矿井通风第3章 井巷通风阻力课件.ppt

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1、第三章井巷通风阻力1第一节井巷断面上的风速分布第二节摩擦风阻与阻力第三节局部风阻与阻力第四节矿井总风阻与矿井等积孔第五节降低矿井通风阻力的措施21、上一章内容回顾1)、上次课所讲的主要内容空气的物理性：温度、密度（比容）、重度(重率)、湿度(绝对湿度、相对湿度、含湿量)、压力（压强）、粘性、焓、风流的点压力及其相互关系、矿井通风能量方程(空气流动连续性方程、单位质量流量能量方程、单位体积流量能量方程)及通风能量（压力）坡度线。2)、能解决的实际问题（1）密度的计算（2）点压力的测定（3）矿井通风阻力的计算（4）矿井

2、能量压力坡度线的画法，从图形上直观地看出空气在流动过程中能量（压力）沿程变化规律。（5）风流方向的判断32、本章的重点：井巷断面的风速分布，摩擦阻力系数、摩擦风阻及阻力计算，尼古拉兹实验，矿井局部阻力系数、局部风阻与阻力，矿井总风阻与等积孔、降低矿井通风阻力的措施。3、本章的难点：正确查算摩擦阻力系数α值正确计算局部阻力系数ξ值4、本章的思考题(1)对于给定的井巷，摩擦风阻Rf=const，为什么？(2)摩擦阻力与摩擦风阻有何不同？(3)矿井风量与摩擦阻力有何关系，从降低摩擦阻力的角度，应如何控制风量？局部阻力是如

3、何产生的？(4)目前所用等积孔的计算方法、分级标准有什么不足之处？(5)结合矿井实际，如何降低矿井通风阻力？如何降低局部阻力？(6)如何正确合理评价矿井通风难易程度？4第三章井巷通风阻力当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。井巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力(也称为沿程阻力)和局部阻力。第一节井巷断面上风速分布一、风流流态1、管道流同一流体在同一管道中流动时，不同的流速，会形成不同的流动状态。当流速较低时，流体质点互不混杂，沿着与管轴

4、平行的方向作层状运动，称为层流(或滞流)。当流速较大时，流体质点的运动速度在大小和方向上都随时发生变化，成为互相混杂的紊乱流动，称为紊流(或湍流)。（１）雷诺数－Re式中：平均流速v、管道直径d和流体的运动粘性系数。当空气温度为150C时，=14.4x10-6m2/s。5雷诺实验示意图实验表明：Re≤2320层流（下临界雷诺数）Re＞4000紊流（上临界雷诺数）中间为过渡区。实际工程计算中，为简便起见，通常用Re=2300来判断管路流动的流态。Re≤2300层流，Re＞2300紊流6（２）当量直径对于非圆形断面的井

5、巷，Re数中的管道直径d应以井巷断面的当量直径de来表示：因此，非圆形断面井巷的雷诺数可用下式表示：对于不同形状的井巷断面，其周长U与断面积S的关系，可用下式表示：式中：C—断面形状系数：梯形C=4.16；三心拱C=4.10；半圆拱C=3.84；圆形拱C=3.54。7例：某梯形巷道，采用工字钢支护，断面S=9m2，巷道中风量为Q=240m3/min，试判别风流流态。解：故巷道中风流为紊流。例：巷道条件同前，求相应于Re＝2300时的层流临界风速。解：《规程》规定，井巷中最低允许风速为0.15m/s，由此可见，矿井内

6、所有通风井巷中的风流均呈紊流状态。只有在采区冒落带，煤岩柱裂隙中的漏风风流才有可能出现层流状态，用孔隙介质流来判断。82、孔隙介质流在采空区和煤层等多孔介质中风流的流态判别准数为：式中：K—冒落带渗流系数，m2；l—滤流带粗糙度系数，m。层流，Re≤0.25；紊流，Re＞2.5；过渡流0.25

7、动现象）以时均风速代替具有脉动现象的真实风速，井下空气流动可视为定常流。Tvxvxt9(2）巷道风速分布由于空气的粘性和井巷壁面摩擦影响，井巷断面上风速分布是不均匀的。层流边层：在贴近壁面处仍存在层流运动薄层，即层流边层。其厚度δ随Re增加而变薄，它的存在对流动阻力、传热和传质过程有较大影响。在层流边层以外，从巷壁向巷道轴心方向，风速逐渐增大，呈抛物线分布。平均风速：式中：巷道通过风量Q。则：Q＝V×Sδvvmaxvmax10风速分布系数：断面上平均风速v与最大风速vmax的比值称为风速分布系数(速度场系数)，用K

8、v表示：巷壁愈光滑，Kv值愈大，即断面上风速分布愈均匀。砌碹巷道，Kv=0.8～0.86；木棚支护巷道，Kv=0.68～0.82；无支护巷道，Kv=0.74～0.81。实际中，由于受井巷断面形状和支护形式的影响，及局部阻力物的存在，最大风流不一定在井巷的轴线上。风速分布也不一定是有对称性。11第二节摩擦风阻与阻力一、摩擦阻力风流在井巷中作沿程流动时，由于流体