(fēng)流壓能損失來(lái)由流體力學(xué)可知，無(wú)論層流還是紊流，以風(fēng)流壓能損失來(lái)反映的摩擦阻力可用下式來(lái)計(jì)算：反映的摩擦阻力可用下式來(lái)計(jì)算：PaPa 無(wú)因次系數(shù)，即摩擦阻力

12、系數(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)求得。無(wú)因次系數(shù)，即摩擦阻力系數(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)求得。 d d 圓形風(fēng)管直徑，非圓形管用當(dāng)量直徑；圓形風(fēng)管直徑，非圓形管用當(dāng)量直徑；2 2vdLhf第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力 1 1尼古拉茲實(shí)驗(yàn)?zāi)峁爬潓?shí)驗(yàn)?zāi)芰繐p失原因：能量損失原因：內(nèi)因內(nèi)因：取決于粘滯力和慣性力的比值，用雷諾數(shù)：取決于粘滯力和慣性力的比值，用雷諾數(shù)ReRe來(lái)衡量；來(lái)衡量；外因：外因：是固體壁面對(duì)流體流動(dòng)的阻礙作用，與管道長(zhǎng)度、斷面是固體壁面對(duì)流體流動(dòng)的阻礙作用，與管道長(zhǎng)度、斷面形狀及大小、壁面粗糙度有關(guān)。壁面粗糙度的影響通過(guò)形狀及大小、壁面粗糙度有關(guān)。壁面粗糙度的影響通過(guò)值來(lái)值來(lái)反映。反映。絕對(duì)糙度：絕對(duì)糙度：砂粒的直徑

13、砂粒的直徑就是管壁凸起的高度，就是管壁凸起的高度，相對(duì)糙度：相對(duì)糙度：絕對(duì)糙度絕對(duì)糙度與管道半徑與管道半徑r r的比值的比值/r /r 第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力 1 1尼古拉茲實(shí)驗(yàn)?zāi)峁爬潓?shí)驗(yàn) 1932193219331933年間，尼古拉茲把經(jīng)過(guò)篩分、粒徑為年間，尼古拉茲把經(jīng)過(guò)篩分、粒徑為的砂粒均的砂粒均勻粘貼于管壁。勻粘貼于管壁。 水作為流動(dòng)介質(zhì)、對(duì)水作為流動(dòng)介質(zhì)、對(duì)相對(duì)糙度相對(duì)糙度分別為分別為1/151/15、1/30.61/30.6、1/601/60、1/1261/126、1/2561/256、1/5071/507六種不同的管道進(jìn)行試驗(yàn)研究。對(duì)實(shí)驗(yàn)六種不同的管道進(jìn)行試驗(yàn)研究。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行

14、分析整理，在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上畫出數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上畫出與與ReRe的關(guān)系曲線，的關(guān)系曲線，如圖下頁(yè)所示如圖下頁(yè)所示( (書中圖書中圖3-2-1)3-2-1) 。 lg 1000lg Re第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力115r130.6r160r1126r1256r1507r2lg274.11r區(qū)區(qū)層流區(qū)層流區(qū)當(dāng)當(dāng)Re2320 (即即lgRe3.36)時(shí)時(shí),只與只與Re有有關(guān)，且關(guān)，且=64/Re。與與/r無(wú)關(guān)無(wú)關(guān);區(qū)區(qū)過(guò)渡流區(qū)過(guò)渡流區(qū)。23202320ReRe4000 4000 ( (即即3.36lg3.36lgReRe3.6)3.6)，不同的管內(nèi)，不同的管內(nèi)流體由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪?。流體由層流

15、轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪?。隨隨ReRe增大增大而增大，與而增大，與/ /r r無(wú)明顯關(guān)系。無(wú)明顯關(guān)系。區(qū)區(qū)水力光滑管區(qū)水力光滑管區(qū)。紊。紊流狀態(tài)流狀態(tài)( (ReRe4000) 4000) 與與仍然無(wú)關(guān)，只與仍然無(wú)關(guān)，只與ReRe有關(guān)有關(guān)區(qū)區(qū)紊流過(guò)渡區(qū)紊流過(guò)渡區(qū)，各，各種不同相對(duì)糙度的實(shí)驗(yàn)種不同相對(duì)糙度的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)各自分散呈一波狀曲點(diǎn)各自分散呈一波狀曲線，線，值既與值既與ReRe有關(guān)，有關(guān)，也與也與/ /r r有關(guān)有關(guān)。第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力 2 2層流摩擦阻力層流摩擦阻力 當(dāng)流體在圓形管道中作層流流動(dòng)時(shí)，從理論上可以導(dǎo)出當(dāng)流體在圓形管道中作層流流動(dòng)時(shí)，從理論上可以導(dǎo)出摩擦阻力計(jì)算式：摩擦阻力計(jì)算式： = = 可

16、得圓管層流時(shí)的沿程阻力?？傻脠A管層流時(shí)的沿程阻力。 層流摩擦阻力和平均流速的一次方成正比。層流摩擦阻力和平均流速的一次方成正比。vdLhf232VdRe 2 642vdLRehfRe64第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力 3 3、紊流摩擦阻力、紊流摩擦阻力 對(duì)于紊流運(yùn)動(dòng)，對(duì)于紊流運(yùn)動(dòng)，=f (Re=f (Re，/r)/r)，關(guān)系比較復(fù)雜。用當(dāng)量，關(guān)系比較復(fù)雜。用當(dāng)量直徑直徑 dede=4=4S S/ /U U 代替代替d d，代入阻力通式，則得到紊流狀態(tài)下井，代入阻力通式，則得到紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計(jì)算式：巷的摩擦阻力計(jì)算式：23288QSLUvSLUhf第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力 二、摩擦阻力系數(shù)與摩擦

17、風(fēng)阻二、摩擦阻力系數(shù)與摩擦風(fēng)阻1 1摩擦阻力系數(shù)摩擦阻力系數(shù) 大多數(shù)通風(fēng)井巷風(fēng)流的大多數(shù)通風(fēng)井巷風(fēng)流的ReRe值已進(jìn)入阻力平方區(qū)，值已進(jìn)入阻力平方區(qū)，值只與相值只與相對(duì)糙度有關(guān)，對(duì)于幾何尺寸和支護(hù)已定型的井巷，相對(duì)糙度一對(duì)糙度有關(guān)，對(duì)于幾何尺寸和支護(hù)已定型的井巷，相對(duì)糙度一定，則定，則可視為定值；在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣密度可視為定值；在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣密度=1.2kg/m=1.2kg/m3 3。令：令： 稱為摩擦阻力系數(shù)稱為摩擦阻力系數(shù)，單位為，單位為 kg/mkg/m3 3 或或 N.sN.s2 2/m/m4 4。82.10第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力 標(biāo)準(zhǔn)摩擦阻力系數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)摩擦阻力系數(shù)：通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和實(shí)

18、測(cè)所得的、在標(biāo)準(zhǔn)狀通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和實(shí)測(cè)所得的、在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（態(tài)（0 0=1.2kg/m=1.2kg/m3 3）條件下的井巷的摩擦阻力系數(shù)，）條件下的井巷的摩擦阻力系數(shù)，即所謂標(biāo)即所謂標(biāo)準(zhǔn)值準(zhǔn)值0 0值值，井巷中空氣密度，井巷中空氣密度1.2kg/m1.2kg/m3 3時(shí)，時(shí)，值應(yīng)修正：值應(yīng)修正：則得到紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計(jì)算式寫為：則得到紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計(jì)算式寫為：23QSLUhf第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力 系數(shù)影響因素系數(shù)影響因素 對(duì)于砌碹、錨噴巷道對(duì)于砌碹、錨噴巷道只考慮橫斷面上方向相對(duì)粗糙度；只考慮橫斷面上方向相對(duì)粗糙度；對(duì)于木棚、工字鋼、對(duì)于木棚、工字鋼、U U型棚等還要考慮縱口徑

19、型棚等還要考慮縱口徑=l/d=l/d0 0ld0工字鋼支架在巷道中流動(dòng)狀態(tài)工字鋼支架在巷道中流動(dòng)狀態(tài)隨隨變化實(shí)驗(yàn)曲線變化實(shí)驗(yàn)曲線第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力 2 2摩擦風(fēng)阻摩擦風(fēng)阻R Rf f 對(duì)于已給定的井巷，對(duì)于已給定的井巷，L L、U U、S S都為已知數(shù)，故可把上式中的都為已知數(shù)，故可把上式中的、L L、U U、S S 歸結(jié)為一個(gè)參數(shù)歸結(jié)為一個(gè)參數(shù)R Rf f ：R Rf f 稱為巷道的摩擦風(fēng)阻，其單位為：稱為巷道的摩擦風(fēng)阻，其單位為：kg/mkg/m7 7 或或 N.sN.s2 2/m/m8 8。工程單位：工程單位：kgf .skgf .s2 2/m/m8 8，或?qū)懗?，或?qū)懗蒶k, ,1N

20、.s1N.s2 2/m/m8 8= 9.8 k= 9.8 k 3SLURf第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力 R Rf ff ( ,S,U,L)f ( ,S,U,L) 。在正常條件下當(dāng)某一段井巷中的。在正常條件下當(dāng)某一段井巷中的空氣密度空氣密度一般變化不大時(shí)，可將一般變化不大時(shí)，可將R R f f 看作是反映井巷幾何特看作是反映井巷幾何特征的參數(shù)。征的參數(shù)。 則得到紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計(jì)算式寫為：則得到紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計(jì)算式寫為：此式就是完全紊流此式就是完全紊流( (進(jìn)入阻力平方區(qū)進(jìn)入阻力平方區(qū)) )下的摩擦阻力定律。下的摩擦阻力定律。 2QRhffRf與與hf區(qū)別：區(qū)別： Rf是風(fēng)流流動(dòng)是風(fēng)

21、流流動(dòng)的阻抗參數(shù)；的阻抗參數(shù)； hf是流動(dòng)過(guò)程是流動(dòng)過(guò)程能量損失。能量損失。第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力 三、井巷摩擦阻力計(jì)算方法三、井巷摩擦阻力計(jì)算方法 新建礦井新建礦井： 查表得查表得0 0計(jì)算計(jì)算 計(jì)算計(jì)算R Rf f 計(jì)算計(jì)算h hf f 計(jì)算總阻力損失計(jì)算總阻力損失選擇通風(fēng)設(shè)備選擇通風(fēng)設(shè)備 生產(chǎn)礦井：生產(chǎn)礦井：測(cè)得測(cè)得h hf f 計(jì)算計(jì)算R Rf f 計(jì)算計(jì)算 計(jì)算計(jì)算0 0 指導(dǎo)生產(chǎn)指導(dǎo)生產(chǎn)第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力 例題例題3-33-3某設(shè)計(jì)巷道為梯形斷面，某設(shè)計(jì)巷道為梯形斷面，S S=8m=8m2 2，L L=1000m=1000m，采用工字鋼棚支，采用工字鋼棚支護(hù) ， 支 架 截 面

22、 高 度護(hù) ， 支 架 截 面 高 度d d0 0= 1 4 c m= 1 4 c m ， 縱 口 徑， 縱 口 徑= 5= 5 ， 計(jì) 劃 通 過(guò) 風(fēng) 量， 計(jì) 劃 通 過(guò) 風(fēng) 量Q=1200mQ=1200m3 3/min/min，預(yù)計(jì)巷道中空氣密度，預(yù)計(jì)巷道中空氣密度=1.25kg/m=1.25kg/m3 3，求該段巷道的通，求該段巷道的通風(fēng)阻力。風(fēng)阻力。解解 根據(jù)所給的根據(jù)所給的d d0 0、S S 值，由附錄值，由附錄4 4附表附表4-44-4查得查得: : 0 0 =284.2=284.210104 40.88=0.025Ns0.88=0.025Ns2 2/m/m4 4實(shí)際摩擦阻力系

23、數(shù)實(shí)際摩擦阻力系數(shù) NsNs2 2m m4 4巷道摩擦風(fēng)阻巷道摩擦風(fēng)阻巷道摩擦阻力巷道摩擦阻力026. 02 . 125. 1025. 02 . 108/mNs 0.598877.111000026. 06 . 42333SSLSLURfPaQRhff2.239601200598.022第二節(jié) 摩擦風(fēng)阻與阻力 四、通風(fēng)阻力功耗和電耗四、通風(fēng)阻力功耗和電耗 設(shè)主要通風(fēng)機(jī)效率設(shè)主要通風(fēng)機(jī)效率=60%=60%，為了克服這段阻力，一年耗多少，為了克服這段阻力，一年耗多少度電？度電？KWQhNf97. 76 . 01000202 .239100068860.8kWh2436097. 724360 NW

24、第三章 井巷通風(fēng)阻力第三節(jié)第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力局部風(fēng)阻與阻力第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力 由于井巷斷面、方向變化以及分岔或匯合等原因，使均勻由于井巷斷面、方向變化以及分岔或匯合等原因，使均勻流動(dòng)在局部地區(qū)受到影響而破壞，從而引起風(fēng)流速度場(chǎng)分布變流動(dòng)在局部地區(qū)受到影響而破壞，從而引起風(fēng)流速度場(chǎng)分布變化和產(chǎn)生渦流等，造成風(fēng)流能量損失，這種阻力稱為化和產(chǎn)生渦流等，造成風(fēng)流能量損失，這種阻力稱為局部阻力局部阻力。 由于局部阻力所產(chǎn)生風(fēng)流速度場(chǎng)分布的變化比較復(fù)雜性，對(duì)局由于局部阻力所產(chǎn)生風(fēng)流速度場(chǎng)分布的變化比較復(fù)雜性，對(duì)局部阻力的計(jì)算一般采用經(jīng)驗(yàn)公式。部阻力的計(jì)算一般采用經(jīng)驗(yàn)公式。第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力 一

25、、局部阻力及其計(jì)算一、局部阻力及其計(jì)算 和摩擦阻力類似，局部阻力和摩擦阻力類似，局部阻力h hl l一般也用動(dòng)壓的倍數(shù)來(lái)表示：一般也用動(dòng)壓的倍數(shù)來(lái)表示： 局部阻力系數(shù)，無(wú)因次。層流局部阻力系數(shù)，無(wú)因次。層流： 計(jì)算局部阻力計(jì)算局部阻力，關(guān)鍵是局部阻力系數(shù)確定，因，關(guān)鍵是局部阻力系數(shù)確定，因v=Q/S,v=Q/S,當(dāng)當(dāng)確定后，便可用：確定后，便可用：22vhlReB222QShl第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力 幾種常見的局部阻力產(chǎn)生的類型：幾種常見的局部阻力產(chǎn)生的類型：、突變、突變 紊流通過(guò)突變部分時(shí)，由于慣性作用，出現(xiàn)主流與邊壁脫紊流通過(guò)突變部分時(shí)，由于慣性作用，出現(xiàn)主流與邊壁脫離的現(xiàn)象，在主流與邊壁

26、之間形成渦漩區(qū)，從而增加能量損離的現(xiàn)象，在主流與邊壁之間形成渦漩區(qū)，從而增加能量損失。失。第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力 、漸變、漸變 主要是由于沿流動(dòng)方向出現(xiàn)減速增壓現(xiàn)象，在邊壁附近產(chǎn)生主要是由于沿流動(dòng)方向出現(xiàn)減速增壓現(xiàn)象，在邊壁附近產(chǎn)生渦漩。因?yàn)闇u漩。因?yàn)?V hV hv v p p，壓差的作用方向與流動(dòng)方向相反，壓差的作用方向與流動(dòng)方向相反，使邊壁附近，流速本來(lái)就小，趨于使邊壁附近，流速本來(lái)就小，趨于0, 0, 在這些地方主流與邊壁在這些地方主流與邊壁面脫離，出現(xiàn)與主流相反的流動(dòng)，面渦漩。面脫離，出現(xiàn)與主流相反的流動(dòng)，面渦漩。第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力 、轉(zhuǎn)彎處、轉(zhuǎn)彎處 流體質(zhì)點(diǎn)在轉(zhuǎn)彎處受到離心力作

27、用，在外側(cè)出現(xiàn)減速增壓，流體質(zhì)點(diǎn)在轉(zhuǎn)彎處受到離心力作用，在外側(cè)出現(xiàn)減速增壓，出現(xiàn)渦漩。出現(xiàn)渦漩。、分岔與會(huì)合、分岔與會(huì)合 上述的綜合。上述的綜合。 局部阻力的產(chǎn)生主要是與渦漩區(qū)有關(guān)，渦漩區(qū)愈大，能局部阻力的產(chǎn)生主要是與渦漩區(qū)有關(guān)，渦漩區(qū)愈大，能量損失愈多，局部阻力愈大。量損失愈多，局部阻力愈大。第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力 二、局部阻力系數(shù)和局部風(fēng)阻二、局部阻力系數(shù)和局部風(fēng)阻( (一一) ) 局部阻力系數(shù)局部阻力系數(shù) 紊流局部阻力系數(shù)紊流局部阻力系數(shù)一般主要取決于局部阻力物的形狀，一般主要取決于局部阻力物的形狀，而邊壁的粗糙程度為次要因素。而邊壁的粗糙程度為次要因素。第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力 1 1突

28、然擴(kuò)大突然擴(kuò)大 或或v v1 1、v v2 2分別為小斷面和大斷面的平均流速，分別為小斷面和大斷面的平均流速，m/sm/s；S S1 1、S S2 2分別為小斷面和大斷面的面積，分別為小斷面和大斷面的面積，m m；m m空氣平均密度，空氣平均密度，kg/mkg/m3 3。 對(duì)于粗糙度較大的井巷，可進(jìn)行修正：對(duì)于粗糙度較大的井巷，可進(jìn)行修正： 2211211222122211QSvvSShl2222222222122221QSvvSShl01.01第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力 2 2突然縮小突然縮小 對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于小斷面的動(dòng)壓小斷面的動(dòng)壓，值可按下式計(jì)算：值可按下式計(jì)算： 1215 . 0SS013.0

29、1第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力 3 3逐漸擴(kuò)大逐漸擴(kuò)大 逐漸擴(kuò)大的局部阻力比突然擴(kuò)大小得多，其能量損失可認(rèn)逐漸擴(kuò)大的局部阻力比突然擴(kuò)大小得多，其能量損失可認(rèn)為由摩擦損失和擴(kuò)張損失兩部分組成。為由摩擦損失和擴(kuò)張損失兩部分組成。 當(dāng)當(dāng)2020時(shí)，漸擴(kuò)段的局部阻力系數(shù)時(shí)，漸擴(kuò)段的局部阻力系數(shù)可用下式求算：可用下式求算： 風(fēng)道的摩擦阻力系數(shù)，風(fēng)道的摩擦阻力系數(shù)，NsNs2 2/m/m4 4； n n風(fēng)道大、小斷面積之比，即風(fēng)道大、小斷面積之比，即2 21 1； 擴(kuò)張角。擴(kuò)張角。 2211sin112sinnn第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力 4 4轉(zhuǎn)彎轉(zhuǎn)彎 巷道轉(zhuǎn)彎時(shí)的局部阻力系數(shù)巷道轉(zhuǎn)彎時(shí)的局部阻力系數(shù)( (考慮粗

30、糙程度考慮粗糙程度) )可按下式計(jì)算：可按下式計(jì)算：當(dāng)巷高與巷寬之比當(dāng)巷高與巷寬之比 H H/ /b b=0.2=0.21.01.0 時(shí)，時(shí)， 當(dāng)當(dāng)H H/ /b b=1=12.52.5 時(shí)時(shí) 0 0假定邊壁完全光滑時(shí)，假定邊壁完全光滑時(shí)，9090轉(zhuǎn)彎的局部阻力系數(shù)，轉(zhuǎn)彎的局部阻力系數(shù)，其值見其值見教材表教材表3-3-13-3-1； 巷道的摩擦阻力系數(shù)，巷道的摩擦阻力系數(shù)，N.sN.s2 2/m/m4 4； 巷道轉(zhuǎn)彎角度影響系數(shù)，見巷道轉(zhuǎn)彎角度影響系數(shù)，見教材表教材表3-3-23-3-2。Hb280bH65.035.01280第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力 5 5風(fēng)流分叉與匯合風(fēng)流分叉與匯合1) 1)

31、 風(fēng)流分叉風(fēng)流分叉 典型的分叉巷道如圖所示，典型的分叉巷道如圖所示，1 12 2段的局部阻力段的局部阻力h hl l2 2和和1 13 3段的局部阻力段的局部阻力h hl l3 3分別用下式計(jì)算：分別用下式計(jì)算：233213122vvvKhl222212121cos22vvvvKhl23123第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力 2) 2) 風(fēng)流匯合風(fēng)流匯合 如圖所示，如圖所示，1 13 3段和段和2 23 3段的局部阻力段的局部阻力h hl l3 3、h hl l2 23 3分別按分別按下式計(jì)算：下式計(jì)算：233223222vvvKhl12233312131cos22vvvvKhl22321121cosc

32、osvQQvQQ第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力 ( (二二) ) 局部風(fēng)阻局部風(fēng)阻 在局部阻力計(jì)算式中，令，在局部阻力計(jì)算式中，令， 則有：則有：式中式中R Rl l稱為局部風(fēng)阻，其單位為稱為局部風(fēng)阻，其單位為N.sN.s2 2/m/m8 8或或kg/mkg/m7 7。此式表明，在紊流條件下局部阻力也與風(fēng)量的平方成正比此式表明，在紊流條件下局部阻力也與風(fēng)量的平方成正比2QRhll22lRS第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力 h hR R=h=hf f+h+hl l 一般一般H Hf f和和h hl l不易分開不易分開，對(duì)于，對(duì)于轉(zhuǎn)彎轉(zhuǎn)彎， H Hf f和和h hl l可分開；可分開； 突然擴(kuò)大突然擴(kuò)大， H Hf

33、 f占比重少，局部區(qū)段占比重少，局部區(qū)段h hR R= h= hl l 正面阻力正面阻力：罐籠、礦車、采煤機(jī)：罐籠、礦車、采煤機(jī)第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力 例例1 1：某巷道：某巷道突然擴(kuò)大段突然擴(kuò)大段，砌碹支護(hù)，斷面，砌碹支護(hù)，斷面S S1 1=6m=6m2 2，S S2 2=24m=24m2 2，通過(guò)風(fēng)量通過(guò)風(fēng)量Q=48mQ=48m3 3/s/s，空氣密度，空氣密度=1.25kg/m=1.25kg/m3 3，求突然擴(kuò)大局部，求突然擴(kuò)大局部阻力。阻力。 解：解：設(shè)砌碹巷道設(shè)砌碹巷道=0.005kg/m=0.005kg/m3 3 =(1-S =(1-S1 1/S/S2 2) )2 2=(1-6/2

34、4)=(1-6/24)2 2=0.563=0.563 =( 1+/0.01)=0.563(1+0.005/0.01)=0.845 =( 1+/0.01)=0.563(1+0.005/0.01)=0.845 h hL L= V= V1 12 2/2= (Q/S/2= (Q/S1 1) )2 2/2/2 = 0.845 = 0.8451.25(48/6)1.25(48/6)2 2/2=33.8Pa/2=33.8Pa第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力 例例2 2：某回風(fēng)道，斷面高某回風(fēng)道，斷面高2.8m2.8m，寬，寬2.5m2.5m，混凝土棚支護(hù)，混凝土棚支護(hù)，=0.02kg/m=0.02kg/m3 3，有一

35、直角轉(zhuǎn)彎，內(nèi)角沒(méi)有弧度，求轉(zhuǎn)彎處的，有一直角轉(zhuǎn)彎，內(nèi)角沒(méi)有弧度，求轉(zhuǎn)彎處的局部阻力系數(shù)局部阻力系數(shù)解：解：表表3-3-13-3-1， 0 0=0.93=0.93，由表，由表3-3-23-3-2，=1.0=1.0 H/b=2.8/2.5=1.12, H/b=2.8/2.5=1.12, =( =(0 0+28)b/H +28)b/H =(0.93+28 =(0.93+280.02) 2.5/2.8 0.02) 2.5/2.8 1=1.331=1.33 若若V=6m/sV=6m/s，=1.2kg/m=1.2kg/m3 3, , 則：則：h hL L=V=V2 2/2=1.33/2=1.331.21.

36、26 66/2=57Pa6/2=57Pa第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力 例例3 3：某直角分叉巷道，某直角分叉巷道，2 2=0=0， 3 3=90=90， =0.015kg/m=0.015kg/m3 3，V V1 1=8m/s, V=8m/s, V2 2=6m/s, V=6m/s, V3 3=3m/s, =1.25kg/m=3m/s, =1.25kg/m3 3, ,求求h hL1-2L1-2, h, hL1-3L1-3解：解：已知已知=0.015kg/m=0.015kg/m3 3，K K=1.35=1.35 h hL1-2L1-2=K=K/2/2 (V(V1 12 2-2V-2V1 1 V V2 2c

37、oscos2 2+ V+ V2 22 2) ) =1.35 =1.351.25/2(81.25/2(82 2-2-28 86 61 +61 +62 2) ) =3.37Pa =3.37Pa h hL1-3L1-3=K=K/2/2 (V(V1 12 2-2V-2V1 1 V V3 3coscos3 3+ V+ V3 32 2) ) =1.35 =1.351.25/2(81.25/2(82 2-2-28 83 30 +30 +32 2) ) =71.59Pa =71.59Pa23123第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力 例例4 4：某直角匯流巷道，某直角匯流巷道，1 1=0=0，2 2=90=90，=0.01

38、5kg/m=0.015kg/m3 3， V V1 1=5m/s, V=5m/s, V2 2=6m/s, V=6m/s, V3 3=8m/s, =1.25kg/m=8m/s, =1.25kg/m3 3, , 求求h hL1-3L1-3, h, hL2-3L2-3解：解：已知已知=0.015kg/m=0.015kg/m3 3，K K=1.35=1.35coscos1 1=1, cos=1, cos2 2=0,=Q=0,=Q1 1V V1 1coscos1 1/Q/Q3 3=3.125=3.125h hL1-3L1-3=K=K/2/2 (V(V1 12 2-2V-2V3 3 + V + V3 32

39、2) ) = 1.35 = 1.351.25/2(51.25/2(52 2-2-28 83.125 +83.125 +82 2)=39Pa)=39Pah hL2-3L2-3=K=K/2/2 (V(V2 22 2-2 V-2 V3 3 + V+ V3 32 2) ) = 1.35 = 1.351.25/2(61.25/2(62 2-2-28 833.125 +833.125 +82 2) =42Pa) =42Pa12 第三章 井巷通風(fēng)阻力第四節(jié)第四節(jié) 礦井總風(fēng)阻與礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔礦井等積孔第四節(jié) 礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔 一、井巷阻力特性一、井巷阻力特性 在紊流條件下，摩擦阻力和局部阻力均與

40、風(fēng)量的平方成正在紊流條件下，摩擦阻力和局部阻力均與風(fēng)量的平方成正比。故可寫成一般形式：比。故可寫成一般形式：h hRQRQ2 2 Pa Pa 。 對(duì)于特定井巷，對(duì)于特定井巷，R R為定值。用縱坐標(biāo)表示通風(fēng)阻力為定值。用縱坐標(biāo)表示通風(fēng)阻力( (或壓或壓力力) )，橫坐標(biāo)表示通過(guò)風(fēng)量，當(dāng)風(fēng)阻為，橫坐標(biāo)表示通過(guò)風(fēng)量，當(dāng)風(fēng)阻為R R時(shí)，則每一風(fēng)量時(shí)，則每一風(fēng)量Q Qi i值，值，便有一阻力便有一阻力h hi i值與之對(duì)應(yīng)，根據(jù)值與之對(duì)應(yīng)，根據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)（坐標(biāo)點(diǎn)（Q Qi i,h,hi i）即可畫出一條拋物）即可畫出一條拋物線。線。這條曲線就叫該井巷的這條曲線就叫該井巷的阻力特阻力特性曲線。風(fēng)阻性曲線。風(fēng)阻

41、R R越大，曲線越陡。越大，曲線越陡。QhR第四節(jié) 礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔 二、礦井總風(fēng)阻二、礦井總風(fēng)阻 從入風(fēng)井口到主要通風(fēng)機(jī)入口，把順序連接的各段井巷從入風(fēng)井口到主要通風(fēng)機(jī)入口，把順序連接的各段井巷的通風(fēng)阻力累加起來(lái)，就得到礦井通風(fēng)總阻力的通風(fēng)阻力累加起來(lái)，就得到礦井通風(fēng)總阻力h hRmRm，這就是井，這就是井巷通風(fēng)阻力的疊加原則。巷通風(fēng)阻力的疊加原則。 已知礦井通風(fēng)總阻力已知礦井通風(fēng)總阻力h hRmRm和礦井總風(fēng)量和礦井總風(fēng)量Q Q，即可求得礦井總，即可求得礦井總風(fēng)阻：風(fēng)阻： N.sN.s2 2/m/m8 8 R Rm m是反映礦井通風(fēng)難易程度的一個(gè)指標(biāo)。是反映礦井通風(fēng)難易程度的一個(gè)指標(biāo)

42、。R Rm m越大，礦井通越大，礦井通風(fēng)越困難；風(fēng)越困難；2QhRRmm第四節(jié) 礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔 三、礦井等積孔三、礦井等積孔 礦井等積孔作為衡量礦井通風(fēng)難易礦井等積孔作為衡量礦井通風(fēng)難易程度的指標(biāo)。程度的指標(biāo)。 假定在無(wú)限空間有一薄壁，在薄壁假定在無(wú)限空間有一薄壁，在薄壁上開一面積為上開一面積為A A(m(m2 2) )的孔口。當(dāng)孔口通的孔口。當(dāng)孔口通過(guò)的風(fēng)量等于礦井風(fēng)量，且孔口兩側(cè)的過(guò)的風(fēng)量等于礦井風(fēng)量，且孔口兩側(cè)的風(fēng)壓差等于礦井通風(fēng)阻力時(shí)，則孔口面風(fēng)壓差等于礦井通風(fēng)阻力時(shí)，則孔口面積積A A稱為該礦井的等積孔。稱為該礦井的等積孔。AIIIP2,v2P2,v2第四節(jié) 礦井總風(fēng)阻與礦井

43、等積孔 設(shè)風(fēng)流從設(shè)風(fēng)流從I III II，且無(wú)能量損失，且無(wú)能量損失， 則有：則有：得：得：風(fēng)流收縮處斷面面積風(fēng)流收縮處斷面面積A A2 2與孔口面積與孔口面積A A之比稱為之比稱為收縮系數(shù)收縮系數(shù)，由水，由水力學(xué)可知，一般力學(xué)可知，一般=0.65=0.65，故，故A A2 2=0.65=0.65A A。則。則v v2 2Q/AQ/A2 2=Q/0.65=Q/0.65A A，代入上式后并整理得：代入上式后并整理得：22221122vPvPRmRmhvhvPP/2 ,222221RmhQA/265. 0第四節(jié) 礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔 取取=1.2kg/m=1.2kg/m3 3，則：，則： 因因R

44、 Rm m= =h hm m2 2， 故有故有RmhQA19. 1mRA19.1A是是Rm的函數(shù)，的函數(shù)，故可以表示故可以表示礦井通風(fēng)的難易程度。礦井通風(fēng)的難易程度。 當(dāng)當(dāng)A，容易；，容易；A 2，中等；，中等；A困難。困難。第四節(jié) 礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔 對(duì)于多風(fēng)井通風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)各風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的通風(fēng)阻力hRi和風(fēng)量Qi，按風(fēng)量加權(quán)平均求出全礦井總阻力：式中n風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)hRm意義是全礦井各系統(tǒng)平均m3空氣所消耗能量。niiniiRiRmQQhh11)()(19.112/31iRininiiQhQA多風(fēng)井系統(tǒng)的礦井等級(jí)孔多風(fēng)井系統(tǒng)的礦井等級(jí)孔A計(jì)算式：計(jì)算式：第四節(jié) 礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔 例例1

45、1：某礦井為中央式通風(fēng)系統(tǒng)，測(cè)得礦井通風(fēng)總阻力：某礦井為中央式通風(fēng)系統(tǒng)，測(cè)得礦井通風(fēng)總阻力h hRmRm=2800Pa=2800Pa，礦井總風(fēng)量，礦井總風(fēng)量Q Q=70m=70m3 3/s/s，求礦井總風(fēng)阻，求礦井總風(fēng)阻R Rm m和等積孔和等積孔A A，評(píng)價(jià)其通風(fēng)難易程度。評(píng)價(jià)其通風(fēng)難易程度。解解 8222/571. 070/2800/mNsQhRmRm257. 1571. 0/19. 1/19. 1mRAm第四節(jié) 礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔 例例2 2：某對(duì)角式通風(fēng)礦井，東風(fēng)井的阻力：某對(duì)角式通風(fēng)礦井，東風(fēng)井的阻力hR1=280hR1=280* *9.81Pa9.81Pa，風(fēng)，風(fēng)量量Q1=80

46、m3/sQ1=80m3/s；西風(fēng)井的阻力；西風(fēng)井的阻力hR2=100hR2=100* *9.81Pa9.81Pa，風(fēng)量，風(fēng)量Q2=60m3/sQ2=60m3/s；求礦井總等級(jí)孔。求礦井總等級(jí)孔。解解 3/20.5113/21.19()(8060)1.192809.81801009.81603.73nniRiiiiAQh Q 第三章 井巷通風(fēng)阻力第五節(jié)第五節(jié) 井巷通風(fēng)阻力測(cè)定井巷通風(fēng)阻力測(cè)定第五節(jié) 井巷通風(fēng)阻力測(cè)定 一、通風(fēng)阻力hR測(cè)算 阻力測(cè)定目的：1、阻力分布，降阻增風(fēng)；2、提供阻力系數(shù)和R，為設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)解算、改造、均壓防火；能力核定。1)測(cè)定路線的選擇和測(cè)點(diǎn)布置 如果測(cè)定的目的是為了了解通

47、風(fēng)系統(tǒng)的阻力分布，則必須選擇最大阻力路線； 如果測(cè)量的目的是為了獲取摩擦阻力系數(shù)和分支風(fēng)阻，則應(yīng)選擇不同支護(hù)形式、不同類型的典型巷道。第五節(jié) 井巷通風(fēng)阻力測(cè)定 測(cè)點(diǎn)布置應(yīng)考慮： 1、測(cè)點(diǎn)間的壓差不小于1020Pa； 2、盡量避免靠近井筒和風(fēng)門； 3、選擇風(fēng)量較穩(wěn)定的巷道內(nèi)； 4、局部阻力物前3倍巷寬，后812倍巷寬； 5、風(fēng)流穩(wěn)定，無(wú)匯合交叉，測(cè)點(diǎn)前后3m巷道支護(hù)完好。2)一段巷道的通風(fēng)阻力hR測(cè)算 兩種方法：壓差計(jì)法和氣壓計(jì)法第五節(jié) 井巷通風(fēng)阻力測(cè)定 (1)壓差計(jì)法壓差計(jì)法測(cè)量原理測(cè)量原理Z1Z212用壓差計(jì)法測(cè)定通風(fēng)阻力的實(shí)質(zhì)：用壓差計(jì)法測(cè)定通風(fēng)阻力的實(shí)質(zhì)： 測(cè)量風(fēng)流兩點(diǎn)間的測(cè)量風(fēng)流兩點(diǎn)間

48、的勢(shì)能差勢(shì)能差和和動(dòng)壓差動(dòng)壓差壓差計(jì)兩側(cè)所受壓力分別為：壓差計(jì)兩側(cè)所受壓力分別為：1112mPg ZZ222mPgZ則壓差計(jì)所示測(cè)值為：則壓差計(jì)所示測(cè)值為：1112222mmhPg ZZPgZ設(shè)設(shè)1122212mmmg ZZgZgZ且且mm則則1212mhPPgZ第五節(jié) 井巷通風(fēng)阻力測(cè)定 (1)壓差計(jì)法壓差計(jì)法測(cè)量原理測(cè)量原理Z1Z212則則1、2間巷道通風(fēng)阻力為：間巷道通風(fēng)阻力為： 該式成立的前提是：膠皮管內(nèi)的空氣平均密度與井巷中該式成立的前提是：膠皮管內(nèi)的空氣平均密度與井巷中的空氣平均密度相等。的空氣平均密度相等。2212121222Rhh 為此，在測(cè)量前，應(yīng)將膠皮管放置在巷道相應(yīng)位置上保

49、存為此，在測(cè)量前，應(yīng)將膠皮管放置在巷道相應(yīng)位置上保存一段時(shí)間，或用打氣筒將巷道空氣轉(zhuǎn)換掉膠皮管中空氣。一段時(shí)間，或用打氣筒將巷道空氣轉(zhuǎn)換掉膠皮管中空氣。第五節(jié) 井巷通風(fēng)阻力測(cè)定 單管氣壓計(jì)放置位置對(duì)測(cè)量效果的影響：?jiǎn)喂軞鈮河?jì)放置位置對(duì)測(cè)量效果的影響：Z1Z212現(xiàn)假設(shè)單管氣壓計(jì)放置在兩測(cè)點(diǎn)中間現(xiàn)假設(shè)單管氣壓計(jì)放置在兩測(cè)點(diǎn)中間111mPgZ則：左右側(cè)液面承壓分別為：則：左右側(cè)液面承壓分別為：222mPgZ121122mmhPPg ZZ則壓差計(jì)計(jì)數(shù)為：則壓差計(jì)計(jì)數(shù)為：同理：同理：112212mmmZZZZ且且mm則則1、2間巷道通風(fēng)阻力為：間巷道通風(fēng)阻力為：2212121222Rhh第五節(jié) 井巷通

50、風(fēng)阻力測(cè)定 (2)(2)氣壓計(jì)法氣壓計(jì)法 原理：用此方法測(cè)定通風(fēng)阻力，實(shí)質(zhì)是用精密氣壓計(jì)測(cè)出測(cè)原理：用此方法測(cè)定通風(fēng)阻力，實(shí)質(zhì)是用精密氣壓計(jì)測(cè)出測(cè)點(diǎn)間的絕對(duì)靜壓差，再加上動(dòng)壓差和位能差，以計(jì)算通風(fēng)阻力。點(diǎn)間的絕對(duì)靜壓差，再加上動(dòng)壓差和位能差，以計(jì)算通風(fēng)阻力。 用氣壓計(jì)測(cè)絕對(duì)靜壓用氣壓計(jì)測(cè)絕對(duì)靜壓P P1 1、P P2 2，同時(shí)測(cè)定，同時(shí)測(cè)定t t1 1、t t2 2和和11、 22；用風(fēng)表測(cè)每斷面平均風(fēng)速用風(fēng)表測(cè)每斷面平均風(fēng)速v v1 1、v v2 2；查測(cè)點(diǎn)標(biāo)高；查測(cè)點(diǎn)標(biāo)高Z Z1 1、Z Z2 2 ；P P1 1-P-P2 2 測(cè)準(zhǔn)，兩臺(tái)溫漂相同儀器同時(shí)測(cè)量，逐點(diǎn)和雙測(cè)點(diǎn)測(cè)定測(cè)準(zhǔn)，兩臺(tái)溫漂

51、相同儀器同時(shí)測(cè)量，逐點(diǎn)和雙測(cè)點(diǎn)測(cè)定21AB22121212121222RmhPPgZ第五節(jié) 井巷通風(fēng)阻力測(cè)定 氣壓計(jì)法的測(cè)定步驟：氣壓計(jì)法的測(cè)定步驟： 1 1、在、在1 1號(hào)測(cè)點(diǎn)號(hào)測(cè)點(diǎn)A A、B B儀器同時(shí)儀器同時(shí)P PA1A1、P PB1B1； 2 2、A A儀器不動(dòng)，儀器不動(dòng)，B B儀器移到儀器移到2 2， 3 3、同時(shí)約定時(shí)間同時(shí)讀數(shù)，、同時(shí)約定時(shí)間同時(shí)讀數(shù)，P PA2A2、 P PB2B2 4 4、P P1 1-P-P2 2= (P= (PB1B1-P-PB2B2)+ (P)+ (PA2A2-P-PA1A1),), 5 5、將、將P P1 1-P-P2 2代入上頁(yè)公式即可。代入上頁(yè)公式

52、即可。21AB思考：思考：1 1、為什么要用兩、為什么要用兩臺(tái)氣壓計(jì)？用一臺(tái)臺(tái)氣壓計(jì)？用一臺(tái)氣壓計(jì)先測(cè)氣壓計(jì)先測(cè)1 1號(hào)點(diǎn)，號(hào)點(diǎn)，再測(cè)再測(cè)2 2號(hào)點(diǎn)不行嗎？號(hào)點(diǎn)不行嗎？第五節(jié) 井巷通風(fēng)阻力測(cè)定 3)3)摩擦阻力系數(shù)測(cè)算摩擦阻力系數(shù)測(cè)算 (1)(1)測(cè)試方法測(cè)試方法壓差計(jì)法；壓差計(jì)法； (2)(2)支護(hù)方式和測(cè)段一致，無(wú)變化；支護(hù)方式和測(cè)段一致，無(wú)變化； (3)(3)測(cè)點(diǎn)位置在局部阻力物前測(cè)點(diǎn)位置在局部阻力物前3535巷寬，后巷寬，后812812倍；倍； (4)(4)系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)穩(wěn)定 (5)h(5)hf f和和Q Q測(cè)準(zhǔn)測(cè)準(zhǔn) R Rf f=h=hf f/Q/Q2 2 =R=Rf fS S3 3/

53、LU/LU第五節(jié) 井巷通風(fēng)阻力測(cè)定 二、局部阻力測(cè)算 用壓差計(jì)測(cè)出1-2段阻力hR1-2和1-3段阻力hR1-3,若斷面一致，則 hf與長(zhǎng)度L成正比。則單純巷道轉(zhuǎn)彎的局部阻力hL。 h hL L=h=hR1-3R1-3- h- hR1-2R1-2L L1313/L/L1212 R RL L=h=hL L/Q/Q2 2 =2S2R RL L/123第五節(jié) 井巷通風(fēng)阻力測(cè)定 三、井筒通風(fēng)阻力測(cè)定三、井筒通風(fēng)阻力測(cè)定 1 1、進(jìn)風(fēng)井筒阻力測(cè)定、進(jìn)風(fēng)井筒阻力測(cè)定 1)1)壓差計(jì)法壓差計(jì)法吊測(cè)法吊測(cè)法 50m,80m,100m,120m,150m,(H)50m,80m,100m,120m,150m,(H

54、) h h1 1 , h , h2 2 , h , h3 3 ,h ,h4 4, h, h5 5 H Hf f=a+bH=a+bH h hR R=h=hf f+2h+2hL L 2)2)氣壓計(jì)法氣壓計(jì)法 從地表開始，每隔從地表開始，每隔50m50m，測(cè)量，測(cè)量P P，t,t t,t 靜壓差靜壓差PiPi，高差，高差Z Z， h hR R= = Pi+ Pi+ m m Zg-0.5 VZg-0.5 V2 2井筒單管壓差計(jì)測(cè)繩膠皮管靜壓重錘第五節(jié) 井巷通風(fēng)阻力測(cè)定 2 2、回風(fēng)井筒阻力測(cè)定、回風(fēng)井筒阻力測(cè)定1)1)壓差計(jì)法壓差計(jì)法-吊測(cè)法吊測(cè)法 防爆蓋上打孔；或在安全門內(nèi)防爆蓋上打孔；或在安全門內(nèi)2)2)氣壓計(jì)法氣壓計(jì)法 在井底用氣壓計(jì)讀出相對(duì)壓力，在安全在井底用氣壓計(jì)讀出相對(duì)壓力，在安全門內(nèi)再讀出相對(duì)壓力，兩者差值門內(nèi)再讀出相對(duì)壓力，兩者差值PP，h hR R= = P+ P+ m m Zg +0.5 VZg +0.5 V2 2底底