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例题
例1—1 用于湿球温度计测得矿内空气 干温度为15℃,湿温度为14℃,求空气 相对湿度.
解:干温度计与湿温度计指示数差为
℃
查附录 得相对湿度φ=90%
例1—2 矿井总 排风量Q=4500m3/min,入风温度t1=+5℃,空气相对湿度φ1=50%,排风温度t2=+25℃,φ2=100%,试计算每天风流从矿井中带走 水蒸汽量.
解:查附录得,当t1=+5℃时,ρS1=/ m3
当t2=+25℃时,ρS2=/ m3
∴带走 水蒸气量G为:
G=（ρS2×100%－ρS1×50%）·Q·24×60/1000000
=
例1—3 已知大气压力B=101325Pa,相对湿度φ=80%,温度t=30℃,求湿空气 d、ρV、ρ、和i.
解:根据t=30℃,查附录,得Ps=,于是
Pv=Ps=×=
kg/kg干空气
湿空气 绝对湿度为:
kg/ m3
湿空气 密度为:
kg/ m3
湿空气 焓为:
=×30+（2501+×30）
= kg/kg干空气
例1—4 矿井总回风流中 %,总回风量为2900 m3/min,该矿日产量1700T,试问该矿井 绝对沼气涌出量为多少？属于哪级沼气矿井？
解:绝对沼气涌出量Q=C·Q×24×60
=%×2900×1440
=22968 m3/d
相对瓦斯涌出量 m3/T
根据《规程》规定,该矿属于高沼气矿井.
例1—5 已知B=101325N/㎡,空气干球温度t=25℃,d= kg/kg干空气,试用焓湿图求空气 湿球温度,露点温度和相对湿度.
解:根据B=101325N/㎡ 焓湿图,找到t=25℃,d= kg/kg干空气 状态点,得出该点 相对湿度φ=80%,根据湿球温度定义,沿着等焓线与φ=100%线相交 温度为湿球温度t湿=℃,根据干球温度定义,沿着等含湿量线与φ=100%线相交点
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℃.
d=16g/kg干空气
80%
100%
t湿 等焓线
t露
图1
例1—6 ,长200m 排水明沟 ℃,空气温度为20℃,空气 相对湿度75%,大气压力103896Pa,风速为3m/s.
解:水沟露出 水表面积为:
F=×200=60㎡
当温度为30℃时,水蒸汽 饱和压力为:
Ps=4242Pa
空气中水蒸汽 分压力为:
Pv=Ps（20℃）=×2337=1753Pa
湿交换系数为:
K1=×10-6+×10-6·v=×10-6+×10-6×3=×10-6kg/N·S
湿交换量为:
矿内风流 能量及其变化
一、例题
例2-1 用皮托管和压差计测得A、B两风筒 压力分别为h1=－50,h2=10,h4=50,h5=10mmH2O,如图2-, h6 压力各为多少？各压差计测得 是什么压力？并判定风機所处 位置？
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解:1）h1为相对静压,h2为动压,h4为相对全压,h5为动压.
2）压差计3 读数h3为相对全压:
h3= h1+ h2=－50+10=－40mmH2O
3）压差计5 读数h5为相对静压:
h5= h4－h3=50－10=40mmH2O
4）A风筒风機位于左侧,进行抽出式通风
B风筒风機位于左侧,进行压入式通风
例2-2 某通风管路如图2-2所示,已知U型管1和2 压力值及r=,g=,求管路中风流 动压、相对静压、相对全压和中心点 风速.
解:1）用皮托管和压差计测压有如下公式:
ht=hs+hv
由图2-2看出,压差计1、2均为负值,可判断为抽出式通风,且动压hv永为正值,所以根据上式可知:
h1=－30mmH2O,为相对全压
h2=－35mmH2O,为相对静压
h3=h4－h2=－30+36=6mmH2O,为动压
2）中心点 风速:
例2-3 某矿井通风系统如图2-3所示, 静压差为1470Pa,入风井空气 ,出风井空气 / m
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3,风峒中平均风速为8m/s,出风井口 平均风速为4m/s,求该矿井 通风阻力.
解:取1-2为通风系统 始末端点,则:
例2-4 某矿井通风系统如图2-4所示,在扇风機风峒中安設 静压管与地表 U型管压差计相连接,压差计 读数△h=2254Pa,该处断面S=9㎡,流经风峒 风量Q=90m3/s,入风井筒深度Z1=300m,其空气重率r1=,回风井筒深度Z2=250m,其空气重率r2=,两井筒间巷道中 空气平均重率r3=（两井口标高相同）,问风流流经矿井 总阻力为多少？
解:风流流经矿井 总阻力:
∵v1=0,故hv1=0
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则:
因此,
例2-5 抽出式风機风峒内某断面 绝对静压为98925Pa,地面大气压为101058Pa,风峒内风量为3000m3/min,㎡,干温度28℃,湿温度21℃,问风峒内该断面上 相对静压、速压、相对全压、绝对全压各为多少？若按图2-5方式安装一U型压差计,请在图2-5上画出水柱示意高度.
解:
∵干湿球温度差为7℃,由附录可得φ=52%,Psa==,则由公式:
速压:
相对全压:
绝对全压:
例2-6 某矿通风系统如图所示,各断面绝对静压Pi、风速vi、标高Zi和断面处空气密度ρi见下表中,请绘制压力坡度图.
参数
1
2
3
4
5
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Pi
99811
104651
102771
100830
98120
vi
Zi
－
－
－
ρi
解:经计算得各点数值如下:
参数
1
2
3
4
5
hv（Pa）
he（Pa）
hr（Pa）
1911
例2-7 在进风井中,测得1、2两断面诸参数如下:
绝对静压:P1=101325Pa,P2=108011Pa
标高:Z1=,Z2=－
气温:t1=10℃,t2=20℃
相对湿度:φ1=70%,φ2=80%
断面平均风速:W1=,W2=
试求:1～2断面间通风阻力.
解:（一）用单位质量流体能量方程计算:
求1、2断面空气密度:
查附表 得:
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∴
得:ρ1=,ρ2=
求值
由热力学可知,多变过程可以概括所有 热力变化过程:
对于多变过程:
故:
多变指数n可由实测值进行计算:
对于:,取对数可得:
（3）运用单位质量流体能量方程求阻力:
（二）用单位体积流量 能量方程计算
由以上计算可见,当空气密度变化不大时,用简化 单位体积流量 能量方程进行计算即可满足工程需要.
第三章 矿井通风阻力
一、示例
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例3-1 某梯形木支架巷道,巷道长度L=200m,断面积S=4m2,周界U=,巷道摩擦阻力系数μ=·S2/m4,若通过巷道 风量Q=900m3/min,试求其摩擦风阻和摩擦阻力.
解: 摩擦阻力 R=μ·
=·
=·S2/m3
巷道摩擦阻力:
hf=RQ2
=×（）2=
例3-2 某矿回风巷道长L=1000m,梯形断面S=6m2,棚子支护,边柱厚度do=24cm,支架纵口径△=6,通过风量Q=40m3/s,空气平均厚度ρm=. 求:（1）摩擦风阻Rf ；（2）摩擦阻力hf ；若通过风量Q=30m3/s,其它条件不变化,求Rf 、hf （U=,对于△=6,do=24cm,×10-4N·S2/m8,S=6m2 ）
解: α= ×10-4 ×=×10-4 N·S2/m8
摩擦风阻:Rf ==
= N·S2/m6
摩擦阻力:hf = Rf ×Q2
=×402
=1247Pa
其它条件不变时,Q=30m3/s
Rf 也不变化,因为Rf 仅与巷道本身特征有关.
hf = Rf ×Q2 =×302=
例3-3 某倾斜巷道断面形状为半圆拱,混凝土碹支护,1、2断面面积分别为S1=,S2=,平均断面积S=,巷道端面平均周长U=,1、2两点距离l=200m,断面1 平均风速为V1=,空气重率分别为τ1=,τ2=,用皮托管、压差计测得1、2两断面压差值h=51Pa
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,试计算1—2段巷道 摩擦风阻Rf 和摩擦阻力系数α.
解: 根据倾斜压差计测阻 数据整理公式:
hr1-2=h+ρ1 V1 2/2-ρ2 V1 2/2
＝５１+ (=
则摩擦风阻:R1,2=hτ1-2/Q2 =/（×）2 = N·S2/m8
摩擦阻力系数α为:
α=
例3-4 某矿通风系统如图所示,已知:R1-2= N·S2/m8 ,R2-4=R2-3= N·S2/m8 ,Q2-3=40m3/s,Q2-4=50m3/s；
试求:（1）各区段等积孔A1-2、A2-3、A3-4和通风阻力h1-2、h2-3、h2-4
（2）两翼等积孔A1-2-3、A1-2-4和通风阻力h1-2-3和h1-2-4 ；
（3）矿井总阻力、总风阻和总等积孔
题3-4
解: 根据公式 A=
A1-2=
A2-3=
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A2-4=
通风阻力:
h1-2=R1-2Q1-22=×（40+50）2=
h2-3=R2-3Q2-32=×402=
h2-4=R2-4Q2-42=×502=2940Pa
（2） h1-2-4=R1-2Q1-22+R2-4Q2-42
=+2940
=
h1-2-3 = R1-2Q1-22+R2-3Q2-32
=+
=
h1-2-3=
==
h1-2-3=
==
(3)根据风流能量消耗平均法
hτ（Ｑ２-３+Ｑ２-４）＝h１-２-３+h１-２-４Ｑ２-４
∴hτ ＝
＝
R=
A=
例3-5 某梯形巷道 规格尺寸长1000m下宽3m,上宽2m,巷道高2m,α= N