1、礦井通風壓力第1頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五三、密度 單位體積空氣所具有的質量稱為空氣的密度， 與P、t、濕度等有關。 =M/V 四、比容 空氣的比容是指單位質量空氣所占有的體積，用符號（m3/kg）表示，比容和密度互為倒數，它們是一個狀態參數的兩種表達方式即: =V/M=1/第2頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五四、粘性流體抵抗剪切力的性質。當流體層間發生相對運動時，在流體內部兩個流體層的接觸面上，便產生粘性阻力(內摩擦力)以阻止相對運動，流體具有的這一性質，稱作流體的粘性。其大小主要取決于溫度。 式中：比例系數，代表空氣粘性，稱為動力粘性或

2、絕對粘度。其 溫度是影響流體粘性主要因素，氣體，隨溫度升高而增大，液體而降低 V y第3頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五第二節 風流能量與壓力 能量與壓力是通風工程中兩個重要的基本概念，壓力可以理解為：單位體積空氣所具有的能夠對外作功的機械能。一、風的能量與壓力1.靜壓能靜壓（1）靜壓能與靜壓的概念 空氣的分子無時無刻不在作無秩序的熱運動。這種由分子熱運動產生的分子動能的一部分轉化的能夠對外作功的機械能叫靜壓能E靜，Jm3，在礦井通風中，壓力的概念與物理學中的壓強相同，即單位面積上受到的垂直作用力。靜壓力P靜=N/m2也可稱為是靜壓能，值相等（）靜壓特點 a.無論靜止的

3、空氣還是流動的空氣都具有靜壓力； b.風流中任一點的靜壓各向同值，且垂直于作用面； c.風流靜壓的大小（可以用儀表測量）反映了單位體積風流所具有的能夠對外作功的靜壓能的多少。如說風流的壓力為101332Pa，則指風流1m3具有101332J的靜壓能。第4頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五（）壓力的兩種測算基準（表示方法） 根據壓力的測算基準不同，壓力可分為：絕對壓力和相對壓力。 A、絕對壓力：以真空為測算零點（比較基準）而測得的壓力稱之為絕對壓力，用 P 表示。 B、相對壓力： 以當時當地同標高的大氣壓力為測算基準(零點)測得的壓力稱之為相對壓力，即通常所說的表壓力，用

4、h 表示。 風流的絕對壓力（P）、相對壓力（h）和與其對應的大氣壓（P0）三者之間的關系如下式所示：h = P P0第5頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五Pi 與 hi 比較：I、絕對靜壓總是為正，而相對靜壓有正負之分；II、同一斷面上各點風流的絕對靜壓隨高度的變化而變化，而相對靜壓與高度無關。III、 Pi 可能大于、等于或小于與該點同標高的大氣壓(P0i)。2、位能（1)位能的概念 位能的產生 如果把質量為M（kg）的物體從某一基準面提高Z（m），就要對物體克服重力作功（J），物體因而獲得同樣數量（M.g.Z）的重力位能。即： EPO=M.g.Z 重力位能是一種潛在的

5、能量，它只有通過計算得其大小，而且是一個相對值 。實際工作中一般計算位能差。（）位能計算 dzi第6頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五（3)位能與靜壓的關系（4)位能的特點 a.位能是相對某一基準面而具有的能量，它隨所選基準面的變化而變化。但位能差為定值。 b.位能是一種潛在的能量，它在本處對外無力的效應，即不呈現壓力，故不能象靜壓那樣用儀表進行直接測量。 c.位能和靜壓可以相互轉化，在進行能量轉化時遵循能量守恒定律。 第7頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五3.動能動壓（1)動能與動壓的概念 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，

6、用E動表示，J/m3；其動能所轉化顯現的壓力叫動壓或稱速壓，用符號h動表示，單位Pa。（2)動壓的計算 單位體積空氣所具有的動能為：E動 iV20.5 式中： i i點的空氣密度，Kg/m3； vi點的空氣流速，m/s。 E動對外所呈現的動壓h動，其值相同。（3)動壓的特點 a.只有作定向流動的空氣才具有動壓，因此動壓具有方向性。 b.動壓總是大于零。垂直流動方向的作用面所承受的動壓最大（即流動方向上的動壓真值）；當作用面與流動方向有夾角時，其感受到的動壓值將小于動壓真值。 c.在同一流動斷面上，由于風速分布的不均勻性，各點的風速不相等，所以其動壓值不等。d.某斷面動壓即為該斷面平均風速計算值

7、。第8頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五 全壓 風道中任一點風流，在其流動方向上同時存在靜壓和動壓，兩者之和稱之為該點風流的全壓，即：全壓靜壓動壓。 由于靜壓有絕對和相對之分，故全壓也有絕對和相對之分。 、絕對全壓（P全） P全 P靜h動 B、相對全壓（hti） h全P全 Po 壓入式風道中： h全0 抽出式風道中： h全0二、風流的點壓力之間相互關系 風流的點壓力是指測點的單位體積(1m3)空氣所具有的壓力。通風管道中流動的風流的點壓力可分為：靜壓、動壓和全壓。 風流中任一點i的動壓、絕對靜壓和絕對全壓的關系為：h動=P全-P靜 hvi、hI和hti三者之間的關系為：h

8、全 = h靜 + h動 。第9頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五壓入式通風（正壓通風）：風流中任一點的相對全壓恒為正。 P全 and P靜 Po h 全 0， h靜 且 h 全 h靜 ， h全 = h靜 + h動 壓入式通風的實質：使風機出口風流的能量增加，即出口風流的絕對壓力大于風機進口的壓力。抽出式通風（負壓通風）：風流中任一點的相對全壓恒為負，對于抽出式通風由于h全 和 h靜 為負， 即：h全 = h靜 h動 抽出式通風的實質：使風機入口風流的能量降低，即入口風流的絕對壓力小于風機進口的壓力。 第10頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五風流點壓力

9、間的關系第11頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五例題2-2-1 如圖壓入式通風風筒中某點i的h靜=1000Pa，h動=150Pa，風筒外與i點同標高的P0=101332Pa，求： (1) i點的絕對靜壓P靜； (2) i點的相對全壓h全； (3) i點的絕對全壓P全。 解：(1) P靜=P0+h靜=101332+1000=102332Pa (2) h全=h靜+h動=1000+150=1150Pa (3 P全=P0+h全=101332+1150=Pa例題2-2-2 如圖抽出式通風風筒中某點i的h靜=1000Pa，h動=150Pa，風筒外與i點同標高的P0=101332Pa，

10、求： (1) i點的絕對靜壓P靜； (2) i點的相對全壓h全； (3) i點的絕對全壓P靜。 解：(1) P靜=P0+h靜=101332.5-1000=100332Pa (2) h全 = h靜 h動 1000-150=850Pa (3) P全=P0-h全=101332.5-850=100482Pa第12頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五三、風流點壓力的測定、礦井主要壓力測定儀器儀表 （）絕對壓力測量：空盒氣壓計、精密氣壓計、水銀氣壓計等。 （）壓差及相對壓力測量：恒溫氣壓計、“”水柱計、補償式微壓計、傾斜單管壓差計。 （）感壓儀器：皮托管，承受和傳遞壓力，+ - 測壓第

11、13頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五（1）絕對壓力測量儀器：空盒壓差計 空盒氣壓計內部結構圖1、2、3、4傳動機構；5拉桿；6波紋真空膜盒；7指針；8彈簧第14頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五（2）相對壓力測量儀器A、皮托管B、U型壓差計C、單管傾斜壓差計D、補償式微壓計第15頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五 皮托管是承受和傳遞壓力的工具。它由兩個同心圓管相套組成，其結構如圖所示。內管前端有中心孔，與標有“+”號的接頭相通；外管前端側壁上分布有一組小孔，與標有“-”號的接頭相通，內外管互不相通。 使用時，將皮托管的前端中心

12、孔正對風流，此時，中心孔（+）接受的是風流的靜壓和動壓（即全壓），側孔（-）接受的是風流的靜壓。通過皮托管的“+”接頭和“-”接頭，分別將全壓和靜壓傳遞到壓差計上。第16頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五B、U形壓差計 U形壓差計a垂直形 b傾斜形1U形玻璃管；2標尺第17頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五C、單管傾斜壓差計 YYT200型單管傾斜壓差計結構1底座；2水準指示器；3弧形支架；4加液蓋；5零位調整旋鈕；6三通閥門柄；7游標；8傾斜測壓管；9調平螺釘；10大容器；11多向閥門第18頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五D

13、、補償式微壓計DJM9型補償式微壓計 第19頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五（3）礦井通風綜合參數檢測儀 JFY型礦井通風參數檢測儀面板圖第20頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五、壓力測定 （）絕對壓力直接測量讀數。 （）相對靜壓(以如圖負壓通風為例) （注意連接方法）：zP0 ih00第21頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五推導如圖 h = h靜 ? 以水柱計的等壓面0 0 為基準面， 水柱計右邊等壓面上受到的力： P左 P+ gZ 水柱計左邊等壓面上受到的力： P右 P靜+ mg(z-h)+h 由等壓面的定義有： P左 P

14、右 h= P-P靜第22頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五說明：（I）水柱計上下移動時，h 保持不變； （II）在風筒同一斷面上、下移動皮托管，水柱計讀數不變，說明同一斷面上 h 相同。（）相對全壓、動壓測量 測定連接如圖（說明連接方法及水柱高度變化）zP0 ihthihv第23頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五四、通風壓力與壓差1、通風壓力與壓差的概念 風流在流動過程中，因阻力作用引起通風壓力的降落，稱為壓降、壓差、或壓力損失。井巷風流中兩斷面之間的總壓差是造成空氣流動的根本原因井巷內空氣借以流動的壓力稱為通風壓力。第24頁，共39頁，2022年，

15、5月20日，9點34分，星期五礦井通風壓力？2、靜壓差與全壓差測量工具：皮托管和壓差計 連接方法第25頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五本節課重點能量方程及在礦井中的應用第26頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五第三節 通風能量方程 當空氣在井巷中流動時，將會受到通風阻力的作用，消耗其能量；為保證空氣連續不斷地流動，就必需有通風動力對空氣作功，使得通風阻力和通風動力相平衡。一、空氣流動連續性方程 在礦井巷道中流動的風流是連續不斷的介質，充滿它所流經的空間。在無點源或點匯存在時，根據質量守恒定律：對于穩定流，流入某空間的流體質量必然等于流出其的流體質量。

16、 如圖井巷中風流從1斷面流向2 斷面，作定常流動時，有： Mi=const V1 S1 V S 、2 1、2斷面上空氣的平均密度，kg/m3 ； V1,，V21、2 斷面上空氣的平均流速，m/s；S1、S2 1、斷面面積，m2。 第27頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五兩種特例：（I） 若 S1S2 ， 則 V1 V ；（II） 若 ， 則 V1 S1 V S 。對于不可壓縮流體，通過任一斷面的體積流量相等，即Q=viSi=const課本例題 第28頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五二、巷道中風流的能量方程能量方程表達了空氣在流動過程中的壓能、動能和

17、位能的變化規律，是能量守恒和轉換定律在礦井通風中的應用。（一）、單位質量(1kg)流量的能量方程在井巷通風中，任一斷面單位體積空氣對某基準面而言具有三種能量，即（靜壓能、動壓能、位能） ，而這三種能量一般又分別用靜壓P靜、動壓P動和位壓P位三種壓力來體現。 推導過程： 結論：第29頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五關于公式的幾點說明：1、1m3 空氣在流動過程中的能量損失（通風阻力）等于兩斷面間的機械能差。2、各單位要統一使用Pa3、動壓計算時，分別使用1-1和2-2斷面的空氣密度。4、位壓計算中的密度，應分別取1-1和2-2斷面與基準面之間的空氣柱的平均密度。 基準面選

18、取：取測段之間的最低標高作為基準面。第30頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五（二）、關于能量方程使用的幾點說明1. 能量方程的意義是，表示1kg（或1m3）空氣由1斷面流向2斷面的過程中所消耗的能量（通風阻力），等于流經1、2斷面間空氣總機械能（靜壓能、動壓能和位能）的變化量。2. 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場上。3. 風流總是從總能量（機械能）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，如果計算出的能量損

19、失（通風阻力）為正，說明風流方向假設正確；如果為負，則風流方與假設相反。4. 正確選擇求位能時的基準面。第31頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五5. 應用能量方程時要注意各項單位的一致性。6、對于流動過程中流量發生變化，則按總能量守恒與轉換定律列方程 312第32頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五三、能量方程在礦井通風中的應用1、計算井巷通風阻力并判斷風流方向例 第33頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五2、通風阻力與某斷面相對壓力之間的關系（1）抽出式通風礦井第34頁，共39頁，2022年，5月20日，9點34分，星期五 h阻h靜4h動4h自h全4h自 ，Pa 規程要求，都要在主通風機房內安裝水柱計，此儀器就是顯示風硐斷面相對壓力的垂直U型壓差計，一般是靜壓水柱計。 例：某礦井采用抽出式通風如圖所示，測得風硐斷面的風量Q50m3/s，風硐凈斷面積S45m2，空氣密度41.14kg/m3，風硐外與其同標高的大氣壓力P0101324.5Pa，主通風機房內靜壓水柱計的讀數h靜42240 Pa，礦井的自然風壓H自120 Pa，自然風壓的方向幫助主通風機工作。試求P靜4、h動4、P全4、h全4和礦井的通風阻力h阻各為多大？第35頁