矿井空气流动的基本理论(安徽理工)

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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

2、能量与点压力；3、能量方程；4、能量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。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，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。2、压头：如果将密度为的某液体注入到一个断面为A的

3、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、mmbar、bar、atm等。换算关系：1atm=760mmHg=1013.25mmbar=101325Pa1mmbar=100Pa=10.2mmH201mmHg=1

4、3.6mmH20=133.32Pa9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

5、分压力，PS，其所含的水蒸汽量叫饱和湿度，s。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℃，

6、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

7、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16第一节空气主要物理参数五、

8、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)以阻止相对运动，流体具有的这一性质，称作流体的粘性。其大小主要取决于温度。根据牛顿内摩擦定律有：式中：μ－－比例系数，代表空气粘性，称为动力粘性或绝对粘度。其国际单位：帕.秒，写作：Pa.S。Vy17第一节空气主要物理参数运动粘度为：用符号ν(m2／s)温度是影响流体粘性主要因素，气体，随温