矿井通风阻力ppt课件.pptx

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1、本章目录第一节风流的流动状态第二节摩擦阻力一、摩擦阻力的意义和理论基础二、完全紊流状态下的摩擦阻力定律三、层流状态下的摩擦阻力定律四、摩擦阻力的计算方法五、降低摩擦阻力的措施第三节局部阻力一、局部阻力的概念二、局部阻力定律三、局部阻力的计算方法四、降低局部阻力的措施第四节通风阻力定律和特性一、通风阻力定律二、井巷的通风特性三、风流的功率与电耗本章目录第五节通风阻力测量一、通风阻力测量的内容与意义二、用倾斜压差计测算井巷的风阻三、用倾斜压差计测算井巷的摩擦阻力系数四、用气压计测算井巷的风阻五、测算矿井的通风总阻力和总风阻本章目录第三章井巷通风阻力风流流动时，必须具有一定的能量(通风压

2、力)，用以克服井巷及空气分子之间的摩擦对风流所产生的阻力。通风压力克服通风阻力，两者因次相同，数值相等，方向相反。知道通风阻力的大小就能确定所需通风压力的大小。在矿井通风中，存在着摩擦阻力和局部阻力，必须分析研究它们的特性、测定方法以及降低措施等，从而作为选择通风设备，进行通风管理与设计的依据。这在通风设计中尤其重要。3.1风流的流态流体产生的阻力与流体流动过程中的状态有关。流体流动时有两种状态；一种是流体呈层状流动，各层间流体互不混合，流体质点流动的轨迹为直线或有规则的平滑曲线，这一状态称为层流。在流速很小、管径很小、或粘性较大的流体流动时会发生层流。另一种是流体流动时，各部分流

3、体强烈地互相混合，流体质点的流动轨迹是极不规则的。除了有沿流体总方向的位移外，还有垂直于液流总方向的位移，流体内部存在着时而产生时而消灭的漩涡，这种状态称为紊流。研究层流与紊流的主要意义在于两种流态有着不同的阻力定律。雷诺数试验证明，层流与紊流彼此间的转变关系决定于液体的密度ρ、绝对粘性系数μ，流体的平均速度V与管道水力直径d，这些因素的综合影响可以用雷诺数来表示为：式中，ν——运动粘性系数，m2/s。当Re≤2000时，流体呈层流流动；当Re＞2000时，液流开始向紊流流动过渡；当Re＞10000时，流体完全呈现为紊流。矿井巷道很少为圆形，对于非圆形通风巷道，以4S/U(水力直径

4、)代替上式中的d，即：式中，U——巷道周界长度，m。c—断面形状系数，梯形断面c=4.16；三心拱c=3.85；半圆拱c=3.90；圆断面，c=3.54。例：某巷道的断面S＝2.5m2，周界U＝6.58m，风流的ν＝14.4×10－6m2/s，试计算出风流开始出现紊流时的平均风速？解：当风流开始出现紊流时，则其Re＝2000，当完全紊流时，Re＝10000，因此：由于煤矿中大部分巷道的断面均大于2.5m2，井下巷道中的最低风速均在0.25米/秒以上，所以说井巷中的风流大部为紊流，很少为层流。3.2摩擦阻力一、摩擦阻力及影响因素风流在井巷中作均匀流动时，沿程受到井巷固定壁面的限制，引

5、起内外摩擦，因而产生阻力，这种阻力，叫做摩擦阻力。所谓均匀流动是指风流沿程的速度和方向都不变，而且各断面上的速度分布相同。流态不同的风流，摩擦阻力hfr的产生情况和大小也不同。一般情况下，摩擦阻力要占能量方程中通风阻力的80～90％，它是矿井通风设计，选择扇风机的主要参数，也是生产中分析与改善矿井通风工作的主要对象。前人实验得出水流在圆管中的沿程阻力公式（达西公式）是：式中λ——实验比例系数，无因次；ρ——水流的密度，kg/m3；L——圆管的长度，m；d——圆管的直径，m；V——管内水流的平均速度，m/s。尼古拉兹在壁面分别胶结各种粗细砂粒的圆管中，实验得出了流态不同的水流λ系数同

6、管壁的粗糙程度、雷诺数的关系。管壁的粗糙程度用管道的直径d(m)和管壁平均突起的高度(即砂粒的平均直径)k(m)之比来表示。并用阀门不断改变管内水流速度，结果如图所示。试验结果可分以下几种情况：1)在lgRe≤3.3(Re≤2320)时，即当液体作层流流动，由左边斜线可以看出，所有试验点都分布于其上，λ随Re的增加而减小，且与管道的相对粗糙度无关，这时λ与Re的关系式为：λ＝64/Re2)在3.3<1gRe<5.0(2320＜Re≤100000)的范围内，流体由层流向紊流过渡，λ系数既和Re有关，也和管壁的粗糙度有关。3)当Re≥100000时，流体成为紊流流动。λ与Re无关，只和

7、管壁的粗糙度有关。管壁的粗糙度越大，λ系数就越大。其试验式为：矿井巷道中的风流，其性质与上面完全一样，所不同的是矿井巷道的粗糙度较大，在较小的Re时，便开始由层流变为紊流；此外，由于大多数矿井巷道风流的Re均大于100000，故λ值仅决定于井巷壁的相对粗糙度，而与Re无关。在一定时期内，各井巷壁的相对粗糙度可认为不变，因之λ值即为常量。二、井巷摩擦阻力计算公式由于矿井巷道极少为圆形，可用当量直径d＝4S/U代入沿程阻力公式得：令：α是巷道的摩擦阻力系数，与巷道帮壁的粗