1、1 安全工程學院安全工程學院 mine ventilation and safety中國礦業大學多媒體教學課件2第第2章章 礦內空氣動力學基礎礦內空氣動力學基礎中國礦業大學多媒體教學課件3上一章內容上一章內容 第第1章章 礦內空氣礦內空氣 1.1 1.1 礦內空氣成分及其基本性質礦內空氣成分及其基本性質 1.2 1.2 礦內空氣的主要物理參數礦內空氣的主要物理參數 1.3 1.3 礦井氣候礦井氣候4上一章內容上一章內容礦內空氣主要成分及其性質礦內空氣主要成分及其性質 5第第2章章 礦內空氣動力學基礎礦內空氣動力學基礎 根據能量平衡及轉換定律，結合礦井風流根據能量平衡及轉換定律，結合礦井風流的特

2、點，分析礦井風流任一斷面上的機械能和的特點，分析礦井風流任一斷面上的機械能和風流沿井巷運動的能量變化規律及其應用，為風流沿井巷運動的能量變化規律及其應用，為以后章節提供理論基礎。以后章節提供理論基礎。6第第2章章 礦內空氣動力學基礎礦內空氣動力學基礎 2.1 流體的概念流體的概念 2.2 風流能量與能量方程風流能量與能量方程 2.3 風流壓力及壓力坡度風流壓力及壓力坡度 7學習目標、重點與難點學習目標、重點與難點82.1 流體的概念流體的概念 流體流體是一種受任何微小剪切力作用時都能連續變形的是一種受任何微小剪切力作用時都能連續變形的物質。流體可分為液體和氣體。物質。流體可分為液體和氣體。 氣

3、體氣體的分子分布比液體分子相距大約的分子分布比液體分子相距大約10103 3倍。氣體的倍。氣體的分子距很大，分子間的吸引力很小，總是充滿它所能分子距很大，分子間的吸引力很小，總是充滿它所能夠達到的全部空間。夠達到的全部空間。 液體液體的分子距較小，分子間的吸引力較大，液體的流的分子距較小，分子間的吸引力較大，液體的流動性不如氣體。動性不如氣體。 此外，一定質量的液體具有一定的體積，并取容器的此外，一定質量的液體具有一定的體積，并取容器的形狀，但不像氣體那樣能夠充滿全部空間。形狀，但不像氣體那樣能夠充滿全部空間。9 流體具有流動性，兩層流體以一定速度作相對運動時，在兩層的交界面上就要產生內摩擦力

4、，這種內摩擦力阻礙各層的流動。流體中的內摩擦力又叫粘滯力，決定它的因素很復雜，因此就造成了研究液體運動時的很大困難， 為簡化問題，假定在流體運動中并無內摩擦力的存在。 一般來說，流體是可以壓縮的，當壓力改變時其體積就要改變，因而密度也隨之必變。這也增加了研究問題時的復雜性，為此，又假定流體是不可壓縮的。 既沒有內摩擦又沒有壓縮性的流體，叫做理想流體。 真實流體都是有粘性的，在研究過程中，首先以理想流體代替真實流體，以便清晰揭示流體主要運動特性；然后，再根據需要考慮粘性的影響。因此，理想流體是為便于解決實際問題對真實流體作的一種抽象。102.2 風流能量與能量方程風流能量與能量方程 2.2.1

5、風流能量風流能量 2.2.2 不可壓縮流體的能量方程不可壓縮流體的能量方程 2.2.3 可壓縮風流能量方程可壓縮風流能量方程 2.2.4 關于能量方程使用的幾點說明關于能量方程使用的幾點說明112.2 風流能量與能量方程風流能量與能量方程 2.2.1 風流能量風流能量 礦井通風是典型的穩定流，風流沿著一維的巷道連續礦井通風是典型的穩定流，風流沿著一維的巷道連續的流動。在這個流動中涉及到了能量的轉移和消耗。的流動。在這個流動中涉及到了能量的轉移和消耗。能量的改變是我們計算風量和通風壓力等通風工程中能量的改變是我們計算風量和通風壓力等通風工程中重要參數的基礎。重要參數的基礎。 在井巷中，任一斷面上

6、的能量（機械能）都由位能、在井巷中，任一斷面上的能量（機械能）都由位能、壓能和動能三部分組成。壓能和動能三部分組成。 假設從風流中任取一質量為假設從風流中任取一質量為m，速度為，速度為u，相對高度，相對高度為為z，大氣壓為，大氣壓為p的控制體?，F在用外力對該控制體的控制體?，F在用外力對該控制體做多少功來衡量這三種機械能的大小。做多少功來衡量這三種機械能的大小。122.2.1 風流能量風流能量 1 1、位能（勢能）、位能（勢能） 物體在地球重力場中因受地球引力的作用，由于相對物體在地球重力場中因受地球引力的作用，由于相對位置不同而具有的一種能量叫重力位能，簡稱位能，位置不同而具有的一種能量叫重力

7、位能，簡稱位能，用用ep0ep0表示。表示。 當向上移動到高于基點當向上移動到高于基點 z z（m m）時，做的功為）時，做的功為 ，j j 這就給出了物體在這就給出了物體在z z高度上的位能。高度上的位能。0pwemgz132.2.1 風流能量風流能量 2、靜壓能（流動功）、靜壓能（流動功） 由分子熱運動產生的分子動能的一部分轉化過來的能由分子熱運動產生的分子動能的一部分轉化過來的能量，并且能夠對外做功的機械能叫靜壓能，量，并且能夠對外做功的機械能叫靜壓能，(ep)。 如下圖所示，有一兩端開口的水平管道，斷面積為如下圖所示，有一兩端開口的水平管道，斷面積為a，在其中放入體積為在其中放入體積為

8、v，質量為，質量為m的單元流體的單元流體, 使其從左使其從左向右流動，即使不考慮磨擦阻力，由于管道中存在壓向右流動，即使不考慮磨擦阻力，由于管道中存在壓力力p，單元體的運動就會有阻力，因此必須施加一個，單元體的運動就會有阻力，因此必須施加一個力力f克服這個阻力，單元體才會運動?？朔@個阻力，單元體才會運動。 當該力使單元體移動一段距離當該力使單元體移動一段距離s后，就做了功。后，就做了功。142、靜壓能（流動功）、靜壓能（流動功） 為平衡管道內的壓力，施加的力為為平衡管道內的壓力，施加的力為 f=pa ， n 做的功為做的功為 ， j又又as是流體的體積是流體的體積v，所以，所以 根據密度的定

9、義根據密度的定義 =m/v 或者或者 v=m/ 則對該單元體做的流動功為則對該單元體做的流動功為 或者或者 ，（ j/kg） （2-7） 當流體在管道中連續流動時，壓力就必須對流體連續當流體在管道中連續流動時，壓力就必須對流體連續做功做功, 此時的壓力就稱為壓能，所做的功為流動功。此時的壓力就稱為壓能，所做的功為流動功。上式就是單位質量流體的靜壓能表達式。上式就是單位質量流體的靜壓能表達式。pwepaspwepvpwepmpwep152.2.1 風流能量風流能量 3 3、動能、動能 當空氣流動時，除了位能和靜壓能外，還有空當空氣流動時，除了位能和靜壓能外，還有空氣定向運動的動能，用氣定向運動的

10、動能，用 表示。如果我們表示。如果我們對一個質量為對一個質量為m m的物體施加大小為的物體施加大小為f f的外力，使的外力，使其從靜止以加速度其從靜止以加速度a a做勻加速運動，在做勻加速運動，在t t時刻速時刻速度達到度達到u u，外力對其做的功為：，外力對其做的功為： 這就是質量為這就是質量為 m m 的物體所具有的動能的物體所具有的動能ve222vmuumuwett 162.2 風流能量與能量方程風流能量與能量方程 2.2.2 不可壓縮流體的能量方程不可壓縮流體的能量方程 能量方程表達了空氣在流動過程中的壓能、動能量方程表達了空氣在流動過程中的壓能、動能和位能的變化規律，是能量守恒的轉換

11、定律能和位能的變化規律，是能量守恒的轉換定律在礦井通風中的應用。在礦井通風中的應用。 假設空氣不可壓縮，則在井下巷道內流動空氣假設空氣不可壓縮，則在井下巷道內流動空氣的任意斷面，它的總能量都等于動能、位能和的任意斷面，它的總能量都等于動能、位能和靜壓能之和。靜壓能之和。17 現有空氣在一巷道內流動，考慮到在任意兩點現有空氣在一巷道內流動，考慮到在任意兩點間的能量變化，如圖所示。間的能量變化，如圖所示。 內能的變化是非常小的，忽略不計，又因為外內能的變化是非常小的，忽略不計，又因為外加的機械能通常單獨考慮，撇開這些因素，在加的機械能通常單獨考慮，撇開這些因素，在圖中圖中1點的總能量等于點的總能量

12、等于2點的總能量與點的總能量與12之之間損失的能量之和，如果用間損失的能量之和，如果用u1和和u2分別表示分別表示1點和點和2點的總能量，點的總能量，h1-2表示表示1點到點到2點的能點的能量損失，則有下式：量損失，則有下式：121 2uuh182.2 風流能量與能量方程風流能量與能量方程 又又 ， 所以可以得出：所以可以得出： （2-2-1） 如果我們認為空氣是不可壓縮的，此時有：如果我們認為空氣是不可壓縮的，此時有： 所以（所以（2-2-1）式變為：）式變為： （2-2-2） 這里的這里的 是是 動能，動能， zg是位能，是位能， 是流動功（靜壓能），是流動功（靜壓能），h1-2是能量損失

13、。如果在方程兩邊同乘以是能量損失。如果在方程兩邊同乘以，那么（，那么（2-2-2）式）式變為：變為： 這就是不可壓縮單位質量流體常規的伯努力方程表達式。這就是不可壓縮單位質量流體常規的伯努力方程表達式。121 2uuh2111112upuz g2222222upuz g221122121 21222upupz gz gh12221212121 22uuppzzgh22up221 21212122hppuugzz單位體積24單位質量192.2 風流能量與能量方程風流能量與能量方程 關于能量方程使用的幾點說明關于能量方程使用的幾點說明 從能量方程的推導過程可知，方程是在一定的條件下從能量方程的推導

14、過程可知，方程是在一定的條件下導出的，并對它做了適當的簡化。因此，在應用能量導出的，并對它做了適當的簡化。因此，在應用能量方程時應根據礦井的實際條件，正確理解能量方程中方程時應根據礦井的實際條件，正確理解能量方程中各參數的物理意義，靈活應用。各參數的物理意義，靈活應用。 (1) (1) 能量方程的意義是，表示能量方程的意義是，表示1 kg(1 kg(或或1 m3)1 m3)空氣由空氣由1 1斷面流向斷面流向2 2斷面的過程中所消耗的能量斷面的過程中所消耗的能量( (通風阻力通風阻力) )等等于流經于流經1 1、2 2斷面間空氣總機械能斷面間空氣總機械能( (靜壓能、動壓能和靜壓能、動壓能和位能

15、位能) )的變化量。的變化量。 (2) (2) 風流流動必須是穩定流，即斷面上的參數不隨時風流流動必須是穩定流，即斷面上的參數不隨時間的變化而變化；所研究的始、末斷面要選在緩變流間的變化而變化；所研究的始、末斷面要選在緩變流場上。場上。20 (3) (3) 風流總是從總能量風流總是從總能量( (機械能機械能) )大的地方流向總能量大的地方流向總能量小的地方。在判斷風流方向時，應用始末兩斷面上的小的地方。在判斷風流方向時，應用始末兩斷面上的總能量來進行，而不能只看其中的某一項。如不知風總能量來進行，而不能只看其中的某一項。如不知風流方向，列能量方程時，應先假設風流方向，如果計流方向，列能量方程時

16、，應先假設風流方向，如果計算出的能量損失算出的能量損失( (通風阻力通風阻力) )為正，說明風流方向假設為正，說明風流方向假設正確；如果為負，則風流方向假設錯誤。正確；如果為負，則風流方向假設錯誤。 (4) (4) 正確選擇基準面。正確選擇基準面。 (5) (5) 在始、末斷面間有壓源時，壓源的作用方向與風在始、末斷面間有壓源時，壓源的作用方向與風流的方向一致，壓源為正，說明壓源對風流做功；如流的方向一致，壓源為正，說明壓源對風流做功；如果兩者方向相反，壓源為負，則壓源成為通風阻力。果兩者方向相反，壓源為負，則壓源成為通風阻力。21 (6) (6) 單位質量或單位體積流量的能量方程只適用單位質

17、量或單位體積流量的能量方程只適用1 1、2 2斷面間流量不變的條件，對于流動過程中有流量變化斷面間流量不變的條件，對于流動過程中有流量變化的情況，應按總能量的守恒與轉換定律列方程。如圖的情況，應按總能量的守恒與轉換定律列方程。如圖2-2-32-2-3所示的情況，當所示的情況，當 時：時： (7) (7) 應用能量方程時要注意各項單位的一致性。應用能量方程時要注意各項單位的一致性。211111122322222233333212313222mmmmmrrvqz gpvvqz gpmqz gpqhqh123qqq222.3 風流壓力及壓力坡度風流壓力及壓力坡度 2.3.1 壓力的基本概念壓力的基本

18、概念 2.3.2 風流點壓力及其相互關系風流點壓力及其相互關系 2.3.3 壓力坡度壓力坡度23 2.3.1 壓力的基本概念壓力的基本概念 空氣受到重力作用空氣受到重力作用,而且空氣能流動而且空氣能流動,因此空氣內因此空氣內部向各個方向都有壓強（單位面積上的壓力）部向各個方向都有壓強（單位面積上的壓力）,這個壓強在礦井通風中習慣稱為壓力，也稱為這個壓強在礦井通風中習慣稱為壓力，也稱為靜壓，用符號靜壓，用符號p表示。表示。 它是空氣分子熱運動對器壁碰撞的宏觀表現。它是空氣分子熱運動對器壁碰撞的宏觀表現。其大小取決于在重力場中的位置其大小取決于在重力場中的位置(相對高度相對高度)、空、空氣溫度、濕

19、度氣溫度、濕度(相對濕度相對濕度)和氣體成分等參數。和氣體成分等參數。24 由于無數個空氣分子作無規則的熱運動，不斷地與器由于無數個空氣分子作無規則的熱運動，不斷地與器壁壁(或井壁或巷道壁或井壁或巷道壁)相碰撞，平均起來對任何方向的相碰撞，平均起來對任何方向的撞擊次數是相等的，故器壁各面上所受的壓力也是相撞擊次數是相等的，故器壁各面上所受的壓力也是相等的，即各向同值。等的，即各向同值。 根據上面的分析，空氣的壓力可用下式表示：根據上面的分析，空氣的壓力可用下式表示： 式中式中 n單位體積內的空氣分子數；單位體積內的空氣分子數； 分子平移運動的平均動能。分子平移運動的平均動能。 上式闡述了氣體壓

20、力的本質。上式闡述了氣體壓力的本質。22132pnmv212mv25 空氣壓力大小就表示單位體積空氣所具有的機械能量的大小?？諝鈮毫Υ笮【捅硎締挝惑w積空氣所具有的機械能量的大小?？諝鈮毫Φ拇笮】梢杂脙x表測定?？諝鈮毫Φ拇笮】梢杂脙x表測定。 壓力的單位為壓力的單位為pa (帕斯卡，帕斯卡，1 pa1 n/m2) 。 在地球引力場中的大氣由于受分子熱運動和地球重力場引力在地球引力場中的大氣由于受分子熱運動和地球重力場引力的綜合作用，空氣的壓力在不同標高處其大小是不同的；也的綜合作用，空氣的壓力在不同標高處其大小是不同的；也就是說空氣壓力還是位置的函數，它服從玻耳茲曼分布規律：就是說空氣壓力還是位置

21、的函數，它服從玻耳茲曼分布規律： （見（見p26） (式中，式中， 為空氣的摩爾質量，為空氣的摩爾質量，28.97 kg/kmol；g為重力加速為重力加速度，度，m/s2；z為海拔高度，為海拔高度，m，海平面以上為正，反之為負；，海平面以上為正，反之為負；r0為通用氣體常數；為通用氣體常數；t為空氣的絕對溫度，為空氣的絕對溫度，k；p0為海平面處為海平面處的大氣壓，的大氣壓，pa)。00expgzppr t26 2.3.2 風流點壓力及其相互關系風流點壓力及其相互關系 1、風流點壓力、風流點壓力 風流的點壓力是指在井巷和通風管道風流中某個點的風流的點壓力是指在井巷和通風管道風流中某個點的壓力，

22、就其形成的特征來說，可分為靜壓、動壓和全壓力，就其形成的特征來說，可分為靜壓、動壓和全壓壓(風流中某一點的靜壓和動壓之和稱為全壓風流中某一點的靜壓和動壓之和稱為全壓)。 根據壓力的兩種計算基準，某點根據壓力的兩種計算基準，某點i的靜壓又分為絕對的靜壓又分為絕對靜壓靜壓(pi)和相對靜壓（和相對靜壓（hi） 同理，全壓也可分絕對全壓同理，全壓也可分絕對全壓(pti)和相對全壓（和相對全壓（hti）。）。27 在圖在圖2-3-1的通風管道中，的通風管道中，a圖為壓入式通風，在壓入式通風時，圖為壓入式通風，在壓入式通風時，風筒中任一點風筒中任一點i的相對全壓恒為正值，所以稱之為正壓通風的相對全壓恒為

23、正值，所以稱之為正壓通風 b圖為抽出式通風，在抽出式通風時，除風筒的風流入口斷面圖為抽出式通風，在抽出式通風時，除風筒的風流入口斷面的相對全壓為零外，風筒內任一點的相對全壓為零外，風筒內任一點i的相對全壓恒為負值，故的相對全壓恒為負值，故又稱為負壓通風。又稱為負壓通風。 在風筒中，斷面上的風速分布是不均勻的，一般中心風速大，在風筒中，斷面上的風速分布是不均勻的，一般中心風速大，隨距中心距離增大而減小。因此，在斷面上相對全壓是變化隨距中心距離增大而減小。因此，在斷面上相對全壓是變化的。的。28無論是壓入式還是抽出式，其絕對全壓均可用下式表示：無論是壓入式還是抽出式，其絕對全壓均可用下式表示： （

24、2-3-2）式中式中 pti風流中風流中i點的絕對全壓，點的絕對全壓，pa； pi風流中風流中i點的絕對靜壓，點的絕對靜壓，pa； hvi風流中風流中i點動壓，點動壓，pa。由于由于hvi 0，故由（，故由（2-3-2）可得，風流中任一點（無論是壓入式還是抽出）可得，風流中任一點（無論是壓入式還是抽出式）的絕對全壓恒大于其絕對靜壓：式）的絕對全壓恒大于其絕對靜壓： （2-3-3）風流中任一點的相對全壓為：風流中任一點的相對全壓為： （2-3-4）式中式中 p0i當時當地與風道中當時當地與風道中i點同標高的大氣壓，點同標高的大氣壓，pa。在壓入式風道中（在壓入式風道中（ ） 在抽出式風道中（在抽

25、出式風道中（ ） tviiipphtiippvtiioihpp0tiipptt0iioihpp0tiipptt0iioihpp29 由此可見，風流中任一點的相對全壓有正負之分，它由此可見，風流中任一點的相對全壓有正負之分，它與通風方式有關。與通風方式有關。 而對于風流中任一點的相對靜壓，其正負不僅與通風而對于風流中任一點的相對靜壓，其正負不僅與通風方式有關，還與風流流經的管道斷面變化有關。方式有關，還與風流流經的管道斷面變化有關。 在抽出式通風中其相對靜壓總是小于零在抽出式通風中其相對靜壓總是小于零(負值負值)； 在壓入式通風中，一般情況下，其相對靜壓是大于零在壓入式通風中，一般情況下，其相對

26、靜壓是大于零(正值正值)，但在一些特殊的地點其相對靜壓可能出現小，但在一些特殊的地點其相對靜壓可能出現小于零于零(負值負值)的情況，如在通風機出口的擴散器中的相的情況，如在通風機出口的擴散器中的相對靜壓一般應為負值，對此在學習中應給予注意。對靜壓一般應為負值，對此在學習中應給予注意。30 2、風流點壓力的測定、風流點壓力的測定 測定風流點壓力的常用儀器是壓差計和皮托管。測定風流點壓力的常用儀器是壓差計和皮托管。 壓差計是度量壓力差或相對壓力的儀器。在礦井壓差計是度量壓力差或相對壓力的儀器。在礦井通風中測定較大壓差時，常用通風中測定較大壓差時，常用u型水柱計；測值較小型水柱計；測值較小或要求測定

27、精度較高時，則用各種傾斜壓差計或補償或要求測定精度較高時，則用各種傾斜壓差計或補償式微壓計；現在，一些先進的電子微壓計正在進入通式微壓計；現在，一些先進的電子微壓計正在進入通風測定中。風測定中。31 皮托管是一種測壓管，它是承受和傳遞壓力的工具。皮托管是一種測壓管，它是承受和傳遞壓力的工具。它由兩個同心管（一般為圓形）組成，其結構如圖它由兩個同心管（一般為圓形）組成，其結構如圖2-3-2所示。尖端孔口所示。尖端孔口a與標著（十）號的接頭相通，側與標著（十）號的接頭相通，側壁小孔壁小孔b與標著（一）號的接頭相通。與標著（一）號的接頭相通。32 下面以圖下面以圖2-3-3所示的抽出式通風風筒中所示

28、的抽出式通風風筒中i點的相對靜點的相對靜壓測定為例，說明風流點壓力的測定原理。壓測定為例，說明風流點壓力的測定原理。 其測定的布置如圖其測定的布置如圖2-3-3所示，皮托管的（一）接頭所示，皮托管的（一）接頭用膠皮管連在用膠皮管連在u型水柱計上，水柱計的壓差為型水柱計上，水柱計的壓差為h。以。以水柱計的等壓面水柱計的等壓面0-0為基準面。設為基準面。設i點至基準面的高度點至基準面的高度為為z，膠皮管內的空氣平均密度為，膠皮管外的空氣，膠皮管內的空氣平均密度為，膠皮管外的空氣平均密度為；與平均密度為；與i點同標高的大氣壓。點同標高的大氣壓。33 則水柱計等壓面則水柱計等壓面0-0兩側的受力分別為

29、：兩側的受力分別為： 水柱計左邊等壓面上受到的力：水柱計左邊等壓面上受到的力： 水柱計右邊等壓面上受到的力：水柱計右邊等壓面上受到的力： 由等壓面的定義得：由等壓面的定義得： 設設 ，且忽略，且忽略 這一微小量，經整理得：這一微小量，經整理得： 由此可見，這樣測定的由此可見，這樣測定的h值就是值就是i點的相對靜壓。試問在測定中，點的相對靜壓。試問在測定中，水柱計的放置位置是否對測值水柱計的放置位置是否對測值h有影響，請考慮。有影響，請考慮。0mpgzimpg zhh0mimpgzpg zhhmmmgh0ihpp34 3、風流點壓力的相互關系、風流點壓力的相互關系 由上面討論可知，風流中任一點由

30、上面討論可知，風流中任一點i的動壓、絕對靜壓和絕對全的動壓、絕對靜壓和絕對全壓的關系為：壓的關系為： （2-3-5） hti、hi和和hvi三者之間的關系為：三者之間的關系為： （2-3-6） 由式（由式（2-3-5）可知。無論是壓入式還是抽出式通風，任一點）可知。無論是壓入式還是抽出式通風，任一點風流的相對全壓總是等于相對靜壓與動壓的代數和。風流的相對全壓總是等于相對靜壓與動壓的代數和。 對于抽出式通風，式（對于抽出式通風，式（2-3-5）可以寫成：）可以寫成： （2-3-7） 在實際應用中，習慣取、的絕對值，則：在實際應用中，習慣取、的絕對值，則： ； （2-3-8）vitiihpptii

31、vihhhtiivihhh負負tiivihhhtiihh35 全壓全壓 = 靜壓靜壓 + 動壓動壓 相對全壓相對全壓=相對靜壓相對靜壓 + 動壓動壓 絕對全壓絕對全壓= 絕對靜壓絕對靜壓 +動壓動壓 絕對靜壓絕對靜壓=相對靜壓相對靜壓+大氣壓大氣壓tviiipphtvhhiiih0iiphp36 圖圖2-3-4清楚地表示出不同通風方式時，風流中某點各種壓力清楚地表示出不同通風方式時，風流中某點各種壓力之間的相互關系。之間的相互關系。37 例例 如圖如圖2-3-1中壓入式通風風筒中某點中壓入式通風風筒中某點i的的hi1000 pa，hvi150 pa，風筒外與，風筒外與i點同標高的點同標高的p0

32、i= 101332 pa，求：，求： （1）i點的絕對靜壓點的絕對靜壓pi； （2）i點的相對全壓點的相對全壓hti ； （3）i點的絕對全壓點的絕對全壓pti 。 解解 （1） pa （2） pa （3） pa0101332 1000102332iiipph1000 1501150tiivihhh0102332 150102482tiitiivipphph38 例例 如圖如圖2-3-1中抽出式通風風筒中某點中抽出式通風風筒中某點i的的hi1000 pa，hvi150 pa，風筒外與，風筒外與i點同標高的點同標高的p0i= 101332 pa，求：，求： （1）i點的絕對靜壓點的絕對靜壓pi；

33、 （2）i點的相對全壓點的相對全壓hti ； （3）i點的絕對全壓點的絕對全壓pti 。 解解 （1） pa （2） pa （3） pa0101332 1000100332iiipph1000 150850tiivihhh0101332850100482tiitipph392.3 風流壓力及壓力坡度風流壓力及壓力坡度 2.3.3 壓力坡度壓力坡度 通風壓力坡度線是對能量方程的圖形描述。從圖形上通風壓力坡度線是對能量方程的圖形描述。從圖形上比較直觀地反映了空氣在流動過程中壓力沿程的變化比較直觀地反映了空氣在流動過程中壓力沿程的變化規律、通風壓力和通風阻力之間的相互關系以及相互規律、通風壓力和通風

34、阻力之間的相互關系以及相互轉換。正確理解和掌握通風壓力坡度線，將有助于加轉換。正確理解和掌握通風壓力坡度線，將有助于加深對能量方程的理解。通風壓力坡度線是通風管理和深對能量方程的理解。通風壓力坡度線是通風管理和均壓防滅火的有力工具。均壓防滅火的有力工具。402.3.3 壓力坡度壓力坡度 1、壓入式通風系統、壓入式通風系統 某壓入式通風系統如圖某壓入式通風系統如圖2-3-5所示。所示。 由能量方程得：由能量方程得： （2-3-9） 式中式中 hs=p1-p2為通風機在風硐中所造成的相對靜壓，為通風機在風硐中所造成的相對靜壓，p0為地表大氣壓，為地表大氣壓，pa； hn自然風壓，自然風壓，pa 由

35、于通風機入口外由于通風機入口外p0，其風速等于，其風速等于0，當忽略這段巷道的阻力，當忽略這段巷道的阻力不計時，其能量方程式為：不計時，其能量方程式為： （2-3-10） hf通風機全壓，通風機全壓，pa。2)2(22221211vhhvh、ns2211vhhsf41 通風機的全壓等于通風機在風硐中所造成的靜壓（即為通風通風機的全壓等于通風機在風硐中所造成的靜壓（即為通風機的靜壓）與動壓之和。將式（機的靜壓）與動壓之和。將式（2-3-10）代入式（）代入式（2-3-9）得：）得： 此式表明，通風機全壓與自然風壓共同作用，克服了礦井阻此式表明，通風機全壓與自然風壓共同作用，克服了礦井阻力，并在出

36、風井口造成動壓損失。通風機壓力與礦井阻力的力，并在出風井口造成動壓損失。通風機壓力與礦井阻力的關系，壓力坡度如圖關系，壓力坡度如圖2-3-7所示。所示。222221vhhh、nf422、抽出式通風系統、抽出式通風系統某抽出式通風系統如圖某抽出式通風系統如圖2-3-8所示。所示。對對1、2兩斷面列能量方程得：兩斷面列能量方程得： （2-3-12）此式表明，抽出式通風時，通風機在風硐中所造成的靜壓（絕對值）與自此式表明，抽出式通風時，通風機在風硐中所造成的靜壓（絕對值）與自然風壓共同作用，克服礦井通風阻力，并在風硐中造成動壓損失。為了分然風壓共同作用，克服礦井通風阻力，并在風硐中造成動壓損失。為了

37、分析通風機全壓與通風阻力的關系，需要列出由通風機入口析通風機全壓與通風阻力的關系，需要列出由通風機入口2到擴散塔出口到擴散塔出口3的能量方程式。的能量方程式。 （2-3-13）將（將（2-3-12）、（）、（2-3-13）兩式合并，可得：）兩式合并，可得： （2-3-14） 222221vhhh、ns22222233vvhhsf223321vhhh、nf43 此式說明，抽出式通風機的全壓與自然風壓共同作此式說明，抽出式通風機的全壓與自然風壓共同作用，克服礦井通風阻力，并在通風機擴散塔出口，用，克服礦井通風阻力，并在通風機擴散塔出口，造成動壓損失。在通風技術上，利用良好的擴散器，造成動壓損失。在

38、通風技術上，利用良好的擴散器，降低通風機出口的動壓損失，對提高通風機的效率降低通風機出口的動壓損失，對提高通風機的效率很有實際意義。很有實際意義。 當不考慮自然風壓時，在通風機的全壓中，用于克當不考慮自然風壓時，在通風機的全壓中，用于克服礦井阻力服礦井阻力h1、2那一部分，常稱為通風機有效靜壓，那一部分，常稱為通風機有效靜壓，以以hs表示。表示。223321vhhh、nf44 當不考慮自然風壓時，在通風機的全壓中，用于克服礦井阻當不考慮自然風壓時，在通風機的全壓中，用于克服礦井阻力力h1、2那一部分，常稱為通風機有效靜壓，以那一部分，常稱為通風機有效靜壓，以hs表示。表示。 上式說明，在抽出式

39、通風時，通風機的有效靜壓，等于通風上式說明，在抽出式通風時，通風機的有效靜壓，等于通風機在風硐中所造成的靜壓與風硐中風流動壓之差，或者等于機在風硐中所造成的靜壓與風硐中風流動壓之差，或者等于通風機的全壓與擴散塔出口動壓之差。抽出式通風時的壓力通風機的全壓與擴散塔出口動壓之差。抽出式通風時的壓力分布如圖分布如圖2-3-9所示。所示。 抽出式通風系統壓力坡度抽出式通風系統壓力坡度2233vhhfs45 3 3、抽壓結合式通風系統、抽壓結合式通風系統 當井下某采區通風阻力過大，輔助通風機安裝在井下當井下某采區通風阻力過大，輔助通風機安裝在井下時，在輔助通風機前后都有一段風路，通風機前段為時，在輔助通風機前后都有一段風路，通風機前段為抽出式，通風機出口端為壓入式。為討論問題簡便，抽出式，通風機出口端為壓入式。為討論問題簡便，不考慮地面主通風機情況，如圖不考慮地面主通風機情況，如圖2-3-102-3-10所示。所示。46 列出斷面列出斷面1、2的能量方程式：的能量方程式： 由于由于 即通風機的全壓等于通風機的靜壓。即通風機的全壓等于通風機的靜壓。 列出斷面列出斷面a到通風機吸風口斷面到通風機吸風口斷面1之間的能量方程式：之