矿井通风防尘第二章：矿井风流的压力.ppt

第二章矿井风流的压力,在一条凤道中的两点空气能量不同，空气必然从能量高的地点流向能量低的地点，从而形成凤流。这说明空气流动必须具备两个条件一是有通路，一是能量不同。空气本身能量的变化是造成风流流动的根本原因。为了掌握空气运动的规律，首先应了解有关空气压力的一些问题。第一节矿井风流的压力一、空气的密度单位体积空气所具有的质量称为空气的密度，与P、t、湿度等有关。湿空气密度为干空气密度和水蒸汽密度之和，即根据气体状态方程，可推出空气密度计算公式kg/m3式中P为大气压，Ｐsat为饱和水蒸汽压，单位Pa；φ为相对湿度；Ｔ为空气绝对温度，Tt273,K。,kg/m3,式中P为大气压，Ｐsat为饱和水蒸汽压，单位mmHg。注意Ｐ和Ｐsat单位一致。空气比容V/M1/,二、空气压力及其单位单位体积空气包围着地球的大气，受地心吸引力的作用，对其底部单位面积上所具有的重力称为大气压力，也称为气压。所以大气压力是一个压强的概念。由于气压随海拔高而变，所以空气的密度也随海拔高而改变。在我国法定计量单位亦即国际单位制中以帕斯卡作为压强单位，简称帕，以Pa表示。它的物理意义是每平方米面积所承受多少牛顿N的压力，也可用N/m2表示其单位。而1N表示可以使质量为1Kg的物体获得1m/s2的加速度的力。三、风流中的点压力风流的点压力是指测点的单位体积1m3空气所具有的压力。通风管道中流动的风流的点压力可分为静压、动压和全压。风流中任一点i的动压、绝对静压和绝对全压的关系为hviPti-Pihvi、hI和hti三者之间的关系为htihihvi。,第二节矿井通风的压差一、绝对压力和相对压力根据压力的测算基准不同，压力可分为绝对压力和相对压力。A、绝对压力以真空为测算零点（比较基准）而测得的压力称之为绝对压力，用P表示。B、相对压力以当时当地同标高的大气压力为测算基准零点测得的压力称之为相对压力，即通常所说的表压力，用h表示。风流的绝对压力（P）、相对压力（h）和与其对应的大气压（P0）三者之间的关系如下式所示hP－P0,二、风流中两点间的压力差1、水平等断面风流A点的风流的全压为，B点的风流的全压为。当A点的全压大于B点，则风流由A向B。它们之间的差值如下式2、等断面垂直风流可用下式进行计算,若风流断面相等，风速vA等于vB，并且密度近似于则,第三节伯努里方程式在矿井通风中的应用一、压入式通风矿井的能量互换关系A点的能量等于B点的能量加两点间的能量差h。即则式中上式就是矿井通风的能量互换关系，亦即通风动力与阻力间的关系。应该说明，这一关系只适用于空气在流动过程中密度变化不大的情况，而对于不是很深的矿井，矿井通风基本符合这一变化规律。这里先引入一个概念，所谓扇风机出风口的全压与扇风机入风口全压之差值。,二、抽出式通风矿井的能量互换关系A、B两点的能量互换关系为三、主要扇风机安设在井下的能量互换关系从地表到扇风机入口A的通风阻力为h1，其能量互换关系为,式中同理，从扇风机出口B到地表的通风阻力为h2，其能量互换关系为式中,整个矿井的通风阻力为上述两段阻力之和，即h＝h1＋h2，即实际上就是井下这台扇风机的全压，以hc表示，则得出的结论，仍然和主要扇风机安装在地表是一样的。,第四节矿内空气压力的测定１、矿井主要压力测定仪器仪表（１）绝对压力测量空盒气压计、精密气压计、水银气压计等。（２）压差及相对压力测量恒温气压计、“Ｕ”水柱计、补偿式微压计、倾斜单管压差计。（３）感压仪器皮托管，承受和传递压力，-测压２、压力测定（１）绝对压力－－直接测量读数。（２）相对静压以如图正压通风为例（注意连接方法）,i,推导如图hhi以水柱计的等压面0’－0’为基准面，设i点至基准面的高度为Z，胶皮管内的空气平均密度为ρm，胶皮管外的空气平均密度为ρm’；与i点同标高的大气压P0i。则水柱计等压面0’－0’两侧的受力分别为水柱计左边等压面上受到的力P左＝P０ρ水gh＝P0iρm’gz-hρ水gh水柱计右边等压面上受到的力P右＝Piρmgz由等压面的定义有P左＝P右，即P0iρm’gz-hρ水gh＝P0iρmgz,若ρm＝ρm’有∵ρ水＞＞ρm（Pa）（mmH20）对于负压通风的情况请自行推导（注意连接方法）,说明（I）水柱计上下移动时，hi保持不变；（II）在风筒同一断面上、下移动皮托管，水柱计读数不变，说明同一断面上hi相同。（３）相对全压、动压测量测定连接如图（说明连接方法及水柱高度变化）,第二章习题,2-52-82-102-132-152-17,