第二章 矿井空气流动的基本理论.ppt

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1、安徽理工大学能源与安全学院安全工程系《通风安全学》第二章矿井空气流动的基本理论1本章主要内容第一节空气主要物理参数一、温度二、压力（压强）三、密度、比容四、粘性五、湿度六、焓第二节风流能量与压力一、风流能量与压力二、风流点压力及其相互关系2本章主要内容第三节通风能量方程一、空气流动连续性方程二、可压缩流体能量方程第四节能量方程在矿井通风中的应用一、水平风道的通风能量（压力）坡度线二、通风系统风流能量（压力）坡度线三、通风系统网络相对压能图和相对等熵静压图3本章重点和难点本章重点：1、空气的物理参数；2、风流的能量与点压力；3、能量方程；4、能量

2、方程在矿井中的应用。本章难点：1、点压力之间的关系；2、能量方程及其在矿井中的应用。4第二章矿井空气流动的基本理论5一、温度温度是描述物体冷热状态的物理量。测量温度的标尺简称温标。矿井表示气候条件的主要参数之一。热力学绝对温标的单位K，用符号T表示。摄氏温标：T=273.15+t第一节空气主要物理参数6第一节空气主要物理参数二、压力（压强）1、定义：空气的压力也称为空气的静压，用符号P表示。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。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2、压头：如果将密度

3、为的某液体注入到一个断面为A的垂直的管中，当液体的高度为h时，液体的体积为：V=hAm37第一节空气主要物理参数根据密度的定义，这时液体的质量为：mass=V=hAkg液体的重力为：F=hAgN根据压力的定义，有：P=F/A=ghN/m2orPa因此，如果液体的密度已知，h就可代表压力。8第一节空气主要物理参数3、矿井常用压强单位：Pa、Mpa、mmHg、mmH20、mbar（毫巴）、bar（巴）、hpa（百帕）、atm（标准大气压）等。换算关系：1atm=760mmHg=1013.25mbar=101325Pa1mbar=1hpa=

4、100Pa=10.2mmH201mmHg=13.6mmH20=133.32Pa1kgf/m2(公斤力/米2）=1mmH20=9.8Pa=9.8N/m21bar=1000mbar9第一节空气主要物理参数三、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/V10第一节空气主要物理参数饱和空气：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

5、过这一极限值，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。绝对湿度不能反映空气的干湿程度。11第一节空气主要物理参数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。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

6、湿度逐渐增大，当达到100％时，此时的温度称为露点。12第一节空气主要物理参数例如：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＝0.70＝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？13第一节空气主要物理参数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

7、空气的含湿量。将，代入得：14第一节空气主要物理参数井下空气湿度的变化规律进风线路有可能出现冬干夏湿的现象。进风井巷有淋水的情况除外。在采掘工作面和回风线路上，气温长年不变，湿度也长年不变，一般都接近100％，随着矿井排出的污风，每昼夜可从矿井内带走数吨甚至上百吨的地下水。进风路线回风路线采掘工作面湿度夏冬15四、焓焓是一个复合的状态参数，它是内能u和压力功PV之和，焓也称热焓。单位质量物质的焓称为比焓（有时也将比焓简称为焓），即有：i=id+d•iV=1.0045t+d•(2501+1.85t)实际应用焓-湿图（I-d)第一节空气主要物理参数

8、16第一节空气主要物理参数五、粘性流体抵抗剪切力的性质。当流体层间发生相对运动时，在流体内部两个流体层的接触面上，便产生粘性阻力(内摩擦力)以阻止相对