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矿井空气流动基本理论.ppt

发布:2017-02-05约1.49万字共89页下载文档
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主要研究内容:矿井空气沿井巷流动过程中宏观力学参数的变化规律以及能量的转换关系。介绍空气的主要物理参数、性质,讨论空气在流动过程中所具有的能量(压力)及其能量的变化。根据热力学第一定律和能量守恒及转换定律,结合矿井风流流动的特点,推导了矿井空气流动过程中的能量方程,介绍了能量方程在矿井通风中的应用。 一、温度 温度是描述物体冷热状态的物理量。 二、压力(压强) 空气的压力也称为空气的静压,用符号P表示。压强在矿井通风中习惯称为压力。 矿井常用压强单位:Pa Mpa mmHg mmH20 mmbar bar atm 等。 换算关系:1 atm = 760 mmHg = 1013.25 mmbar = 101325 Pa (见P396) 1mmbar = 100 Pa = 10.2 mmH20, 1mmHg = 13.6mmH20 = 133.32 Pa 三、湿度 1、绝对湿度 2、相对湿度 3、含湿量 四、焓 焓是一个复合的状态参数,它是内能u和压力功PV之和,焓也称热焓。i=id+d?iV=1.0045t+d(2501+1.85t) 实际应用焓-湿图(I-d) 五、粘性 流体抵抗剪切力的性质。当流体层间发生相对运动时,在流体内部两个流体层的接触面上,便产生粘性阻力(内摩擦力)以阻止相对运动,流体具有的这一性质,称作流体的粘性。其大小主要取决于温度。 根据牛顿内摩擦定律有: 式中:μ--比例系数,代表空气粘性,称为动力粘性或绝对粘度。其国际单位:帕.秒,写作:Pa.S。 运动粘度为: 温度是影响流体粘性主要因素,气体,随温度升高而增大,液体而降低 六、密度 单位体积空气所具有的质量称为空气的密度, 与P、t、湿度等有关。湿空气密度为干空气密度和水蒸汽密度之和,即: 根据气体状态方程,可推出空气密度计算公式: kg/m3 式中:P为大气压,Psat为饱和水蒸汽压,单位:Pa; φ为相对湿度;T为空气绝对温度,T= t + 273 , K。 式中:P为大气压,Psat为饱和水蒸汽压,单位:Pa; φ为相对湿度;T为空气绝对温度,T= t + 273 , K。 kg/m3 式中:P为大气压,Psat为饱和水蒸汽压,单位:mmHg。 注意:P和Psat 单位一致。 空气比容:?=V/M=1/ ? 能量与压力是通风工程中两个重要的基本概念,压力可以理解为:单位体积空气所具有的能够对外作功的机械能。 一、风流的能量与压力 1.静压能-静压 (1)静压能与静压的概念 (2)静压特点 (3)压力的两种测算基准(表示方法) 三者之间的关系如下式所示:h = P - P0 Pi 与 hi 比较: I、绝对静压总是为正,而相对静压有正负之分; II、同一断面上各点风流的绝对静压随高度的变化而变化,而相对静压与高度无关。 III、 Pi 可能大于、等于或小于与该点同标高的大气压(P0i)。 2、重力位能 (1)重力位能的概念 (2)位能计算 (3)位能与静压的关系 (4)位能的特点 3.动能-动压 (1)动能与动压的概念 (2)动压的计算 (3)动压的特点 (4)全压 风道中任一点风流,在其流动方向上同时存在静压和动压,两者之和称之为该点风流的全压,即:全压=静压+动压。 由于静压有绝对和相对之分,故全压也有绝对和相对之分。 A、绝对全压(Pti) Pti= Pi+hvi B、相对全压(hti) hti= hi+hvi= Pti- Poi 二、风流的点压力之间相互关系 风流的点压力是指测点的单位体积(1m3)空气所具有的压力。通风管道中流动的风流的点压力可分为:静压、动压和全压。 风流中任一点i的动压、绝对静压和绝对全压的关系为:hvi=Pti-Pi hvi、hI和hti三者之间的关系为:hti = hi + hvi 。 压入式通风(正压通风): 抽出式通风(负压通风): 风流点 压力间 的关系 例题2-2-1 如图压入式通风风筒中某点i的hi=1000Pa,hvi=150Pa,风筒外与i点同标高的P0i=101332Pa,求: (1) i点的绝对静压P
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