第二章(矿井空气及空气流动基本理论)ppt课件.ppt

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1、第二章矿井空气流动的基本理论主要研究内容：矿井空气沿井巷流动过程中宏观力学参数的变化规律以及能量的转换关系。介绍空气的主要物理参数、性质，讨论空气在流动过程中所具有的能量（压力）及其能量的变化。根据热力学第一定律和能量守恒及转换定律，结合矿井风流流动的特点，推导了矿井空气流动过程中的能量方程，介绍了能量方程在矿井通风中的应用。重点：风流能量与压力；风流点压力测定；单位体积流体能量方程的应用。难点：风流能量与压力；通风能量方程推导。第一节空气的主要物理参数一、温度温度是描述物体冷热状态的物理量。矿井表示气候条件的主要参数之一。热力学绝对温

2、标的单位K，摄式温标T=273.15+t《煤矿安全规程》规定：井下采掘工作面的气温须≤26℃，机电硐室内的气温≤30℃；冬季总进风的气温≥2℃。井下气温小于2℃或大于26℃时，就得采取加热或降温的措施。二、压力（压强）空气的压力也称为空气的静压，用符号P表示。空气分子永不停息、无规则的热运动对容器壁面产生的压强。压强在矿井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。习惯叫做空气的绝对静压。其大小可用下式表示：P=（2/3）n(1/2mv2)n—单位体积内的空气分子数；1/2mv2—分子平移运动的平均动能矿井常用压强单位：

3、Pa、Mpa、mmHg、mmH20、mmbar、bar、atm等。换算关系：1atm=760mmHg=1013.25mmbar=101325Pa１mmbar=100Pa=10.2mmH20,１mmHg=13.6mmH20=133.32Pa绝对静压的特点（1）空气压力（绝对静压）是位置的函数；标高越低的地表，单位体积空气中的分子数越多，热运动的动能越大，大气压力越大。（海平面以上1000m高度处大气压力近似0.888标准大气压；以下1000m深度处近似1.126标准大气压）（2）空气压力（绝对静压）是绝对温度的函数；绝对温度越高，单位体积

4、空气中的分子热运动的动能越大，大气压力越大。（3）大量空气分子作无规则热运动时，在各个方向运动的机会是均等的，故空气的绝对静压具有在各个方向上强度相等的特点。绝对静压的测量：常用仪表有两种，水银气压计、空盒气压计三、湿度表示空气中所含水蒸汽量的多少或潮湿程度。表示空气湿度的方法：绝对湿度、相对温度和含湿量三种１、绝对湿度每立方米空气中所含水蒸汽的质量叫空气的绝对湿度。其单位与密度单位相同（Kg/m3），其值等于水蒸汽在其分压力与温度下的密度。v=Mv/V饱和空气：在一定的温度和压力下，单位体积空气所能容纳水蒸汽量是有极限的，超过这一极

5、限值，多余的水蒸汽就会凝结出来。这种含有极限值水蒸汽的湿空气叫饱和空气，这时水蒸气分压力叫饱和水蒸分压力，PS，其所含的水蒸汽量叫饱和湿度s。空气温度升高时，容积增大，空气分子间的孔隙增大，容纳水蒸气量增大。即，气温越高，v越大。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。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。不饱和空气，温度下降，其相对湿度增大，冷却到φ=1时的温度称为露点。在一定温

6、度和压力下，空气的饱和湿度是常数，相对湿度φ和绝对湿度V成正比。即，空气的φ值越大，其V值越大，空气越潮湿。例题：甲地：t=18℃，V＝0.0107Kg/m3,乙地：t=30℃，V＝0.0154Kg/m3解：查附表当t为18℃，s＝0.0154Kg/m3,,当t为30℃，s＝0.03037Kg/m3,∴甲地：φ＝V／S＝0.7＝70%乙地：φ＝V／S＝0.51＝51%乙地的绝对湿度大于甲地，但甲地的相对湿度大于乙地，故乙地的空气吸湿能力强。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

7、，此时的温度称为露点。３、含湿量含有1kg干空气的湿空气中所含水蒸汽的质量（kg）称为空气的含湿量。d=V／d,V=φPs/461Td=(P-φPs)/287T，干空气的质量。d=0.622φPs/(P-φPs)4、空气湿度的测算测算空气湿度时，先用仪表测出相对湿度，再算出绝对湿度。构造比较简单的常用仪表是手摇湿度计、风扇湿度计，二者都是由干球温度计和湿球温度计组成。四、焓焓是一个复合的状态参数，焓也称热焓。气体的内能是指气体内部分子热运动的动能（叫内动能）和由分子间相互吸引力所产生的位能（叫内位能）的总和。内能的单位有Kcal

8、（千卡）、KJ（千焦）。质量为1（kg）的气体的内能用u表示，单位是KJ/kg、Kcal/kg。（1Kcal＝4.1868KJ）气体分子的内动能决定于气体的绝对温度T，内动能越大，温度越高；而气体分子的内位