隧道通风安全与照明第2章隧道空气流动基本理论

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1、《隧道通风》第二章隧道空气流动基本理论1本章主要内容第一节隧道空气流动规律一、空气的物理状态参数二、隧道风流的能量与压力三、隧道通风能量方程第二节隧道断面上的风速分布及通风阻力一、隧道断面上的风速分布二、隧道通风阻力2本章主要内容第三节隧道的交通通风力一、单向交通通风力二、双向交通通风力第四节隧道的自然通风一、隧道两洞口的超静压差二、隧道进、出风口的热位差三、隧道两洞口等效压差3第一节隧道空气流动规律一、空气的物理状态参数本书简要的介绍了压力、温度、湿度、比容、密度、粘度、比热、焓等状态参数的基本概念。1、压力（压强）1）定义：空气的压力也称为空气的

2、静压，用符号P表示。压强在隧道通风中习惯称为压力。它是空气分子热运动对器壁碰撞的宏观表现。2）注意：（1）单位体积内空气分子不规则热运动产生的总动能的三分之二转化为能对外做功的机械能；（2）在地球引力场中的大气由于受分子热运动和地球重力场引力的综合作用，空气的压力在不同标高处其大小是不同的；在同一水平面、不大的范围内，可以认为空气压力是相同的；空气压力与气象条件等因素也有关。4第一节隧道空气流动规律3）空气的压力、气体的压力是指气体垂直作用于容器壁单位面积上的力，即：式中：F——气体垂直作用于容器壁上的力，N；A——F作用的面积，m2：P——气体的压

3、力，Pa。我国法定计量单位中的压力单位用Pa表示，其他表示式为N／m2，即1Pa=1N/m2，在一些技术资料中曾用到的压力学位有atm（标准大气压）、mmHg（毫米汞柱）、mmH2O（毫米水柱）和at（工程大气压）等，均为非法定计量单位（属常见的废除单位）。表2.1压力单位换算表压力单位PaatmmmHgmmH20atPa10.99×10-50.00750.1021.02×10-5atm1013251760103321.033mmHg133.320.00132113.60.00136mmH209.8070.9678×10-40.073610.0001

4、at980670.9678735.6104152、温度温度是物体冷热程度的标志。根据分子运动理论，气体的温度是气体分子运动动能的度量。温度与气体分子运动动能之间的关系为：式中：——分子平均运动的均方根速度；K——比例常数；T——热力学温标表示的温度；——分子的平均质量。第一节隧道空气流动规律6测量物体温度高低的标尺称温标，工程上常采用摄氏温标和绝对温标。摄氏温标用℃表示，它规定在标准大气压（101325）下，冰的溶点为0℃，水的沸点为100℃；绝对温标又称热力学温标，用K表示，它把分子运动速度为0时的温度定为0K，把纯水的三相点温度(0.01℃)定为

5、273.15K，它与摄氏温标的分度相同，用两种温标表示的温度之间的关系为：（2.4）式中：t——摄氏温标表示的温度，℃；T——对温标表示的温度，K。气体热力计算一律采用绝对温标，国际单位制也规定用绝对温标。在式（2.4）中，为计算方便，工程上常取273K。第一节隧道空气流动规律7第一节隧道空气流动规律3、湿度空气的湿度是指空气的潮湿程度，有两种度量方法：绝对湿度和相对温度。１）绝对湿度：指单位体积空气中所含水蒸气的质量，用ρ表示，其单位与密度单位相同（Kg/m3），数值等于水蒸气在其分压与温度下的密度。在给定温度下，单位体积空气所能容纳的水蒸气分子是

6、有限的，超过这一极限值，多余的水蒸气就会凝结出来。把含有最大限度水蒸气量的空气叫做饱和空气，单位体积饱和空气中所含的水蒸气量，叫饱和湿度，用ρsat表示。此时水蒸气的分压力叫做饱和水蒸气压力，用Psat表示。空气的饱和湿度随温度的增加而增加。因此对于绝对湿度相同的空气，在低温下表现潮湿，在高温下表现干燥。由于绝对湿度不能反映这一事实，因此不能很好表示空气的潮湿程度。8第一节隧道空气流动规律２）相对湿度单位体积空气中实际含有的水蒸汽量（V）与其同温度下的饱和水蒸汽含量（S）之比称为空气的相对湿度：φ＝V／S反映空气中所含水蒸汽量接近饱和的程度。

7、Φ愈小空气愈干爆，φ＝０为干空气；φ愈大空气愈潮湿，φ＝１为饱和空气。温度下降，其相对湿度增大，冷却到φ=1时的温度称为露点。露点：将不饱和空气冷却时，随着温度逐渐下降，相对湿度逐渐增大，当达到100％时，此时的温度称为露点。9第一节隧道空气流动规律例如：甲地：t=18℃，V＝0.0107Kg/m3乙地：t=30℃，V＝0.0154Kg/m3解：查表当t为18℃，s＝0.0154Kg/m3，当t为30℃，s＝0.03037Kg/m3，∴甲地：φ＝V／S＝0.70＝70%乙地：φ＝V／S＝0.51＝51%乙地的绝对湿度大于甲地，但甲地的

8、相对湿度大于乙地，故乙地的空气吸湿能力强。上例甲地、乙地的露点分别为多少？10第一节隧道空气流动规律4、比容