2矿井空气流动基本原理教材.ppt

* 不考虑风流的可压缩性，井巷风流稳定流动的能量方程（伯努利方程）可以用单位体积能量的形式表示为： 或 对于实际矿井风流，由于其流动的非均匀性和可压缩性，矿井风流的密度是变化的，为了减小应用的误差，需要对方程进行适当修正。 2矿井空气流动基本原理 2.1空气主要物理参数 2.2风流的压力及 能量方程 2.3井巷风流运动特征 2.4矿井空气参数测定仪器 2.2 风流的压力与能量方程 * 动能系数：是断面实际总动能与用断面平均风速计算出的总动能的比。即： 因为能量方程式中的v1、v2分别为1、2断面上的平均风速。由于井巷断面上风速分布的不均匀性，用断面平均风速计算出来的断面总动能与断面实际总动能不等。需用动能系数Kv加以修正。在矿井条件下，Kv一般为1.02～1.05。由于动能差项很小，在应用能量方程时，可取Kv为1。 因此，在进行了上述两项简化处理后，单位体积流体的能量方程可近似的写成： 2矿井空气流动基本原理 2.1空气主要物理参数 2.2风流的压力及 能量方程 2.3井巷风流运动特征 2.4矿井空气参数测定仪器 2.2 风流的压力与能量方程 * 关于能量方程使用的几点说明 （1） 能量方程的意义是，表示1kg（或1m3）空气由1断面流向2断面的过程中所消耗的能量（通风阻力），等于流经1、2断面间空气总机械能（静压能、动压能和位能）的变化量。 （2） 风流流动必须是稳定流，即断面上的参数不随时间的变化而变化；所研究的始、末断面要选在缓变流场上。 （3） 风流总是从总能量（机械能）大的地方流向总能量小的地方。在判断风流方向时，应用始末两断面上的总能量来进行，而不能只看其中的某一项。如不知风流方向，列能量方程时，应先假设风流方向，如果计算出的能量损失（通风阻力）为正，说明风流方向假设正确；如果为负，则风流方与假设相反。 （4） 正确选择求位能时的基准面。 2矿井空气流动基本原理 2.1空气主要物理参数 2.2风流的压力及 能量方程 2.3井巷风流运动特征 2.4矿井空气参数测定仪器 2.2 风流的压力与能量方程 * （5）应用能量方程时要注意各项单位的一致性。 （6）在始、末断面间有压源时，压源的作用方向与风流的方向一致，压源为正，说明压源对风流做功；如果两者方向相反，压源为负，则压源成为通风阻力。 （7）当井巷风流热力状态变化过大，或者风流的密度变化超过5%～10%，则应采用单位质量流体及热力学方法来分析风流能量的变化。 （8）能量方程表示的是单位体积空气由l断面流到2断面所消耗的能量(通风阻力)，若巷道的风量为Q，则巷道通风单位时间所消耗的总的能量为： 2矿井空气流动基本原理 2.1空气主要物理参数 2.2风流的压力及 能量方程 2.3井巷风流运动特征 2.4矿井空气参数测定仪器 2.2 风流的压力与能量方程 * 例1 在某一通风井巷中，测得1、2两断面的绝对静压分别为101324.7 Pa和101858Pa，若S1=S2，两断面间的高差Z1-Z2=100米，巷道中?m12=1.2kg/m3，求：1、2两断面间的通风阻力，并判断风流方向。 Z1-Z2 1 2 2矿井空气流动基本原理 2.1空气主要物理参数 2.2风流的压力及 能量方程 2.3井巷风流运动特征 2.4矿井空气参数测定仪器 2.2 风流的压力与能量方程 * 解：假设风流方向1?2，列能量方程： =（101324.7－101858）＋0＋100×9.81×1.2 = 643.9 J/m3。 由于阻力值为正，所以原假设风流方向正确，1?2。 Z1-Z2 1 2 2矿井空气流动基本原理 2.1空气主要物理参数 2.2风流的压力及 能量方程 2.3井巷风流运动特征 2.4矿井空气参数测定仪器 2.2 风流的压力与能量方程 * 例 2、在进风上山中测得1、2两断面的有关参数，绝对静压P1=106657.6Pa，P2=101324.72Pa；标高差Z1-Z2=－400m；气温t1=15℃，t2=20℃；空气的相对湿度?1=70%，?2=80%；断面平均风速v1=5.5m/s，v2=5m/s；求通风阻力LR、hR。 解：查饱和蒸汽表得；t1=15℃时，PS1=1704Pa；t2=20℃时， PS2=2337Pa； 2矿井空气流动基本原理 2.1空气主要物理参数 2.2风流的压力及 能量方程 2.3井巷风流运动特征 2.4矿井空气参数测定仪器 2.2 风流的压力与能量方程 * 2矿井空气流动基本原理 2.1空气主要物理参数 2.2风流的压力及 能量方程 2.3井巷风流运动特征 2.4矿井空气参数测定仪器 2.2 风流的压力与能量方程 * 2矿井空气流动基本原理 2.1空气主要物理参数 2.2风流的压力及 能量方程 2.3井巷风流运