矿内空气动力学基础（仲晓星）ppt课件.ppt

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1、安全工程学院仲晓星矿井通风与安全MineVentilationandSafety中国矿业大学教学多媒体课件1前章小结矿井空气与地面空气的区别新风：将井巷中经过用风地点以前、受污染程度较轻的进风巷道内的空气乏风：经过用风地点以后、受污染程度较重的回风巷道内的空气矿内空气主要成分除氧气、氮气、二氧化碳、水蒸汽以外，有时还混入一些有害气体和物质2前章小结有害气体规程规定最高容许浓度（%）CO0.0024H2S0.00066SO20.0005NO20.00025《规程》规定，工作面进风流中CH4的浓度不能大于0.5%，采掘工作面和采区的回风流中CH4的浓度不能大于1.0%，矿井和一翼的总回风

2、流中，CH4最高容许浓度为0.75%瓦斯3矿井空气的主要物理参数密度比体积黏度（牛顿内摩擦定律）比热容矿井气候温度湿度（绝对湿度、饱和湿度、相对湿度）风速（叶式、杯式风表）前章小结4第二章矿内空气动力学基础5学习目标、重点与难点学习目标1、流体的概念2、风流能量与能量方程3、风流压力及压力坡度重点与难点1、点压力之间的关系2、能量方程及其在矿井中的应用6第一节流体的概念第二节风流能量与能量方程第三节风流压力与压力坡度7第一节流体的概念1.什么是流体？固体是不是流体？流体（liquid，hydro-）是一种分子可以自由相对运动的物质。该物质受任何微小剪切力作用时都能连续变形。流体可分为

3、液体和气体。82.流体的可压缩性在一定温度下，流体的体积随压力升高而缩小的性质，称为流体的可压缩性。流体压缩性的大小用压缩系数K表示，其意义是当温度不变时，单位压力增量所引起流体体积的相对缩小量。液体：不可压缩流体气体：可压缩流体不可压缩流动93.理想流体的提出流体具有流动性，两层流体以一定速度作相对运动时，在两层的交界面上就要产生内摩擦力，流体中的内摩擦力又叫粘滞力。“内摩擦力”，以及“流体可压缩性”的存在增加了研究流体运动的复杂性，给研究流体运动时带来了很大的不便！A层B层内摩擦力（黏性力）流体10为了简化问题：①假定在流体运动中并无内摩擦力的存在，即假设黏性系数为零；②假定流体

4、是不可压缩的。这种既没有内摩擦又没有压缩性的流体，叫做理想流体。114.流体的一些术语稳定流动（Steadyflow）：如果流体在某一点的速度、压力、密度和温度不随时间而变化称为稳定流动（定常流）。如果这些量中只要有一个量随时间而变化，就称为不稳定流动。12在稳定流动中，流线是不随时间而变化的，这种流动又叫层流。流线型与模拟的层流紊流流线（streamline）：同一时刻若干流体质点的速度方向形成的光滑曲线称为流线。在不稳定流中，流线是变化的，这种流动又叫紊流。13流管（streamtube）：在流体内作一微小的闭合曲线，通过曲线上各点的流线围成的细管叫做流管。由于流线不会相交，因此

5、流管内、外的流体都不会穿越管壁。流量（Flow）：单位时间内流经某一截面积的流体的量，称为过该截面积的流量。流量可以用体积或质量来计算，因此流量又分为体积流量（m3/s）和质量流量(kg/s)，分别用qv、qm表示。14连续方程：连续方程是质量守恒定律在流体力学中的数学表达式，在气体作定常（稳定）一元流动的情况下，流经任意截面的质量流量相等。质量守恒公式推导：15积分后得到：式中：ρ——流体密度，kg/m3；S——断面面积，m2；V——断面的平均速度，m/s可压缩流体稳定流的连续方程不可压缩流体稳定流的连续方程如果：16第二节风流能量与能量方程171.矿井通风流体的流动实际上是由于流

6、体的压力或密度的不同而形成的。要想得到持续的流动，就必须给流体施加外力，使流体具有一定的流动差。在矿井通风中设有通风机，对进口井筒和出口井筒形成压力差，从而维持持续流动。进口井筒和出口井筒空气的密度不同也是矿井空气流动的一个原因。矿井通风用的大型离心式扇风机矿用隔爆型对旋局部通风机18矿井风流矿井风流是连续介质，其运动因素（压力、速度、密度等）都是连续分布的，而且矿井风流主要是沿着井巷的轴线方向运动，可视为一维运动。矿井正常通风期间，矿井风流可近似认为是一维稳定流。应当指出：井下一旦发生煤尘（瓦斯）爆炸、火灾或煤与瓦斯突出等重大灾害，矿井风流就变为不稳定。日本某矿某日12时40分发生

7、煤与瓦斯突出时主扇风压变化的记录19位能（势能）静压能（流动功）动能2.风流能量在矿井井巷中，风流任一断面上能量（机械能）由三部分组成：这三部分能量在通风测量中则以压力的形式出现，分别表示为静压，位压和动压。20（1）位能（势能）-（Potentialenergy）物体在地球重力场中因受地球引力的作用，由于相对位置不同而具有的能量叫做重力位能，简称位能，用Ep0表示。水力发电，其实就是利用水的势能变成机械能，又变成电能的转换过程。任何标高都可用作位能的基点