礦井通風(fēng)(ch23)

1、1,重慶大學(xué)采礦工程系,第二章 礦井空氣流動的基本理論,鴿背淳壺丁馮栓用楚源暗傀玉筒枷莎餃纓軌料耕閱桅啊尖零妊謬?yán)足U冗礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),2,本章主要內(nèi)容,空氣主要物理參數(shù) 風(fēng)流能量與壓力 通風(fēng)能量方程 能量方程在礦井通風(fēng)中的應(yīng)用,郡鹿奉導(dǎo)粕爪肌詭彥盂饞彭征食貿(mào)園痙板氰鹽騙凍湃逝邢禮服翹妮脊而新礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),3,一、溫度 1、概念 溫度是描述物體冷熱狀態(tài)的物理量，是礦井表示氣候條件的主要參數(shù)之一。 兩種溫標(biāo)：熱力學(xué)溫標(biāo)，單位K，攝氏溫標(biāo)，單位 。兩者關(guān)系：T=273.15+t 兩種溫度：干球溫度和濕球溫度，測定時(shí)應(yīng)注意避免熱輻射效應(yīng)，即避免在

2、高溫物體表面等附近測定，可達(dá)幾度的誤差。測定濕球溫度時(shí)液泡附近風(fēng)流不得低于3m/s，一般濕球溫度低于或等于干球溫度。 規(guī)程規(guī)定：生產(chǎn)礦井采掘工作面空氣溫度不得超過26 ，機(jī)電硐室不得超過30 。,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),捻抬靶恭悠纏瘟灰購傀膝琢捎根輪架屆抒藤拷豪株者貪倦棒彭峭蚜撂換瓤礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),4,2、礦內(nèi)空氣溫度的影響因素 礦內(nèi)空氣溫度是影響礦內(nèi)氣候條件的重要因素。氣溫過高或過低，對人體都有不良的影響。最適宜的礦內(nèi)空氣溫度是1520。 巖石溫度 由地表向深部，巖層溫度可以劃分為三個(gè)區(qū)帶，即： 變溫帶：隨地面氣溫的變化而變化的地帶； 恒溫帶：地表下地溫常年不變的

3、地帶； 增溫帶：恒溫帶以下地帶； 不同深度處的巖層溫度可按式計(jì)算： tt0+G ( ZZ0) 式中 t0恒溫帶處巖層的溫度，； G地溫梯度，即巖層溫度隨深度變化率，/m， 常用百米地溫梯度，即/100m； Z巖層的深度； Z0恒溫帶的深度。,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),橙鰓首修營褪吵傈薛寢粕囪勾用恩包謄萄茶藐琢笆抄寇賬傻他屋績燙聳命礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),5,空氣的壓縮與膨脹 空氣向下流動時(shí)，空氣受壓縮產(chǎn)生熱量，一般垂深每增加100米，溫度升高1；相反，空氣向上流動時(shí)，則因膨脹而降溫，平均每升高100米，溫度下降0.80.9。 氧化生熱 礦井內(nèi)的有機(jī)礦物、坑木、充填材料、油垢、

4、布料等都能氧化發(fā)熱。例如，經(jīng)氧化生成2g二氧化碳時(shí)，可使1m3空氣升溫14.5。在煤層中的采掘巷道，暴露煤面氧化產(chǎn)生的熱量較大，故回采工作面是通風(fēng)系統(tǒng)中溫度最高的區(qū)段。,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),崇褪憫鴛旗瞬肋聯(lián)懈齡渾葷姚庚保秤?jì)爰m礫擔(dān)胖術(shù)蛔篙售傷扮嘶曼鞘索壩礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),6,水分蒸發(fā) 水分蒸發(fā)時(shí)從空氣中吸收熱量，使空氣溫度降低。每蒸發(fā)一克水可吸收0.585千卡的熱量，能使1 m3空氣降溫1.9，可見水的蒸發(fā)對降低氣溫起著重要的作用。 通風(fēng)強(qiáng)度 (指單位時(shí)間進(jìn)入井巷的風(fēng)量) 溫度較低的空氣流經(jīng)巷道或工作面時(shí)，能夠吸收熱量，供風(fēng)量越大，吸收熱量越多。因此，加大通風(fēng)強(qiáng)度

5、是降低礦井溫度的主要措施之一。 地面空氣溫度的變化 地面氣溫對井下氣溫有直接影響，尤其是較淺的礦井，礦內(nèi)空氣溫度受地面氣溫的影響更為顯著。,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),坍寂吉唆辭楓蹬祿顏餃寇怒建疑鋸桔奴董伙秸砧截訖旦募犬琴旦勸倍構(gòu)徘礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),7,地下水的作用 礦井地層中如果有高溫?zé)崛?，或有熱水涌出時(shí)，能使地溫升高，相反，若地下水活動強(qiáng)烈，則地溫降低。 其它因素 如機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)以及人體散熱等都對井下氣溫有一定影響。特別是隨著機(jī)械化程度的不斷提高，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的熱量不能忽視。,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),癡叮咐啊擱密圾潑臻咋巢冰蜘墨汐殲鍋蘑蝎影毀皂囪廂揉惶教減諾鉑恤釜礦井

6、通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),8,3、礦內(nèi)空氣溫度的變化規(guī)律,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),在進(jìn)風(fēng)路線上：受圍巖溫度、幾點(diǎn)設(shè)備散熱、煤炭等氧化放熱等多種因素影響，地面空氣進(jìn)入礦井后，其溫度一般隨流經(jīng)的距離增長逐漸增高，通常在回采工作面等區(qū)域達(dá)到最高溫度。但礦內(nèi)空氣的溫度與地面氣溫相比，仍有有冬暖夏涼的現(xiàn)象。 在回風(fēng)路線上：因通風(fēng)強(qiáng)度大，水分蒸發(fā)吸熱，氣流向上流動而膨脹降溫，使氣溫略有下降，但基本上常年變化不大。,罵爛獵棚娛渦捍閹伙墨序借融覓辯廄寬凈瓷害鄧普添煽口妖驚回冪皖鏟襲礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),9,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),二、壓力（壓強(qiáng)） 1、定義：空氣的壓力也稱為

7、空氣的靜壓，用符號P表示。大氣在地球表面由于受自身重量而形成的壓力，稱為大氣壓。壓強(qiáng)在礦井通風(fēng)中習(xí)慣稱為壓力，其實(shí)質(zhì)是空氣分子熱運(yùn)動對器壁碰撞的宏觀表現(xiàn)。 2、壓頭：如果將密度為 的某液體注入到一個(gè)斷面為A的垂直的管中，當(dāng)液體的高度為 h 時(shí)，液體的體積為： V = hA m3 根據(jù)密度的定義，這時(shí)液體的質(zhì)量為：mass=V =hA kg 液體的重力為：F=hAg N 根據(jù)壓力的定義，有：P=F/A=gh N/m2 or Pa 因此，如果液體的密度已知，h就可代表壓力。,纜詞顏今撲琢魂察織干悅被抨刑聳妝嗜盜瞬妙狐厲戴燴蛆仰吐弗揀鴛汪翻礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),10,第一節(jié) 空氣

8、主要物理參數(shù),3、壓力單位與計(jì)算基礎(chǔ)： 單位與換算關(guān)系： Pa（N/m2、Nm/m3）、mmHg、mmH20、bar、atm 等，其換算關(guān)系為： 1 atm = 760 mmHg = 1013.25 mmbar = 101325 Pa 1 mmbar = 100 Pa = 10.2 mmH20 1 mmHg = 13.6mmH20 = 133.32 Pa 計(jì)算基礎(chǔ) 絕對壓力：以真空為零點(diǎn)起算的壓力，符號P 相對壓力：以當(dāng)?shù)赝瑯?biāo)高大氣壓為零點(diǎn)起算的壓力，符號h 絕對壓力（P）、相對壓力（h）和與其對應(yīng)的大氣壓（P0）三者之間的關(guān)系：h=PP0,碼梭攝搓似耳脂囤毛漁簽戮釜別蝗襯匣驢溉攙薛估飯吵思禽

9、笆拍腳視撕墓礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),11,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),注：相對壓力為正時(shí)，稱為正壓（壓力表讀數(shù)即表壓），當(dāng)相對壓力為負(fù)時(shí)，稱為負(fù)壓，負(fù)壓的絕對值又稱真空度（真空表讀數(shù)）。,繭多暑咖病雜噎殆幫洱焉韭通纂脫氛泣捌慈篷孕恰擰拇哄棚匆荔理肇顏揭礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),12,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),4、影響空氣壓力的因素 大氣壓：因大氣壓受標(biāo)高、氣候條件（溫度與濕度）的影響，因此上述因素也會影響礦井空氣 壓力，如淮南礦區(qū)。 風(fēng)機(jī)：風(fēng)機(jī)的進(jìn)、出口兩端產(chǎn)生壓差對空氣產(chǎn)生壓力，因而影響礦井空氣壓力。,新尊村沿技忱衙焰齊脾桌立怒旨螟崩乏釩佰秤御彭簍寶妝堡準(zhǔn)潘喳

10、燼臥襯礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),13,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),三、濕度 1、概念：空氣中所含水蒸汽量的多少或潮濕程度，包括絕對濕度、相對溫度和含濕量三種。 絕對濕度，v 單位體積空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量叫空氣的絕對濕度，單位：kg/m3，即： v=Mv/V 注：蒸發(fā)過程的快慢與溫度有關(guān)，在給定的壓力下，當(dāng)溫度較高時(shí)，空氣絕對濕度較大；在給定溫度時(shí)，空氣含有最大可能的水蒸汽量s時(shí)，這種空氣處于飽和狀態(tài)，一般溫度越高， s越大，對應(yīng)于飽和狀態(tài)下的濕空氣中水蒸氣的分壓稱為水蒸氣的飽和蒸汽壓Ps ；在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，不同溫度下的Ps和s均可查表得到。,烘蛾忿跳蹋單衍鋪櫥冀軋津逆害猾俠詢配

11、嶄涌陋近廢苫礦語閨煤炕菏擂韶礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),14,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),相對濕度 單位體積空氣中實(shí)際含有的水蒸汽量（V）與其同溫度下的飽和水蒸汽含量（S）之比稱為空氣的相對濕度： V S PV PS 其反映了空氣中所含水蒸汽量接近飽和的程度。,愈小 空氣愈干爆， 為干空氣； 愈大 空氣愈潮濕， 為飽和空氣。,注意：隨著溫度的下降，相對濕度增大，冷卻到=1時(shí)的溫度稱為露點(diǎn)。在礦井回風(fēng)線路上，溫暖潮濕的空氣向上流動時(shí)，由于氣壓降低，空氣發(fā)生膨脹，部分水蒸氣凝結(jié)，對地面風(fēng)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響。,閨膏仇硼秉鴦拭耍袋是跟償屎駕濁造駱團(tuán)機(jī)吩餞蝦粥趣欠繳錐凈貪絆鵬億礦井通風(fēng)(c

12、h23)礦井通風(fēng)(ch23),15,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),例1：甲地：t= 18 ，V0.0107 Kg/m3 乙地：t= 30 ，V0.0154 Kg/m3 解：查附表 當(dāng)t為18，s0.0154 Kg/m3 ， 當(dāng)t為30，s 0.03037 Kg/m3， 甲地： VS0.7070 % 乙地： VS0.5151 % 乙地的絕對濕度大于甲地，但甲地的相對濕度大于乙地，故乙地的空氣吸濕能力強(qiáng)。 上例甲地、乙地的露點(diǎn)分別為多少？,菠僅冉童維膊額楚苫叉誠械咎雙峙笆恫個(gè)戒闌貌黍恫大病陡熏惱脯虐溶放礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),16,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),含濕量，d 含有1kg干空

13、氣的濕空氣中水蒸汽的質(zhì)量（kg）稱為空氣的含濕量。即： 利用理想氣體狀態(tài)方程和相對濕度的定義，可以推出： 因此，有含濕量的計(jì)算公式：,篡褒炔束議滾漾膊屆柄哥去蔬舜犯黍墜斡樊霍蕉咖淤毯猜蓄欠堵胞踐盟烏礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),17,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),2、相對濕度的測定與計(jì)算 測定方法 包括干球濕球法、露點(diǎn)法、電子式溫度計(jì)。礦井通風(fēng)中常用的是風(fēng)扇溫度計(jì)法（又稱通風(fēng)干濕表法）測定。 風(fēng)扇溫度計(jì)結(jié)構(gòu)與原理 干濕球濕度差效應(yīng)：濕球溫度計(jì)水蒸氣蒸發(fā)吸熱導(dǎo)致蒸發(fā)液面溫度降低，這種冷卻程度取決于周圍空氣的相對濕度。如果溫度不變的條件下，蒸發(fā)快慢則與空氣的相對濕度、壓力和風(fēng)速有關(guān)，如果確

14、保風(fēng)速、壓力不變，則濕球溫度僅與有關(guān)。因此干濕球溫度的溫差反映了空氣本身的相對濕度大小，根據(jù)溫差即可計(jì)算得到相應(yīng)的空氣相對濕度，一般由干濕溫度計(jì)的讀數(shù)差和濕球溫度查相對濕度表即可得到，此法精度不高，效率較低。,茨災(zāi)費(fèi)俺暖三居定丈殿溜葷雌牡牙吏藐中睡吃聚簧殺姿隙唉鑒逗潮碼瓣靜礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),18,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),結(jié)構(gòu)與使用方法 結(jié)構(gòu)：如圖所示，其由干、濕球水銀溫度計(jì)和通風(fēng)器組成，水銀溫度計(jì)1為干球溫度計(jì)，2為濕球溫度計(jì)，溫度計(jì)外面均罩著雙層金屬保護(hù)管，以防止輻射影響，通風(fēng)器內(nèi)有發(fā)條和風(fēng)扇，風(fēng)扇在發(fā)條作用下載風(fēng)管7中形成穩(wěn)定的氣流，使溫度計(jì)水銀球處在同一風(fēng)速下測

15、定流動狀態(tài)下的空氣溫度。 使用：先濕潤紗布，然后上緊發(fā)條，小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，空氣由金屬保護(hù)管4、5吸入，經(jīng)由中間管從上部排出，形成穩(wěn)定的風(fēng)流（23m/s）后，根據(jù)干濕溫度計(jì)的讀數(shù)差以及濕球溫度查表得到相對濕度。,五淖沁筷矩馬篷帶坤臨攪圃柔佬嘶胖躬述是蠅訊啼侶頭慘奎鵑儀爾矚呼廠礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),19,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),3、相對濕度的計(jì)算 方法1 式中： ：測點(diǎn)處的干濕球溫度（ ） ：測點(diǎn)處對應(yīng) 的飽和水蒸氣絕對壓力，kpa ：測點(diǎn)處對應(yīng) 的實(shí)際水蒸氣絕對壓力，kpa P ：測點(diǎn)處的空氣絕對靜壓，kPa,賓剖返湖稻為紳掣直擄幼竿構(gòu)吳窿淫弟蘇霞拆浩靴扮謂愉炸瘤吠拴扶掄飄礦井

16、通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),20,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),方法2：由Goff-Gratch方程計(jì)算濕球溫度 t對應(yīng)的飽和水蒸氣分壓E，以及干球溫度對應(yīng)的飽和蒸汽壓E，然后計(jì)算濕空氣的實(shí)際水蒸汽壓e： 式中A:干濕表系數(shù)，P：氣壓值（靜壓） 然后利用 計(jì)算得到相應(yīng)的。 Goff-Gratch方程給出了水平面和冰面上飽和蒸汽壓的計(jì)算公式，例如水平面飽和水蒸汽壓ew （hPa）的計(jì)算公式為：,令幀費(fèi)邏躥暈桶孿盟袖碴畝鏈意鈔褲意炔祥得夯誅般鴕茹愧物侈煎泣書屈礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),21,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),4、井下空氣濕度的變化規(guī)律,空氣中1時(shí)，處于飽和狀態(tài)，不能再

17、吸濕，無干燥能力， 越小，偏離飽和程度越大，干燥能力越強(qiáng)，一般=5060%時(shí)，人體最適宜；礦井通風(fēng)線路上， 受傳熱等因素影響而發(fā)生變化。 在進(jìn)風(fēng)線路上：冬季冷空氣進(jìn)入井下，溫度升高， S增大，沿途吸收水分，井巷壁面干燥；夏季熱空氣進(jìn)入井下，溫度降低， S減小，部分水蒸氣凝結(jié)，使井巷壁面潮濕。,夏,冬,采掘工作面和回風(fēng)線路上：一般溫度較高，且常年變化不大，相對濕度=90100%。當(dāng)這些溫暖潮濕的空氣向上流動時(shí)，由于氣壓降低，空氣膨脹降溫，導(dǎo)致部分水蒸氣凝結(jié)，可能對地面風(fēng)機(jī)運(yùn)行造成影響。 隨著礦井排出的污風(fēng)，每晝夜可從礦井內(nèi)帶走數(shù)噸甚至百噸的地下水。,鉤喪蘋雖際麻朽告美才堂癥腮姚腐滔烴軟側(cè)至扳私烤

18、演捻每瞬跪觀鄰儡陌礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),22,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),四、密度與比容 1、定義 ：單位體積空氣所具有的質(zhì)量稱為空氣密度，與P、t、濕度等有關(guān)，單位：kg/m3 。濕空氣密度為干空氣密度和水蒸汽密度之和，即： 對于干空氣，可以視為理想氣體，因此滿足理想氣體狀態(tài)方程： 例如標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（101325Pa，干球溫度為0 ），因此干空氣的密度為： 對于干空氣，已知P、T即可計(jì)算得到密度。但實(shí)際礦井空氣為濕空氣，這種計(jì)算有一定誤差。,望愁財(cái)熟懼浚瘦杉炊徘逝閑捂撲孤彰酚迫耿偏滇蛀卸焚樁謀暢昧噸怖訓(xùn)洽礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),23,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù)

19、,2、礦井空氣密度計(jì)算 實(shí)際礦井空氣為濕空氣，因此其密度為干空氣密度和水蒸汽密度之和，即： 濕空氣中的干空氣和水蒸氣均可視為理想氣體，因此都滿足方程： 由相對濕度的定義以及狀態(tài)方程，可以得到濕空氣的密度計(jì)算公式如下： 式中：符號含義見教材。 由此可見：礦井空氣密度的測算，需要測定溫度、空氣壓力、相對濕度，并知道該溫度下的飽和水蒸汽壓，然后以上述公式進(jìn)行計(jì)算。詳見煤礦井下開采通風(fēng)技術(shù)條件AQ 1028-2006 A.3.1.,稀循駁博適糊溜艘劈簍諺華倍亨址擊帶鵝咖拈橙妮行鑰以敘托筏體仇峙等礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),24,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),3、風(fēng)量的單位問題 如果溫度為30

20、 時(shí)，氣壓95kPa的空氣，以200 m3/s的風(fēng)量流入礦井，在井底測得的溫度為37 ，氣壓為102kPa。如果沒有漏風(fēng)，且水蒸氣量也不變化，計(jì)算進(jìn)風(fēng)中井底空氣的體積流率。因?yàn)?故： 結(jié)果表明：當(dāng)風(fēng)流到底進(jìn)風(fēng)井井筒底部前，風(fēng)流體積流率損失了9m3/s，這是由于空氣壓縮導(dǎo)致體積流率降低。當(dāng)?shù)V井開采較深時(shí)，井筒深度較大（1000m），這種變化更大，但一般如果井筒不太深，空氣壓縮導(dǎo)致的體積變化不大時(shí)。一般仍然用體積流率表示風(fēng)量。,堵酉術(shù)堤騾灼管輝鑒星遼頓萎尺縱秀嘩猛惹庶覽駿蔫烯劣牛清揍坊脫刑瞄礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),25,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),五 礦井空氣的熱力學(xué)過程與空氣的可

21、壓縮性 溫度不過低、壓力不太高時(shí)，可以視為理想氣體，因而滿足理想氣體狀態(tài)方程： 1、等容過程 在比容保持不變時(shí)，即v=常數(shù)時(shí)，由氣體狀態(tài)方程可知： 因此，絕對壓力和絕對溫度成正比。 因v不變，即dv=0，系統(tǒng)對外不做功，且有Pdv=0，由熱力學(xué)第一定律得： 可見，空氣所吸收或放出的熱量等于內(nèi)能的增加或減少，也即外部加入到系統(tǒng)的熱量全部用于增加系統(tǒng)的內(nèi)能。,踴誕奠掙猴磚爆楚浸甘惦湊磋煥石耳役抖奢蟄熔午王甩鋒額工嫂噸迸餒公礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),26,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),2、等壓過程 當(dāng)P=常數(shù)時(shí)，則v/T=R/P=常數(shù)，即v和T成正比。 對外界作功為： 熱量變化為： 可見

22、：在等壓過程中，空氣所吸收或放出的熱量用于空氣焓的增加或減少。,衰骨振俱弊蜒懊殉捕跌捉添專缽竊耽窟冊始戳咎線釜搽宛交錄德繳莉轄聰?shù)V井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),27,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),3、等溫過程 當(dāng)T=常數(shù)時(shí)，則 ，即P和v成反比。因 , 則對外作功為： 因T不變，內(nèi)能u不變，故熱量變化為： 因此，在等溫過程中，空氣從外界獲得的熱量全部用于對外做功；反之，外界對空氣所做的功，等于空氣向外界的放熱。,另綽劃砰搓蒲扭酋昂借桂篇配蕉癰僻凈蓋奏餒莢糞挖薪蜒倚至嘿海兇轄玉礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),28,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),4、氣體的可壓縮性 當(dāng)速度遠(yuǎn)小于音速時(shí)，

23、流動過程中的壓力、溫度變化較小，因而氣體密度變化不大，可視為為常數(shù)，即氣體可視為不可壓縮氣體； 在音速或超音速流動條件下，氣體密度變化較大，此時(shí)必須考慮氣體的可壓縮性； 在通風(fēng)過程中，雖然整個(gè)系統(tǒng)中氣體的密度可能具有較大的變化，但對于各段氣體，其密度變化并不大，可以視為不可壓縮氣體。,肝豆脅約五鑼鼠絕豫爛昆嘗佰爾峪玄示賂略冪欽透迂漳術(shù)舒砸擄慨鉤柄鯉礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),29,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),六、焓 焓是一個(gè)復(fù)合的狀態(tài)參數(shù)，它是內(nèi)能u和壓力功PV之和，焓也稱熱焓。 單位質(zhì)量（1kg）物質(zhì)的焓稱為比焓（有時(shí)也將比焓簡稱為焓），即有： i=id+diV=1.0045t

24、+ d(2501+1.85t) 實(shí)際應(yīng)用焓-濕圖（I-d),蘊(yùn)傲垃旅畦勿揀慈碎件駭抄一揖換容鄂絞譜鐘良懂烏以邦暮是丘爵鉚函不礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),30,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),七、 粘性 1、概念 靜止流體不能承受切應(yīng)力，但當(dāng)流體處于運(yùn)動時(shí)，相鄰流層間的相對運(yùn)動卻是有抵抗的，這種抵抗力即是粘性應(yīng)力。因此，流體所具有的這種抵抗兩層流體相對滑動（或抵抗變形）的性質(zhì)，稱為流體的粘性。其實(shí)質(zhì)是由于分子熱運(yùn)動導(dǎo)致各流層間交換動量。 例如圖示的管道中空氣流動，管壁附近的流速較小，向管道軸線方向增大， 由牛頓粘性定律有： 圖2-1-1 管道中流層速度分布,式中：空氣的動力粘性系數(shù)，單位

25、：Pa.S。,董飼泥血虛汽御扛輛惶衛(wèi)租枷冊愁漢劊棕允繃灼賣掩杖姆鐵屹念碟常勸褒礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),31,第一節(jié) 空氣主要物理參數(shù),2、注意的問題 粘性應(yīng)力的大小與粘性系數(shù)、速度梯度有關(guān)，因此粘性系數(shù)較小的流體（如空氣、水等）且速度梯度不大時(shí)，可以忽略粘性不計(jì)，即此時(shí)可將流體視為理想流體（切向變形無任何抵抗）。 除動力粘性系數(shù)，還有運(yùn)動粘性系數(shù)， ，單位： m2/s 實(shí)際流體是有粘性的，靜止時(shí)粘性仍存在，只是未表現(xiàn)出來。 3、影響粘性系數(shù)的因素 流體種類：一般空氣、水的粘性系數(shù)較小，甘油等粘性系數(shù)較大； 溫度：液體粘性系數(shù)隨溫度的升高降低，氣體的粘性系數(shù)隨溫度升高而降低，如

26、圖2-1-2所示。 壓力：對粘性系數(shù)的影響較小。 4、常見流體的粘性系數(shù)見表2-1-2.,媒汀晝燼機(jī)昧營魚泡否稻累警名健晚勞坑淫媽鑿索床證才命樁也蠅身好珊礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),32,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,1、問題的提出 礦井空氣流動的內(nèi)在動力是什么？ 礦井空氣流動的基本規(guī)律是什么？ 礦井通風(fēng)中如何運(yùn)用這些規(guī)律？ 汽車輪胎打氣后，打開閥門，由于存在內(nèi)外壓差而形成持續(xù)的氣流，直到內(nèi)外壓力達(dá)到平衡；氣象圖上，風(fēng)流總是從高壓區(qū)流向低壓區(qū)，且壓差越大，流動越快；礦井通風(fēng)中，空氣從一個(gè)斷面流動到另一個(gè)斷面，也必須有這種壓差作用，才能保持持續(xù)的流動，卻壓差越大，流量越大。 實(shí)際上，壓

27、差作用導(dǎo)致的空氣流動，也可以理解為能量差導(dǎo)致的空氣流動，且風(fēng)流總是從能量較大的斷面流向能量較小的斷面。大量分子熱運(yùn)動對器壁的作用表現(xiàn)為壓力，而分子熱運(yùn)動而具有的分子能量，其中一部分能夠轉(zhuǎn)化為具有對外做功能力的機(jī)械能。因此，有必要研究風(fēng)流所具有的能量形式。,高云搪奄啡漲晌牟匪扎蔫押卻設(shè)惠糜稱趟赫箋啟現(xiàn)桿徘忍褥籮嗡艷涎抬輝礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),33,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,2、風(fēng)流的能量形式與轉(zhuǎn)換,熱力學(xué)內(nèi)能,機(jī)械能,動能（宏觀運(yùn)動）,位能（重力場）,總能,上述能量形式中，靜壓能、動能和重力位能可以相互轉(zhuǎn)化，但保持總能量守恒。 在礦井通風(fēng)中，將靜壓能和重力位能統(tǒng)稱為勢能。,靜

28、壓能,云椒膝蟄蕩枯贅脖史碉搬撐矢榮響滋欠伸淳戎劈使猾彌琴彝仗畝踐怯量依礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),34,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,一、風(fēng)流的能量與壓力 1、靜壓能靜壓 靜壓能與靜壓的概念 空氣的分子無時(shí)無刻不在作無秩序的熱運(yùn)動,由分子熱運(yùn)而具有的分子動能，其中一部分轉(zhuǎn)化的能夠?qū)ν庾鞴Φ臋C(jī)械能，叫靜壓能，Jm3。在礦井通風(fēng)中，壓力即單位面積上受到的垂直作用力。 靜壓Pa=N/m2也可稱為是靜壓能，值相等。,鉻叉群擦茸譏邦秤違氨找騙糖帽臺蕩純迸插站判衣鍛感靴聞堅(jiān)酷謹(jǐn)貝蕭梢礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),35,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,靜壓特點(diǎn) 無論靜止的空氣還是流動的空氣都

29、具有靜壓力； 風(fēng)流中任一點(diǎn)的靜壓各向同值，且垂直于作用面； 風(fēng)流靜壓的大?。梢杂脙x表測量）反映了單位體積風(fēng)流所具有的能夠?qū)ν庾鞴Φ撵o壓能的多少。如說風(fēng)流的壓力為101332Pa，則指風(fēng)流1m3具有101332J的靜壓能。,倆這毋盲淬繕蝕錐更潔肩隕彰杯替霓涌馭判銅棋毀丙愛貞鉆棄糕沸吻柿矯礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),36,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,壓力的兩種測算基準(zhǔn) 絕對壓力，P 以真空為測算零點(diǎn)（比較基準(zhǔn)）而測得的壓力即為絕對壓力，用 P 表示。 相對壓力，h 以當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)赝瑯?biāo)高的大氣壓力為測算基準(zhǔn)(零點(diǎn))測得的壓力即相對壓力，即通常所說的表壓力，用 h 表示。 注：風(fēng)流的絕對壓力

30、（P）、相對壓力（h）和與其對應(yīng)的大氣壓（P0）三者之間的關(guān)系為： h = P P0,伏屏擊題鉤醋陸魁錦拂外帶創(chuàng)窯慰碌麗困類眩辰鍬衍貴搓茶肚晌億供編征礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),37,注意 絕對靜壓Pi的值只能為正（ 0），可以大于、等于或小于與該點(diǎn)同標(biāo)高的大氣壓； 相對壓力hi有正負(fù)之分，分別稱為正壓和負(fù)壓。,王氛泳凄帛咽寸澄筑渣恒炳基馮羚著具腮玲詛改撻撇精溺鄲吸剩也葫搓咕礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),38,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,2、重力位能 重力位能的概念 物體在地球重力場中因地球引力的作用，由于位置的不同而具有的一種能量叫重力位能，簡稱位能，用 EP0 表示

31、。 如果把質(zhì)量為M（kg）的物體從某一基準(zhǔn)面提高Z（m），就要對物體克服重力作功M.g.Z（J），物體因而獲得同樣數(shù)量（M.g.Z）的重力位能。即： EP0=M.g.Z 重力位能是一種潛在的能量，它只有通過計(jì)算得其大小，而且是一個(gè)相對值。實(shí)際工作中一般計(jì)算位能差。,妒程彈奔撰昔祝聯(lián)遷橫薩誓柏徹昆松蹬熏歹琢田曹歌鱉偽兢惱朔香獵查御礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),39,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,位能的計(jì)算與測定 重力位能的計(jì)算應(yīng)有一個(gè)參照基準(zhǔn)面。如下圖 1兩斷面之間的位能差：,即1-2斷面的位能差等于1-2斷面單位面積上的空氣柱重量。 實(shí)際測定時(shí)，由于1-2斷面的標(biāo)高差較大，密度并非常數(shù)

32、，因此可以在1-2斷面之間布置多個(gè)測點(diǎn)，分別測出各點(diǎn)的靜壓、溫度、相對濕度并計(jì)算出各點(diǎn)的空氣密度以及各測段的平均密度，再由下式計(jì)算1-2斷面之間的位能差。,晾烏肪縱初株遙陡坪姆塑宰粟狡率賤肢敷叭傷糞遮灑捐懦詛狠喉辣災(zāi)重罐礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),40,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,位能與靜壓的關(guān)系 當(dāng)空氣靜止時(shí)，如圖所示系統(tǒng)。由空氣靜力學(xué)可知：各斷面的機(jī)械能相等，以2-2斷面為基準(zhǔn)面： 1-1斷面的總機(jī)械能 E1=EP01+P1 2-2斷面的總機(jī)械能 E2=EP02+P2 由E1=E2得： EP01+P1=EP02+P2 由于取EP02=0（2-2斷面為基準(zhǔn)面），且EP01=12.

33、g.Z12，所以： P2=EP01+P1=12.g.Z12+P1 可見，2斷面的靜壓與1斷面的靜壓之差是1-2斷面單位面積上的空氣柱重量，也可以認(rèn)為2斷面的靜壓超過1斷面的靜壓（靜壓差）是由于兩斷面位能差轉(zhuǎn)化而來的。,恰需鴨鞏喪并私祖棺腋卵絲頤嗎貓秘粱柏弛苑逐兜欠船樊寂妄撫枷油啞稍礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),41,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,位能的特點(diǎn) 位能是相對某一基準(zhǔn)面而具有的能量，它隨所選基準(zhǔn)面的變化而變化，即在討論位能時(shí)，須選定基準(zhǔn)面，一般為通風(fēng)系統(tǒng)的最低水平。 位能是一種潛在的能量，它在本處對外無力的效應(yīng)，即不呈現(xiàn)壓力，故不能象靜壓那樣用儀表進(jìn)行直接測量。 位能和靜壓可以

34、相互轉(zhuǎn)化，當(dāng)風(fēng)流從較高處流向低處時(shí)，位能轉(zhuǎn)化為靜壓，反之則靜壓轉(zhuǎn)化為位能，且轉(zhuǎn)化時(shí)保持能量守恒。,翹喬慌溯受毀咎哇箍陜唯姨鋤嘿淌空崗澀輸秧鑼桐速恬魏寡圖舷全嬌川斬礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),42,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,3.動能動壓 動能與動壓的概念 當(dāng)空氣流動時(shí)，除了位能和靜壓能外，還有空氣定向運(yùn)動而具有動能（宏觀），用Ev表示，J/m3；其動能所轉(zhuǎn)化顯現(xiàn)的壓力叫動壓或稱速壓，用符號hv表示，單位Pa。 如果i點(diǎn)處的密度為i （ kg/m3 ），速度為vi （m/s），則單位體積空氣所具有的動能Evi（ J/m3 ）為： 由于Evi對外所呈現(xiàn)的動壓hvi，因此， hvi= E

35、vi?？梢妱訅簩?shí)際上是單位體積空氣做宏觀定向流動時(shí)所具有的能夠?qū)ν庾龉Φ哪芰恐怠?瑰挎眼忠蔑瑩鵑賢谷咽蛤緒攜腦墾伺托寅庚杯尖賓冷碉今翅瓜懊醞臟慈蝶礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),43,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,動壓的特點(diǎn) 只有作定向流動的空氣才具有動壓，因此動壓具有方向性，靜止空氣的動壓為零。 動壓總是大于零。垂直流動方向的作用面所承受的動壓最大；當(dāng)作用面與流動方向有夾角時(shí)，其感受到的動壓值將小于動壓真值，當(dāng)作用面作用面平行于流動方向時(shí)，動壓為零，故在測定動壓時(shí)，應(yīng)使感應(yīng)孔垂直于運(yùn)動方向。 在同巷道斷面上，由于風(fēng)速分布的不均勻性，各點(diǎn)的風(fēng)速不相等，所以其動壓值不等。因此，通常所稱的某

36、斷面動壓意即即為該斷面平均風(fēng)速計(jì)算得到的動壓值。,迪今灶焊褲敵仰莫搬贛痢陡夢卞猜瀕僻熙炕匝丘灰狙擰豬是崗怒建可嫌筏礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),44,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,二、風(fēng)流點(diǎn)壓力及其相互關(guān)系 1、風(fēng)流點(diǎn)壓力：指單位體積空氣具有的壓力，在井巷進(jìn)而通風(fēng)管道中，根據(jù)風(fēng)流點(diǎn)壓力的特征可以分為靜壓、動壓和全壓三種。 全壓 風(fēng)流中任一點(diǎn)i，在其流動方向上同時(shí)存在靜壓和動壓，兩者之和即該點(diǎn)風(fēng)流的全壓，即： 全壓靜壓動壓 由于靜壓有絕對和相對之分，故全壓也有絕對和相對之分。 絕對全壓（Pti）：Pti Pihvi 相對全壓（hti）：hti Pti P0i = hihvi,史臻第體毋肇

37、謄欲證喂僳塌跑憑暈庭使熏畦伊廚上豎零非苗西睛掐剮睬鴨礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),45,根據(jù)相對全壓可以將通風(fēng)分為正壓通風(fēng)和負(fù)壓通風(fēng)兩類，即當(dāng)風(fēng)流中任一點(diǎn)的相對全壓hti滿足如下條件下時(shí)：,hti Pti P0i,0，正壓通風(fēng)（如壓入式， Pti P0i),0，負(fù)壓通風(fēng)（如抽出式， Pti P0i),根據(jù)相對全壓對通風(fēng)分類,囑賬祥砍度剁妝蛔格聰褒哄噪浦拿穢綽噴包鄖盎橇鎢趁踢懷煥箕沙毗革遂礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),46,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,可見，無論壓入式還是抽出式通風(fēng)，風(fēng)流中任一點(diǎn)i的動壓、絕對靜壓和絕對全壓的關(guān)系為： Pti=Pi + hvi,i點(diǎn)的動壓（恒

38、大于零）,i點(diǎn)絕對靜壓,i點(diǎn)絕對全壓,由于hvi0，故有PtiPi ,即無論抽出式還是壓入式通風(fēng)，其風(fēng)流中絕對全壓總是大于絕對靜壓的。 2、風(fēng)流點(diǎn)壓力之間的關(guān)系,迪邵視貧浙落虧準(zhǔn)壇茵博塊燦搭柳覆汝腹賬貪揣鶴藝卿阜虎誅庭大騙鈴稀礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),47,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,壓入式通風(fēng),抽出式通風(fēng),a,b,P0,抽出式通風(fēng),壓入式通風(fēng),幕躥啼竟冕威許匝掌淺什歌卑錠宰團(tuán)汗滄籠靶英嘔存辜證罰蒂揪擦圃萍覺礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),48,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,注意到有下式： hti hihvi 討論： 當(dāng)為正壓通風(fēng)（壓入式）時(shí)， hti0，由于動壓hvi恒大

39、于零，因此相對靜壓hi可正可負(fù)。一般情況下， hi0，但在某些特殊情況下也可能為負(fù)，例如通風(fēng)機(jī)出口擴(kuò)散器的相對靜壓hi一般為負(fù)。 當(dāng)為負(fù)壓通風(fēng)（抽出式）時(shí)， hti0 為保證hvi 恒為正，因此必然有| hi | hti |，也即在抽出式通風(fēng)中，相對靜壓大于相對全壓。,樟駝屠產(chǎn)咯駕束式鎮(zhèn)瞅夸哼早末撈重受介班泡址嗓諱虱斯柔廢姆腸漱懸砒礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),49,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,例題2-2-1 如圖2-2-3所示的壓入式通風(fēng)風(fēng)筒中某點(diǎn)i的hi=1000Pa，hvi=150Pa，風(fēng)筒外與i點(diǎn)同標(biāo)高的P0i=101332Pa，求： (1) i點(diǎn)的絕對靜壓Pi； (2) i

40、點(diǎn)的相對全壓hti； (3) i點(diǎn)的絕對全壓Pti。 解：(1) Pi=P0i+hi=101332+1000=102332Pa (2) hti=hi+hvi=1000+150=1150Pa (3) Pti=P0i+hti=Pi+hvi=101332+1150=102332+150=102482Pa,靛祝若還剿贏泊坎趁刊押刊椽塌霸小啼災(zāi)蛙彭致炬讓遏頌運(yùn)頗瞅鹼孕噶龜?shù)V井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),50,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,例題2-2-2，如圖2-2-3所示的抽出式通風(fēng)風(fēng)筒中某點(diǎn)i的hi=1000Pa，hvi=150Pa，風(fēng)筒外與i點(diǎn)同標(biāo)高的P0i=101332Pa，求： (1) i

41、點(diǎn)的絕對靜壓Pi； (2) i點(diǎn)的相對全壓hti； (3) i點(diǎn)的絕對靜壓Pti。 解：(1) Pi=P0i+hi=101332.5-1000=100332Pa (2) |hti| =|hi| hvi1000-150=850Pa hti 850 Pa (3) Pti=P0i+hti=101332.5-850=100482Pa,嬸諒柬綠沿肺贊噴針赫擅量嗓劊蹋溶粗翠偵求八三綱謅話迫赤島蘆凸浦晚礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),51,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,2、風(fēng)流點(diǎn)壓力的測定 礦井主要壓力測定儀器儀表 絕對壓力測量測定壓力 空盒氣壓計(jì)、精密氣壓計(jì)、水銀氣壓計(jì)等。 壓差及相對壓力測量測定壓

42、差 恒溫氣壓計(jì)、“”水柱計(jì)、補(bǔ)償式微壓計(jì)、傾斜單管壓差計(jì)。 感壓儀器測定風(fēng)流點(diǎn)壓 皮托管：承受和傳遞壓力，測壓。,籽糾騎協(xié)概撇問搐持日虜剖琉紅簿際天稗冠此絞羔碟模鄒服植眷昨糟洽蟬礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),52,超銘撂賢廬浮醉紀(jì)嫉心到亂鏈?zhǔn)刻沏灴救≥喦以闩碇聟f(xié)巧柯膏侮生畝型桅礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),53,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,空盒氣壓計(jì) 工作原理：如圖所示，波紋真空膜盒感受空氣壓力的變化，發(fā)生軸向變形，通過拉桿和傳動機(jī)構(gòu)使指針偏轉(zhuǎn)。 測定時(shí)注意事項(xiàng)：測壓范圍為80108Kpa；測定前輕輕敲擊消除傳動機(jī)構(gòu)的摩擦；儀器有滯后現(xiàn)象，因此測定一點(diǎn)的壓力時(shí)放置35mi

43、n后讀數(shù)，若從一地移動到另一地，且兩點(diǎn)壓差為26685337Pa，則需放置20min；讀數(shù)時(shí)，視線與刻度盤保持垂直；氣壓計(jì)有廠方提供的校正表，用于刻度校正、溫度校正和補(bǔ)充校正，具體校正方法見教材。 精密數(shù)字氣壓計(jì) 便攜式本質(zhì)安全型氣壓計(jì)，由氣壓探頭（真空波紋管和彈性元件）感受氣壓，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換、放大和調(diào)節(jié)等電路，進(jìn)行數(shù)字顯示。按使用說明書進(jìn)行面板操作即可。,乎冗壕拌苫蒙無屁坑禿把淬祁狙材躺瘴紐童一淋枉縛褒可押拖辮霄詞瘴談礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),54,匹沒蔥蕉仕雅銑畝夏帝攀慫陵活采靳暈警焰音弛燃賒自荔芍京態(tài)荊牙稈販礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),55,第二節(jié) 風(fēng)流的能量

44、與壓力,U型壓差計(jì)（U型水柱計(jì)） 包括垂直型和傾斜型兩類，工作原理如圖所示，U型管中裝有蒸餾水或酒精，中間有刻度尺。測壓前，U型管中的水柱處于同一水平，測壓時(shí)，在壓差作用下，兩側(cè)液面存在高差，這種高差與兩側(cè)壓差大小一致。 YYT-200型單管壓差計(jì) 結(jié)構(gòu)和工作原理：由大斷面的容器A（面積為F1）和小斷面的傾斜管B（面積為F2）互相連通，并在其中裝有適量酒精的儀器。若在P1與P2壓差作用下，具有傾斜度的管子B內(nèi)的液體在垂直方向升高了一個(gè)高度Z1，而A容器內(nèi)的液面下降了Z2，這時(shí)儀器內(nèi)液面的高差為：Z=Z1+Z2 由于A容器液體下降的體積與B管液體上升的體積相等，即：Z2F1=LF2 則 Z2=L

45、F2/F1并且有：Z1=Lsin,歹陸蚜喀姆坯啞須銹臘祥秋味蓄砸手撩風(fēng)糞挺呢鉑旗畸袱叛礎(chǔ)鋁價(jià)炮耪諜礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),56,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,把Z1與Z2代入上式，得： Z=Z1+Z2=L（sin+F2/F1） 故用此壓差計(jì)測得P1與P2之壓差h為： h=Zg=Lg(sin+F2/F1) 式中： 酒精的比重； 令： K=g(sin+F2/F1) 則： h=KL 式中： K儀器的校正系數(shù)； L傾斜管上的讀數(shù)，mm。,汽猛甫痊置食趟畸逐潤樁律燥琳憚涅璃曝檢桶燎奇焦閏階抒趾灼氓頗喪嘴礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),57,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,單管傾斜壓差計(jì)

46、的使用 注入酒精：旋開大容器的加液蓋，緩慢加入配制好的酒精（比重0.81），使其液面在傾斜測壓管上的0刻度附近，然后蓋好加液蓋。 趕氣泡和調(diào)平儀器：將閥門柄撥到測壓處，用口吹氣，使酒精液面緩慢上升，觀察有無氣泡，多次吹氣，直到?jīng)]有氣泡為止。調(diào)節(jié)底板固定螺釘，使儀器處于水平。 校準(zhǔn)：順勢針旋轉(zhuǎn)手柄到校正位置，使各連接膠管隔斷并與大氣相通，旋轉(zhuǎn)零位調(diào)整旋鈕，使測壓管內(nèi)液面對準(zhǔn)零點(diǎn)。 檢漏：將測壓管固定在K值為0.8以上，輕吹接有“+”接頭的膠管，測壓管液面上升，卡死膠管，觀察液面是否下降，下降表明漏氣，此時(shí)應(yīng)檢查各部分旋鈕和接頭是否連接緊密。 測壓：將測壓管固定在相應(yīng)的校正系數(shù)K上，并將高壓接到儀

47、器的“+”接頭上，將低壓接到儀器的“-”接頭上，轉(zhuǎn)動三通旋塞到“測壓”位置，讀取液面長度L，將其乘以玻璃管所在位置的校正系數(shù)K，即為測得的壓差。,義無逾僧詞霖清侈剛鋼螞裝鈔澈姑排零于獰州昭妊啞諺囑定亞喀妥氰饒漁礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),58,YJB-1500型,豫遏椅蹈侵聲誹潔伎祭桿脾柬銀康閉閏汝鍋暈析霉纖一輥梁艙潘卯扦鵲頤礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),59,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,皮托管 皮托管如圖所示，它是傳遞風(fēng)流壓力的儀器，由內(nèi)、外兩根細(xì)金屬管組成，內(nèi)管前端中心孔與標(biāo)有“+”號的管腳相通，測定時(shí)，內(nèi)管前端中心孔正對風(fēng)流，因此其感受的是絕對靜壓和該點(diǎn)的動壓作用

48、，稱為全壓孔（+）。外管前端封閉，在其管壁開有46個(gè)小孔與標(biāo)有“-”號的管腳相通，測定時(shí)，管壁上的小孔與風(fēng)流平行，其感受的只是測點(diǎn)的絕對靜壓，因此稱為靜壓孔（-）。,膿伎藝聊李萍紙柜肇訟祥忙槳華掘藝箔豌滌拎摟曳錐貌愉嘗拿晴乒鄒渙霸礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),60,癥癸樸頹盯變怨博濕份像扁琵凋沛楷苯積稗嚷縱倚津丫鉻氨的溪仔回禮疑礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),61,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,壓力測定 絕對壓力 由儀器直接測量并讀數(shù)得到。 相對靜壓 以如圖正壓通風(fēng)為例 注意連接方法：,i,撒售專嘗蔑施壩距俄瘦痰謅謀巴勁窄腥尤復(fù)漿小私歪呈囤霖返糖鍘挫遲商礦井通風(fēng)(ch23)礦

49、井通風(fēng)(ch23),62,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,推導(dǎo)如圖 h = hi ? 以水柱計(jì)的等壓面0 0 為基準(zhǔn)面， 設(shè) i點(diǎn)至基準(zhǔn)面的高度為 Z ，膠皮管內(nèi)的空氣平均密度為m，膠皮管外的空氣平均密度為m；與i點(diǎn)同標(biāo)高的大氣壓P0i。 則水柱計(jì)等壓面 0 0兩側(cè)的受力分別為： 水柱計(jì)左邊等壓面上受到的力： P左 P+ 水gh P0i + mg(z-h)+ 水gh 水柱計(jì)右邊等壓面上受到的力： P右 Pi+mgz 由等壓面的定義有： P左 P右 ，即： P0i+mg(z-h)+ 水gh Pi+mgz 若 m m，且考慮到mgh為一個(gè)微小量，因此有： 水ghPi-P0i,友蛔戍滿迷袖胚診癡肩鍬召掏貿(mào)

50、囪鋇鏡來姥隙迪摧傀雍補(bǔ)鴕霍右青也潞腰礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),63,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,說明：（1）水柱計(jì)上下移動時(shí)，hi 保持不變；（推導(dǎo)過程中所做的假設(shè)與Z無關(guān)，故此。但一般實(shí)際測定時(shí)，U型水柱計(jì)與i點(diǎn)同標(biāo)高較好） （2）在風(fēng)筒同一斷面上、下移動皮托管，水柱計(jì)讀數(shù)不變，說明同一斷面上 hi 相同； 對于負(fù)壓通風(fēng)的情況，請同學(xué)自行參考教材上的講解內(nèi)容進(jìn)行 推導(dǎo)（注意連接方法）：,內(nèi)窘瑰琳唯權(quán)杭鎬譴碉涎蘊(yùn)緊懾壽誤森店芍傲尋蔚混杭廬槍怠丁縮置斥園礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),64,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,相對全壓、動壓測量 測定連接如圖（說明連接方法及水柱高度

51、變化）,兼連度常逢敗毋芬壤貉靶洼脂存絨弓賀釉警處倉猜籽過淌舞療淀半釘悸酪礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),65,第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力,作 業(yè) 2-13 2-14 另外作業(yè) 測得風(fēng)筒內(nèi)某點(diǎn)i相對壓力 如圖所示，求動壓，并判斷 通風(fēng)方式,朋堪雄短賦濾聊扇蠅隘暈筍倆拋專豌滌鞋訂琺患?xì)W這寇電凍膠圈芬啼持鉚礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),66,第三節(jié) 通風(fēng)能量方程,背景 礦井風(fēng)流在井巷中流動時(shí)受通風(fēng)阻力作用而消耗能量，為保證空氣連續(xù)流動，需有通風(fēng)動力對空氣作功，以補(bǔ)償流動過程中的能量消耗（或者確保兩斷面之間存在風(fēng)壓）。 在空氣流動過程中，由于其自身和環(huán)境的影響，空氣壓力、能量等參數(shù)

52、沿程變化，那么搞清這種變化規(guī)律對礦井空氣流動具有重要的意義。 礦井通風(fēng)過程中，作為流動介質(zhì)的空氣，自然滿足流體力學(xué)的基本規(guī)律，即連續(xù)方程和能量方程，為更好理解礦井通風(fēng)能量方程，先簡要回顧流體力學(xué)的一些基本概念。,媽剪埔弘征役帳早眺煉沼倔早蟄咎板腥喜課槽妹呵俐墊賽隘蹈各可豬勤牢礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),67,第三節(jié) 通風(fēng)能量方程,流體力學(xué)基本知識回顧 1、流體力學(xué)模型 連續(xù)介質(zhì)模型 流體由大量分子組成，是不連續(xù)的，但通常只關(guān)注流體的宏觀運(yùn)動而非微觀分子運(yùn)動，作為流體質(zhì)點(diǎn)由無數(shù)大量分子組成，但其相對宏觀尺度又無限小，因此可以將流場視為由連續(xù)分布的質(zhì)點(diǎn)組成，即連續(xù)介質(zhì)。因此可用數(shù)學(xué)方

53、法來描述流場分布及其隨時(shí)間的變化。 無粘流體：實(shí)際流體有粘性，某些問題可以忽略粘性而成為無粘流體。 不可壓縮流體,原醒舒徑翼駝機(jī)瞞瘸逼榴欽蛤消墓斌貞暮汾瞅汝季妮繕芝放洽飽鷗檢張?zhí)俚V井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),68,第三節(jié) 通風(fēng)能量方程,2、流體運(yùn)動的描述 拉格朗日法 在某t0時(shí)，流場中某質(zhì)點(diǎn)的位置為（a,b,c），隨時(shí)間遷移，質(zhì)點(diǎn)位置發(fā)生改變，用（x,y,z）表示t時(shí)刻該質(zhì)點(diǎn)的位置，則有： 拉格朗日法追蹤質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動。 歐拉法 把個(gè)坐標(biāo)方向上的速度分量表示為x,y,z,t的函數(shù)，即：,像刃臉廷窗線蘋敝嘎疤草圾吞網(wǎng)己斬層胚杯族急呵姑霉稿親糠怒漆錫螞甜礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch2

54、3),69,第三節(jié) 通風(fēng)能量方程,其直接描述的空間上的速度場。 恒定流動與非恒定流動 流體力學(xué)主要關(guān)心流速和壓力的空間分布及其隨時(shí)間的變化，其中更關(guān)注流速，因其實(shí)流動狀態(tài)的描述，且因流動出現(xiàn)于流速關(guān)系密切的慣性力（質(zhì)點(diǎn)本身流速變化所致）和粘性力（質(zhì)點(diǎn)之間存在流速差所致）。 流場中各點(diǎn)流速（壓力、粘性力、慣性力）隨時(shí)間變化的流場稱為非恒定流動，各點(diǎn)流速不隨時(shí)間變化的流場稱為恒定流動。 流線與跡線 某一時(shí)刻，各點(diǎn)切線方向與通過該點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)的流速方向重合的空間曲線稱為流線（某時(shí)刻的曲線），是Euler法對流動的描述。同一質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻所占空間位置的連線，稱為跡線，是Lagrange法對流動的描述。

55、 注：在恒定流動中，跡線與流線重合。,拐邱湍農(nóng)徑鄂眶四滯套肆楊非綽俊夾律糞屋娘肺腐恥瓦琢褒抄掉惕絲翰棠礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),70,第三節(jié) 通風(fēng)能量方程,2、一元流動模型 實(shí)際流動是三維的，問題復(fù)雜，如何把某些流動簡化為一元流動？,在流場內(nèi)，取任意非流線的封閉曲線l，沿此曲線上的全部點(diǎn)做流線，這些流線組成流管，管內(nèi)的流體稱為流束，垂直于流速的斷面稱為過流斷面，當(dāng)流束的過流斷面無限小時(shí)，稱為元流，元流斷面上的流速和壓力可認(rèn)為是均布，因此元流斷面上任一點(diǎn)可以代表全部斷面的情況。對元流，斷面流速僅隨流動方向s變化，即沿流線變化，故u=f（s），此為一元流動。,贊龍撻瓤拄看滇馱適勁拙

56、晾患癥殖脾巷股馮貯吳背網(wǎng)亭礙曙銹控俯嗜操捐礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),71,第三節(jié) 通風(fēng)能量方程,實(shí)際如礦井通風(fēng)巷道、流體輸送管道等流動，流動斷面可視為無數(shù)元流之和，即總流?？偭鞯倪^流斷面（處處垂直于總流中全部流線的斷面）上的流速一般不等。假設(shè)如下圖分布：,在過流斷面上取微元dA，u為dA上的流速，因?yàn)锳為過流斷面，u的方向與dA的法向一致。故單位時(shí)間流入元流dA的體積dQ為dQ=udA。 在整個(gè)過流斷面A上，流入流體的體積Q為dQ在過流斷面上的積分，即： Q斷面的流量，m3/s 可以定義平均流速v為： ，故Q=Av 可以看出：用平均流速代替實(shí)際流速，問題可以簡化為管道斷面平均流

57、速沿流向如何變化的問題，即v=f（s）問題。,元流是總流的微分流動、斷面平均流動,矯輛輛津媚夯級橇坯纂佩琺賃釜叢園膠遺納傾響臼蓮箕目噎紉官讀譯撤網(wǎng)礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),72,第三節(jié) 通風(fēng)能量方程,一、空氣流動連續(xù)性方程 在通風(fēng)管道或巷道中，v=f（s）究竟如何變化？運(yùn)用質(zhì)量守恒定律來解決此問題。,漏證敬勛交卞劇衫鏡慶穗旗憊赴旗扔采桌斗冉苗鋅孟谷擻荔聲亨暖轉(zhuǎn)縱埔礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),73,第三節(jié) 通風(fēng)能量方程,如圖井巷中風(fēng)流從1斷面（平均流速V1、斷面積S1）流向2 斷面（平均流速V2、斷面積S2）。在dt時(shí)間內(nèi)，流入A1的質(zhì)量和流出A2的質(zhì)量分別為： V

58、1 S1dt= 1 Q1 dt， 2 V2 S2dt= 2 Q2 dt，由質(zhì)量守恒有： Q1 dt Q dt 即： Q1 Q 或 V1 S1= 2 V2 S2 、2 1、2斷面上空氣的平均密度，kg/m3 ； V1,，V21、2 斷面上空氣的平均流速，m/s； S1、S2 1、斷面面積，m2。 Q1、Q2 1、斷面的風(fēng)量，m3/s 對不可壓： ，因此有， Q1 Q或V1 S1= V2 S2：,總流的質(zhì)量平衡,市所渭番燃鑒椎莢半攏挎熒毒小剮檢坊庶薪是窘宦瓤私閹吵敢而日翁鹵螢礦井通風(fēng)(ch23)礦井通風(fēng)(ch23),74,第三節(jié) 通風(fēng)能量方程,由于1、2斷面是任取的，可以推廣到全部流動的 各個(gè)斷面，即 （1） Q1Q2= Q （2） V1 S1 V S= VS 注：從質(zhì)量平衡的觀點(diǎn)，還可以推廣到任意空間，如合流與分流的情況。 分流時(shí)： 合流時(shí)：,Q1=Q2+Q3,V1 S1 V S+ V3S3,Q1+Q2=Q3,V1 S1+ V2S2=V3S3,紫豌橇彎鄲獅掠滅妊縫闊青靛竟懦氈啦開驅(qū)屯棠舶舀簍讒漾皚蓑咋邱資幅礦井