矿井通风阻力ppt课件.ppt

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1、太原理工大学阳泉学院资源系《通风安全学》第三章井巷通风阻力本章主要内容第一节井巷断面上风速分布一、风流流动状态二、井巷断面上风速分布第二节摩擦阻力一、摩擦阻力二、摩擦阻力系数与摩擦风阻三、井巷摩擦阻力计算方法第三节局部阻力一、局部阻力及其计算二、局部阻力系数和局部风阻本章主要内容第四节矿井总风阻与等级孔一、井巷阻力特性二、矿井总风阻三、矿井等级孔第五节井巷通风阻力测算一、通风阻力hR测算二、局部阻力测算三、井筒阻力测算四、测算结果分析第六节降低矿井通风阻力措施一、降低井巷摩擦阻力的措施二、降低局部阻力措施本章主要内容本章重点和难点：摩擦阻力和

2、局部阻力产生的原因和测算第三章井巷通风阻力当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。井巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力(也称为沿程阻力)和局部阻力。第一节井巷断面上风速分布第一节井巷断面上风速分布一、风流流态1、管道流层流：同一流体在同一管道中流动时，不同的流速，会形成不同的流动状态。当流速较低时，流体质点互不混杂，沿着与管轴平行的方向作层状运动，称为层流(或滞流)。第一节井巷断面上风速分布紊流：当流速较大时，流体质点的运动速度在大小和方向上都随时发生变化，成为互相

3、混杂的紊乱流动，称为紊流(或湍流)。研究层流与紊流的主要意义：在于两种流态有着不同的阻力定律。第一节井巷断面上风速分布风流流态判断（１）雷诺数－Re平均流速v、管道直径d和流体的运动粘性系数。在实际工程计算中，通常以Re=2300作为管道流动流态的判定准数，即：Re≤2300层流，Re＞2300紊流第一节井巷断面上风速分布（２）当量直径对于非圆形断面的井巷，Re数中的管道直径d应以井巷断面的当量直径de来表示：非圆形断面井巷的雷诺数对于不同形状的井巷断面，其周长U与断面积S的关系，可用下式表示：C—断面形状系数：梯形C=4.16；三心拱C=3

4、.85；半圆拱C=3.90。第一节井巷断面上风速分布（3）、孔隙介质流在采空区和煤层等多孔介质中风流的流态判别准数为：式中：K—冒落带渗流系数，m2；l—滤流带粗糙度系数，m。层流，Re≤0.25；紊流，Re＞2.5；过渡流0.252300,紊流巷道条件同上，Re=2300层流临界风速：V=Re×U×ν/4S=2300×4.16×3×15×10-6

5、/(4×9)=0.012m/s<0.15第一节井巷断面上风速分布由于煤矿中大部分巷道的断面均大于2.5m2，井下巷道中的最低风速均在0.25m/S以上，所以说井巷中的风流大部为紊流，很少为层流。第一节井巷断面上风速分布二、井巷断面上风速分布（１）紊流脉动风流中各点的流速、压力等物理参数随时间作不规则（２）时均速度瞬时速度vx随时间τ的变化。其值虽然不断变化，但在一足够长的时间段T内，流速vx总是围绕着某一平均值上下波动。Tvxvxt第一节井巷断面上风速分布(３）巷道风速分布由于空气的粘性和井巷壁面摩擦影响，井巷断面上风速分布是不均匀的。层流边

6、层：在贴近壁面处仍存在层流运动薄层，即层流边层。其厚度δ随Re增加而变薄，它的存在对流动阻力、传热和传质过程有较大影响。第一节井巷断面上风速分布在层流边层以外，从巷壁向巷道轴心方向，风速逐渐增大，呈抛物线分布。δvvmaxvmax巷道剖面第一节井巷断面上风速分布平均风速：式中：巷道通过风量Q。则：Q＝V×S风速分布系数：断面上平均风速v与最大风速vmax的比值称为风速分布系数(速度场系数)，用Kv表示：巷壁愈光滑，Kv值愈大，即断面上风速分布愈均匀。砌碹巷道，Kv=0.8～0.86；木棚支护巷道，Kv=0.68～0.82；无支护巷道，Kv=0

7、.74～0.81。速度分布不对称最大风速不在轴线上！第三章井巷通风阻力第二节摩擦风阻与阻力第二节摩擦风阻与阻力一、摩擦阻力风流在井巷中作沿程流动时，由于流体层间的摩擦和流体与井巷壁面之间的摩擦所形成的阻力称为摩擦阻力(也叫沿程阻力)。由流体力学可知，无论层流还是紊流，以风流压能损失来反映的摩擦阻力可用下式来计算：Paλ－无因次系数，即摩擦阻力系数，通过实验求得。d－圆形风管直径，非圆形管用当量直径；第二节摩擦风阻与阻力1．尼古拉兹实验能量损失原因：内因：取决于粘滞力和惯性力的比值，用雷诺数Re来衡量；外因：是固体壁面对流体流动的阻碍作用，与管

8、道长度、断面形状及大小、壁面粗糙度有关。壁面粗糙度的影响通过λ值来反映。绝对糙度：砂粒的直径ε就是管壁凸起的高度，相对糙度：绝对糙度ε与管道半径r的比值ε/r第二节