采礦 《礦井通風》實驗指導書

1、礦 井 通 風分 組： 班 級： 姓 名：學 號：教 師： 本組成員：、華北理工大學礦業(yè)工程學院實驗中心2016年3月31實驗目錄實驗一 通風管道點壓測定（2學時）.2實驗二 通風管道斷面流場系數(shù)及風量測定（2學時）.4實驗三 管道系數(shù)測定（2學時）.8實驗四 風機特性測定（2學時）.13實驗五 礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化及反風演習（4學時）.19實驗一 通風管道點壓測定一、實驗目的及內容掌握風管中點壓測定方法，驗證不同通風方式（壓入式通風與抽出式通風）下，全壓、動壓、靜壓間的關系（即）。要求有數(shù)據計算過程。二、實驗方法及儀器1實驗方法（1）采用皮托管壓差計法本實驗如圖1所示。每臺實驗設備同時容納學生4

2、-6人，分成兩組，每組2-3人。每組使用抽出段（1、2、3、4），壓入段測點（5，6）各一個。圖1 點壓測定（2）每組儀器：YYT 1臺；皮托管2支；膠皮管4支。2實驗步驟（1）將皮托管傳壓頭置于風管中心點處，管頭迎著風流方向。（2）將儀器控制閥門置于“校正”位置后，調平儀器底盤（將底盤上的水淮泡調至指標圓環(huán)中央）。（3）根據測定壓力值大小，選定儀器傾斜系數(shù)（選定時要有足夠余量，以免酒精溢出。沒有把握時，選最大系數(shù)，再由大向小調整，以增加精度。（4）旋動零位調節(jié)裝置調節(jié)斜管中酒精液面，使之酒精孤面剛好與零刻度線相切。（5）按所測壓力用膠管連接儀器端口和皮托管相應端。（6）開動風機，讀取相應壓力

3、值。（7）測完上述壓力后，將儀器控制開關置于校正位置后，更換膠管接法，按上述方法測定其余壓力。注意：測定壓入式三個壓力時，將出風口閘門關閉2/3。3實驗要點（1）為了增加測定的準確性，儀器內的酒精必須經常更換，否則，使用前必須對儀器進行校正。（2）實驗者必須通曉儀器的原理及結構，具有判明儀器指示是否正常的能力。排出斜管中氣泡時，要監(jiān)視斜管液面，以免將酒精吹出。（3）連接儀器接口前必須正確判明壓力大小，保證儀器“+”端，接高壓力，“-”端接低壓力。（4）按實驗報告內容逐項記錄，儀器讀數(shù)乘以儀器傾斜系數(shù)即所測壓力值，水柱。（5）酒精內一般不宜添加顏色。（6）將實驗結果代入下式，計算誤差S，一般S的

4、值不應超出5%范圍。式中 全壓，帕； 動壓，帕；靜壓，帕。4實驗圖表 壓力測項通風方式 全 壓動 壓靜 壓測點號碼儀器傾斜系數(shù)讀數(shù)(毫米)壓力（帕）儀器傾斜系數(shù)讀數(shù)(毫米)壓力（帕）儀器傾斜系數(shù)讀數(shù)(毫米）壓力（帕）抽出式0.41547.040.449153.660.464200.704壓入式0.460188.160.455172.480.4412.544三實驗計算1.抽出式： hQ=0.81030.41510-39.8=47.04 hD=0.81030.44910-39.8=153.664 hf=0.81030.46410-39.8=200.704檢驗： S=100% =100% =0.0%

5、2.壓入式： hQ=0.81030.46010-39.8=188.16 hD=0.81030.45510-39.8=172.48 hf=0.81030.4410-39.8=12.544檢驗： S=100% =100% =1.667%實驗二 通風管道某斷面流場系數(shù)及風量的測定一、實驗目的及內容1掌握管道中風量測定基本方法；2測定圓形風管斷面的流場系數(shù)。要求有數(shù)據計算過程。二、實驗方法及儀器1實驗方法：采用等面積圓環(huán)法測定流場系數(shù)。要求每組測定風管入風段測點1個。每臺設備6人，分兩組。第一組測1點，第二組測3點。使用儀器同實驗一。2實驗步驟（1）儀器調平、調零，選擇傾斜系數(shù)。（2）按動壓測定連接皮

6、托管與儀器端口（注意：儀器“+”口接全壓；“”口接靜壓）。（3）測點布置見圖2。（4）將出口閘門關閉2/3。測點位置計算式為:式中 R第i個測點圓環(huán)半徑，毫米； R風管半徑93，毫米； i從風管中心算起圓環(huán)序號； n等面積圓環(huán)數(shù)（n=3）。（5）進行各測點動壓測定。各測點位置每次用尺量好（Li）。如圖3所示。此實驗只要求測定與風管軸向相垂直的一組測點。為了計算流場系數(shù)，中心點風速也應測出。（6）測定大氣壓，溫度數(shù)值。以便計算空氣密度。三、實驗要點1測點位置尺寸的量取要準確(用鋼板尺量?。?。各點尺寸見表1。2測定中必須使皮托管水平段與風管軸向平行。3計算平均風速不應包括中心點風速。4測定中，風流

7、波動造成讀值波動，屬正常現(xiàn)象，讀取平均值即可。四、計算公式1某測點風速，米/秒式中 Vi某測點風速，米/秒； 空氣密度，Kg/米3； 測點動壓，帕。2空氣密度：式中 實驗條件下空氣密度，Kg/米3； P實驗條件下大氣壓力，帕； T實驗條件下空氣絕對溫度，開。3平均風速式中 斷面平均風速，米/秒； 第i點測定風速，米/秒； n 測點總數(shù)，（n=6）4流場系數(shù)計算式為：式中 流場系數(shù)； 斷面中心點風速，米/秒； 斷面平均風速，米/秒。5風量計算式 米3/秒式中 斷面平均風速，米/秒。S風筒斷面積（0.027米2）五、實驗圖表表1 測點位置尺寸（Li）測點號123中心點456測點圓環(huán)半徑（mm）85

8、66380386685測點位置尺寸（mm）5145087124160169測點尺寸：從皮托管壓蓋頂面到皮托管標記點。表2 流場系數(shù)測定記錄測點項目123456中心點儀器傾斜系數(shù)0.40.40.40.40.40.40.4動壓讀數(shù)（毫米）40444948454152動壓值（帕）125.44137.984153.664150.528141.12128.576163.072風速（米/秒）14.58115.29316.13815.97315.46614.76216.625 大氣壓P= 760 毫米泵柱， 溫度T= 296開，儀器傾斜系數(shù)K=0.4平均風速 =15.369 米/秒；中心點風速=16.625

9、 米/秒；流場系數(shù)=0.924 ； 風量Q = 0.415米3/S六實驗計算1.空氣密度=0.00346 =0.00346 =1.182.各個測點的動壓hD=0.81030.44010-39.8=125.44hD=0.81030.44410-39.8=137.985hD=0.81030.44910-39.8=153.664hD=0.81030.44810-39.8=150.528hD=0.81030.44510-39.8=141.12hD=0.81030.44110-39.8=128.576hD=0.81030.45210-39.8=163.0723.各個測點的風速2hd1=2125.441.

10、18 =14.581同理：V2=15.293V3=16.138V4=15.973V5=15.466V6=14.762Vz=16.6254.平均風速Vp= i=16Vin = =15.3695.流場系數(shù)KL=0.9246.風量Q=VpS =15.3690.027 =0.415實驗三 通風管道系數(shù)測定一、實驗目的及內容通風管道系數(shù)測定，要求學生完成一種粗糙度下，雷諾數(shù)，系數(shù)間的定量測定。該實驗驗證紊流狀態(tài)下，阻力系數(shù)不變。要求有數(shù)據計算過程。二、實驗方法及儀器1實驗方法該實驗布置見圖5，本實驗要求做出1條曲線（），測定摩擦阻力，計算對應的系數(shù)（整流格阻力忽略不計），調節(jié)出口閘門開度，調節(jié)風量，改變

11、值。該實驗每臺設備一組學生，用1，3測點。2每組儀器YYT斜管壓力計，1臺；皮托管，2支；膠管，3支。3實驗步驟（1）將儀器調平、調零。選擇傾斜系數(shù)（YYT）。（2）皮托管頭與風管中線重合，全壓孔朝向風流。（3）用膠管按圖5連接儀器與皮托管。（4）將出風口閘門全開（此時風量最大）。（5）開動風機，讀取測定段靜壓差、及動壓（曲線第一點數(shù)據）。（6）將出口閘門調到第二位置，重復前項測定（曲線第二點數(shù)據）。每次調小風量（關閉閘門），要適度。以保測點良好分布。（7）依次類推，一條曲線測6個點（共6組靜壓差及動壓數(shù)據）。三、實驗要點每臺設備一組學生，統(tǒng)一指揮，要互相配合。四、計算公式（1）測定段摩擦阻力

12、，水柱。 由于1，3兩斷面面積相等，平均動壓相等，因此上式中第二項為零，又1，3兩點處同一水平，第三項也等于零；所以（）實際上就等于。（2）風管風量由所測動壓求算（見實驗二）（3）計算摩擦風阻式中 測定段摩擦阻力，帕； 風管風量，米3/秒。（4）摩擦阻力系數(shù)式中 風管摩擦阻力系數(shù)，牛秒2/米4； 風管摩擦風阻牛秒2/米8；P 風管周界（P =0.6米）；L測定段風管長度（L=1米）；S風管有效斷面積（S=0.027米2）。（5）達西系數(shù)（采礦專業(yè)）式中 達西系數(shù)； 空氣密度（=1.293Kg/米3）； 風管摩阻系數(shù)，牛秒2/米4； 風管內徑（=186毫米）米。（6）雷諾數(shù)式中 風管內平均風速，

13、米/秒； 風管內徑，米； 流體粘性運動系數(shù)（=1510-6），米2/秒。（7）平均風速式中 風管內平均風速，米/秒； 風管風量，米3/秒；S風管斷面積（S=0.027米2）。圖5 通風管通道系數(shù)測定（五）實驗圖表表3 風管系數(shù)測定記錄測次靜壓（差）風 量摩擦阻力摩擦風阻摩阻系數(shù)達西系數(shù)雷諾數(shù)儀器傾斜系數(shù)讀數(shù)(毫米)壓力差（帕）儀器傾斜系數(shù)讀數(shù)(毫米)壓力差（帕）風量(米3/秒)平均風速(米/秒)10.600162.000762.0480.60037.000174.0480.46417.175762.0483543.5440.1160.7190.21320.600160.000752.6400.

14、60036.000169.3440.45716.942752.6403597.0130.1180.7300.21030.600158.000743.2320.60034.000159.9360.44516.464743.2323760.9940.1230.7630.20440.600155.000729.1200.60033.000155.2320.43816.221729.1203801.3880.1250.7720.20150.600150.000705.6000.60032.000150.5280.43115.973705.6003793.7240.1240.7700.19860.600

15、143.000672.6720.60030.000141.1200.41815.466672.6723857.7960.1270.7830.19270.60068.000319.8720.60014.00065.8560.28510.565319.8723931.0210.1290.7980.131 六、實驗數(shù)據處理1.測定段摩擦阻力hmhm1=(p1-p3)+(V122gr-V322gr)+(Z1r-Z3r) =(p1-p3)+0+0 =0.81030.416210-39.8=762.0482.測點的動壓Hd=0.81030.43710-39.8 =174.0483.測點的風速Vi=2hdi

16、 =2174.0481.18=17.1754.測點風量的計算Q=vs =17.1750.027 =0.4645.計算摩擦風阻Rm=hmQ2 =174.0480.4642 =3543.5446.摩擦阻力系數(shù)=RmS3pL =.543.544 0.02730.61 =0.1667.達西系數(shù)l= 81 =811.2930.166 =0.7198.雷諾數(shù)計算Re=Vpdv =17.1750.1861510-6 =0.213106同理可以得到其他五次的數(shù)據處理結果。實驗四 風機特性測=定一、實驗目的及內容本實驗進行風量與風機全壓、功率、效率關系的三條曲線的實際測定。使實驗者掌握風機性能測定的原理、儀器、

17、數(shù)據整理、計算方法及必要的組織工作。要求有數(shù)據計算過程；在同一個圖中畫出風量與風機全壓、功率、效率關系的三條曲線。二、實驗方法及儀器1實驗方法采用進出氣實驗方案（即風機入、出口都有管路）。按國家標準，本實驗風量測定，使用入口集流器測定風量，用在入口整流網上貼紙片的方法調節(jié)風量（圖紙片直徑為60毫米）。每臺設備1組。使用3，5測點。測定風機全壓。圖7 風機特性測定2每組儀器：YYT1臺；皮托管2支；膠皮管4支。3實驗步驟（1）將1，3點皮托管傳壓頭置于風管中心，迎著風流方向，與風管中心線重合。（2）儀器調平、調零。（3）將出風口閘門全開（此時風量最大）。（4）開動風機測定集流器靜壓及3，5兩斷面

18、靜壓差，并記錄電流、電壓表的讀數(shù)（曲線第一點數(shù)據）。（5）在入口整網上貼紙片1片。重測上述數(shù)據（曲線第二點數(shù)據）。（6）多次重復前項內容（曲線其余點數(shù)據）。三、實驗要求（1）風量計算式式中 風量，米3/秒；集流器靜壓，帕。（2）風機全壓式中 入排風管測點3，5間靜壓差，帕；入排風管間平均動壓差，帕；入排風管間位能差，帕。 實際上即為風機全壓（3）電機輸入功率N式中 N電機輸入功率，千瓦； I線電流，安； U線電壓，千伏；功率因數(shù)（0.85）。（4）風機效率式中 風機效率，%； 風機風量，米3/秒；風機全壓，帕；N電機輸入率，千瓦；電機效率（=0.9），%。（五）實驗圖表表4 風 機 特 性 測

19、 定項目測值測次靜壓差風 量電流(安)電壓(千伏)功率(千瓦)風機效率(%)備注儀器傾斜系數(shù)讀數(shù)(毫米)壓力差（帕）儀器傾斜系數(shù)讀數(shù)(毫米)壓力（帕）風量米/秒電機效率=0.9功率因數(shù)cos=0.8510.6210.000987.8400.631.000145.8240.9903.5204102124.74151.15220.6211.000992.5440.629.000136.4160.9583.4604102088.52450.57230.6211.000992.5440.627.000127.0080.9243.4004102052.30749.65940.6212.000997.24

20、80.625.000117.6000.8893.3304102010.05449.02050.6212.000997.2480.623.000108.1920.8533.2404101955.72848.32460.6213.0001001.9520.620.00094.0800.7953.1304101889.33046.86670.6210.000987.8400.617.00079.9680.7333.0004101810.85944.446六、實驗數(shù)據處理1.扇風機風量計算Q=0.082hg =0.082145.824 =0.990 2.風機全壓計算HQ=(P5-P3)+(hpd5-h

21、pd3)-r(z5-z3)直接由皮托管測出其全壓HQ=0.81030.621010-39.8 =987.8403.電動機輸入功率N1=3IVcosj =33.524100.85 =2124.7414.風機效率=QHQNd100% =0.990987.8402124.7410.9100% = 51.152%其余求解過程同上。實驗五 礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化及反風演習一、實驗目的及內容熟練掌握采煤工作面通風路線；掘進工作面通風路線；礦井通風阻力測定方法；掌握風門調節(jié)風量方法；礦井反風演習內容。二、實驗方法及儀器1實驗方法通過畢托管測定巷道全壓，動壓和靜壓。通過調節(jié)風門實現(xiàn)礦井反風，并測定反風風量。該實驗每

22、臺設備一組學生，每組4人，用2，3測點。2每組儀器礦井通風實驗模擬裝置，一臺；YYT-2000斜管壓力計，1臺；皮托管，2支；膠管，3支。3實驗步驟（1）將儀器調平、調零。選擇傾斜系數(shù)（YYT）。（2）皮托管頭與風管中線重合，全壓孔朝向風流。（3）用膠管連接儀器與皮托管。（4）開動風機，讀取測定點全壓、動壓和靜壓。（5）連接膠管，讀取測定段靜壓差。（6）通過調節(jié)風門，使風流反向，重新測定該點的動壓。（7）設計礦井反風流程及注意事項。三、實驗要點每臺設備一組學生，統(tǒng)一指揮，要互相配合。四、計算公式（1）測定段摩擦阻力，水柱。 由于2，3兩斷面面積相等，平均動壓相等，因此上式中第二項為零，又2，3

23、兩點處同一水平，第三項也等于零；所以（）實際上就等于。（2）風管風量見實驗數(shù)據表1。（3）計算摩擦風阻式中 測定段摩擦阻力，帕； 風管風量，米3/秒。（4）摩擦阻力系數(shù)式中 風管摩擦阻力系數(shù)，牛秒2/米4； 風管摩擦風阻牛秒2/米8；P 風管周界（P =0.5米）；L測定段風管長度（L=1米）；S風管有效斷面積（S=0.018米2）。五、實驗圖表1 壓力測項通風方式 全 壓動 壓風量靜 壓測點號碼儀器傾斜系數(shù)讀數(shù)(毫米)壓力（帕）儀器傾斜系數(shù)讀數(shù)(毫米)壓力（帕）0.47儀器傾斜系數(shù)讀數(shù)(毫米）壓力（帕）2抽出式0.4623.520.445176.40.450196六、實驗圖表2測次靜壓（差）

24、摩擦阻力摩擦風阻摩阻系數(shù)測定位置儀器傾斜系數(shù)讀數(shù)(毫米)壓力差（帕）2310.6160940.8940.84258.942.76七、實驗圖表3測次動 壓反風風量反風風量比測定位置儀器傾斜系數(shù)讀數(shù)(毫米)壓力（帕）21礦井反風演習流程及注意事項第一、礦井反風演習方案流程一、演練時間：20年*月*日*午*時。二、由演練指揮長下達演習開始指令。三、調度室接到井下假定火災事故報告。五、由礦長組織成立礦井反風指揮部及領導組。六、由總指揮下達命令,立即組織井下人員撤離。八、指揮部下達全礦井反風指令。九、配電室切斷井下一切電源。九、在規(guī)定時間內，通風組固定防爆門，實施風機反轉反風。十、總指揮宣布命令由通風部門組織反風效果測定。十一、通風組測定完畢，指揮部命令恢復正常通風。十二、由通風組和供電組配合完成井下恢復通風供電。十三、正常以后，總指揮下達命令演習結束。十四、縣局領導進行現(xiàn)場總結發(fā)言。第二、礦井反風演習方案一、接