矿井通风与安全（中国矿业大学 课件） 第二章 矿内空气动力学基础.pptVIP

矿井通风与安全 Mine Ventilation and Safety 第二章 矿内空气动力学基础 2．1 流体的概念 流体是一种受任何微小剪切力作用时都能连续变形的物质。流体可分为液体和气体。 气体的分子分布比液体分子相距大约103倍。气体的分子间距很大，分子间的吸引力很小，因而，气体分子可以自由运动，故气体极易变形和流动，而且总是充满它所能够达到的全部空间。 液体的分子间距较小，分子间的吸引力较大，在周围分子的作用下，液体分子能够在其他分子间移动，但不能像气体分子那样自由运动，所以，液体的流动性不如气体。此外，一定质量的液体具有一定的体积，但不像气体那样能够充满全部空间。 流体具有流动性，两层流体以一定速度作相对运动时，在两层的交界面上就要产生内摩擦力，这种内摩擦力阻碍各层的流动。流体中的内摩擦力又叫粘滞力，决定它的因素很复杂，因此就造成了研究液体运动时的很大困难，为了简化问题，假定在流体运动中并无内摩擦力的存在。一般来说，流体是可以压缩的，当压力改变时其体积就要改变，因而密度也随之必变。这也增加了研究问题时的复杂性，为此，又假定流体是不可压缩的。这种既没有内摩擦又没有压缩性的流体，叫做理想流体。 2.3 矿井风流能量(机械能)与压力 风流任一断面上的能量（机械能）由三部分组成，压能，位能及动能。但在通风测量中，他们并不以能量的形式出现，而是以压力的形式出现，这三部分能量分别表示为静压，位压和动压。 一、压能 力（N）、压能（J/m3）、压力（N/m2，Pa ） 压头（Pressure head) ：如果将密度为 ? 的某液体注入到一个断面为A的垂直的管中，当液体的高度为 h时，液体的体积为： V = hA m3 根据密度的定义，这时液体的质量为： m=V? =hA? kg 液体的重力为：F=hA?g N 根据压力的定义， P=F/A, 有 P=F/A=?gh N/m2 or Pa 因此，如果液体的密度已知，h就可代表压力 相对压力、绝对压力、大气压力 二.位能（ Potential energy） 任何标高都可用作位能的基点。在矿井中，不同的地点标高不同，则位能不一样。 质量为 m 的物体位于基点上，其势能为0。当我们施加其一个能克服重力向上的力，F, F=mg N 当向上移动到高于基点 Z m, 做的功为 W=force?distance=mgZ J 这就给出了物体在Z高度上的势能。 三.动能（ Kinetic energy） 如将一个质量为m静止的物体,施加一个恒定的力F, 在t时间内加速到u, 由于是匀加速，其平均速度为： (0+u)/2=u/2 m/s 移动的距离为： L=mean velocity?time=(u/2) t m 加速度为： a=△u/time=u/t m/s2 施加的力为： F=mass?acceleration=mu/t N 从静止到速度为u,其做的功为： WD=force?distance Nm =(mu/t)?(u/2)?t=mu2/2 J ? 这就是质量为 m 的流体所具有的动能. 压入式通风的压力分布图 抽出式通风时的压力分布图 通风机安装在井下时，其压力分布如图 作业 1. 通风机做抽压式工作，在抽出段测得某点的相对静压为600Pa, 动压为150Pa; 在压入段测得相对静压为600Pa, 动压为150Pa;风道外与测点同标高点的大气压力为101324Pa,求抽出段和压入段测点相对全压、绝对静压和绝对全压。 ２.已知一进风斜井进风口１处的大气压Ｐ０１＝101324Pa，1~2段空气的平均密度为ρ=1.25kg/m3,Z1~2=400m,测得hR1~2=45Pa,hv1=hv2=5Pa,求2点的绝对静压P2. 3. 在一段断面不同的水平巷道中，用压差计测得两断面的静压差为70Pa,断面1的断面积为8m2,其平均风速为3.5m/s,断面2的断面积为5m2,空气的平均密度为ρ=1.25kg/m3,求该段断面的通风阻力. 测量巷道中任一断面上风流平均速压，常常是人在该断面上用风表测出平均风速，并用仪表测算空气密度或重率，然后计算出该断面的速压。 常用的风表有叶式风表，用来测量中速(0.5～l0m/s)和低速(0.3～0.5m/s)。杯式风表常用来测量高速(≥10m/s)。打开开关时，长短指针随叶片或杯转动，关闭开关时，指针不动，只叶片或杯转动。长针读小数，短针读大数,上有回零装置。 　　常用的测