矿山通风与安全 第二讲 矿井空气流动基本理论ppt课件.ppt

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1、第二章矿井空气流动的基本理论山东科技大学2008.41温故而知新上一章我们已经解决的问题:1.我们需要什么样的空气?2.矿井中哪些气体有害?他们是从哪儿来的?对他们的控制要求是什么?3.如何评价矿井气候条件?本章需要解决的问题:1.描述空气流动用到哪些参数?2.空气流动的内在原因是什么?3.如何描述空气流动的基本规律?4.这些基本规律如何指导矿井通风?2矿井空气流动基本理论2.1空气主要物理参数2.2风流能量与压力2.3矿井通风中的能量方程2.4能量方程在矿井通风中的应用2本章主要内容1、空气的物理参数----T、P、Φ、μ、ρ2、风流的能量与点压力---

2、-静压,静压能;动压、动能;位能;全压;抽出式和压入式相对静压、相对全压与动压的关系。3、能量方程连续性方程、单位质量能量方程、单位体积能量方程4、能量方程在矿井中的应用----边界条件、压力坡度图2矿井空气流动基本理论2.1空气主要物理参数2.2风流能量与压力2.3矿井通风中的能量方程2.4能量方程在矿井通风中的应用32.1空气主要物理参数一、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,热力学绝对温标的单位K。二、压力(压强)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

3、表现。P=2/3n(1/2mv2)矿井常用压强单位:PaMpammHgmmH20mmbarbaratm等。换算关系:1atm=760mmHg=1013.25mmbar=101325Pa(见P396)1mmbar=100Pa=10.2mmH20,1mmHg=13.6mmH20=133.32Pa2矿井空气流动基本理论2.1空气主要物理参数2.2风流能量与压力2.3矿井通风中的能量方程2.4能量方程在矿井通风中的应用42.1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

4、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。2矿井空气流动基本理论2.1空气主要物理参数2.2风流能量与压力2.3矿井通风中的能量方程2.4能量方程在矿井通风中的应用52.1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

5、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。2矿井空气流动基本理论2.1空气主要物理参数2.2风流能量与压力2.3矿井通风中的能量方程2.4能量方程在矿井通风中的应用62.1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/m

6、3∴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。上例甲地、乙地的露点分别为多少?2矿井空气流动基本理论2.1空气主要物理参数2.2风流能量与压力2.3矿井通风中的能量方程2.4能量方程在矿井通风中的应用72.1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。d=V/dV=φPs/461Td=(P-φPs)/287Td=0.622φPs/(P-φPs)2矿井空气流动基本理论2.1空气主要物理参数2.2风

7、流能量与压力2.3矿井通风中的能量方程2.4能量方程在矿井通风中的应用82.1空气主要物理参数四、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。i=id+d•iV=1.0045t+d(2501+1.85t)实际应用焓-湿图(i-d图)2矿井空气流动基本理论2.1空气主要物理参数2.2风流能量与压力2.3矿井通风中的能量方程2.4能量方程在矿井通风中的应用92.1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)以阻止相对运动,流体具有的这一性质,称作流体的粘

8、性。其大小主要取决于温度。Vy2矿井空气流动基本理论2.1空气主要

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