教授讲座：通风系统技术测定与系统优化.ppt

1 一、矿井通风基础理论 （一）空气的主要物理参数 1. 温度 t—摄氏温度数，℃ ；T—华氏温度数，K 2 .空气压力 1Pa=1N/m2，1 mmH2O=9.81 Pa，1毫巴（mb）=100 Pa 1atm =760mmHg=10332.3mmH2O=101325Pa=1013.25 mb 1atm（标准大气压） =1.033at（工程大气压） 1MPa=103 kPa=106 Pa （一）空气的主要物理参数 3.空气密度 kg/m3 P—空气的绝对压力，Pa； t—空气的干球温度，℃； Ps —在温度为t时饱和水蒸气的分压力，Pa； ψ —空气的相对湿度， ψ =0～1。可见，相对湿度越大，湿空气的密度越小。 工程实践中可以有： （一）空气的主要物理参数 3.空气密度 在物理学中，把压力为1标准大气压（1atm）、温度为0℃、相对湿度为0的状态称为标准状态，这时空气的密度是1.293 kg/m3。而在矿井通风学中，把压力为1标准大气压（1atm）、温度为20℃、相对湿度为60%的状态称为标准状态，这时空气的密度是1.2kg/m3，矿井通风工程中，所有参数都要换算成这一标准状态下进行计算。 （二）风流的能量与压力 1. 静压能—静压 空气分子作无规则的热运动时所具有的分子动能中一部分转化为能够对外做功的机械能叫静压能，用EP表示（J/ m3）。空气分子撞击到器壁上，就会有力的效应，这种单位面积上的力的效应称为静压力，简称静压，以P表示，单位为N/m2，即Pa。在矿井通风学中，压力的概念与物理学中的压强相同，即单位面积上受到的垂直作用力，静压力即为单位体积空气的静压能。 静压的特点： 无论静止的空气还是流动的空气都具有静压力； 风流中任一点的静压各向同值，且垂直于作用面； 风流静压的大小（可以用仪表测量）反映了单位体积风流所具有的能够对外作功的静压能的多少。如说风流的压力为101332Pa，则指风流1m3风流具有101332J的静压能。 （二）风流的能量与压力 2. 重力位能 物体在地球重力场中因地球引力的作用，由于位置不同而具有的一种能量称为重力位能，用EPO表示。重力位能是一个相对概念，其计算应有一个参照基准。所以没有“位压”这一概念。 位能的特点： 位能是相对某一基准面而具有的能量，它随所选基准面的变化而变化。但位能差为定值。 位能是一种潜在的能量，它在本处对外无力的效应，即不呈现压力，故不能象静压那样用仪表进行直接测量。 位能和静压能可以相互转化，在进行能量转化时遵循能量守恒定律。 （二）风流的能量与压力 3. 动能—动压 单位体积流体作宏观运动（即定向流动）时所具有的那部分能量称为动能，用Ev表示，单位为J/ m3，其动能转化所显现的压力称为动压或速压。 通常情况下，以某断面平均速压来研究井巷空气流动规律。 动压的特点： 只有作定向流动的空气才具有动压，因此动压具有方向性。 动压总是大于零。垂直流动方向的作用面所承受的动压最大（即流动方向上的动压真值）；当作用面与流动方向有夹角时，其感受到的动压值将小于动压真值。 在同一流动断面上，由于风速分布的不均匀性，各点的风速不相等，所以其动压值不等。 某断面动压即为该断面平均风速计算值。 （三）风流点压力及其相互关系 1.概念 风流点压力是指某测点单位体积空气所具有的总能量，即压力。它包括静压能、动压能、位能，其中风流的静压和动压之和称为全压。相对于绝对真空的压力称为绝对压力，相对于当时当地大气压力的压力称为相对压力。 Pt=Ps+hv ht=｜Pt-P0｜ hs=｜Ps-P0｜ （三）风流点压力及其相互关系 2.关系 在抽出段： hs=｜Ps-P0｜= P0-Ps ht=｜Pt-P0｜=｜Ps+ hv -P0｜ = P0-Pt=P0-（Ps+ hv）= hs- hv 在压入段： hs=｜Ps-P0｜= Ps-P0 ht=｜Pt-P0｜= ｜Ps+ hv -P0｜ = Pt-P0=Ps+ hv-P0= hs+ hv （三）风流点压力及其相互关系 （四）矿井通风能量方程 （四）矿井通风能量方程 （四）矿井通风能量方程 （五）井巷通风阻力 （五）井巷通风阻力 （五）井巷通风阻力 （五）井巷通风阻力 （六）矿井通风动力 （六）矿井通风动力