文档介绍：第二章矿井风流的压力
在一条凤道中的两点空气能量不同,空气必然从能量高的地点流向能量低的地点,从而形成凤流。这说明空气流动必须具备两个条件:一是有通路,一是能量不同。空气本身能量的变化是造成风流流动的根本原因。为了掌握空气运动的规律,首先应了解有关空气压力的一些问题。
第一节矿井风流的压力
一、空气的密度
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。
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/
二、空气压力及其单位
单位体积空气包围着地球的大气,受地心吸引力的作用,对其底部单位面积上所具有的重力称为大气压力,也称为气压。所以大气压力是一个压强的概念。
由于气压随海拔高而变,所以空气的密度也随海拔高而改变。
在我国法定计量单位(亦即国际单位制)中以帕斯卡作为压强单位,简称帕,以Pa表示。它的物理意义是每平方米面积所承受多少牛顿(N)的压力,也可用N/m2表示其单位。而1N表示可以使质量为1Kg的物体获得1m/s2的加速度的力。三、风流中的点压力
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 。
第二节矿井通风的压差
一、绝对压力和相对压力
根据压力的测算基准不同,压力可分为:绝对压力和相对压力。
A、绝对压力:以真空为测算零点(比较基准)而测得的压力称之为绝对压力,用 P 表示。
B、相对压力: 以当时当地同标高的大气压力为测算基准(零点)测得的压力称之为相对压力,即通常所说的表压力,用 h 表示。
风流的绝对压力(P)、相对压力(h)和与其对应的大气压(P0)三者之间的关系如下式所示:
h = P - P0
a
b
Pa
真空
P0
Pb
ha(+)
hb(-)
P0
二、风流中两点间的压力差
1、水平等断面风流
A点的风流的全压为,B点的风流的全压为。
当A点的全压大于B点,则风流由A向B。它们之间的差值如下式:
2、等断面垂直风流
可用下式进行计算:
若风流断面相等,风速vA等于vB,并且密度近似于则
第三节伯努里方程式在矿井通风中的应用
一、压入式通风矿井的能量互换关系
A点的能量等于B点的能量加两点间的能量差h。
即:
则:
式中:
上式就是矿井通风的能量互换关系,亦即通风动力与阻力间的关系。应该说明,这一关系只适用于空气在流动过程中密度变化不大的情况,而对于不是很深的矿井,矿井通风基本符合这一变化规律。这里先引入一个概念,所谓扇风机出风口的全压与扇风机入风口全压之差值。
二、抽出式通风矿井的能量互换关系
A、B两点的能量互换关系为:
三、主要扇风机安设在井下的能量互换关系
从地表到扇风机入口A的通风阻力为h1,其能量互换关系为:
式中:
同理,从扇风机出口B到地表的通风阻力为h2,其能量互换关系为:
式中
整个矿井的通风阻力为上述两段阻力之和,即h=h1+h2,即
实际上就是井下这台扇风机的全压,
以hc表示,则:
得出的结论,仍然和主要扇风机安装在地表是一样的。