通风计算题
五、计算题
1、 在某一通风井巷中，测得1、2两断面的绝对静压分别为101324.7 Pa 和101858 Pa ，若S 1=S 2，两断面间的高差Z 1-Z 2=100米，巷道中ρm12=1.2kg/m 3，求：1、2两断面间的通风阻力，并判断风流方向。 解：假设风流方向从1到2，列能量方程： H r12=(P 1-P 2)+(v 12ρ1/2- v 22ρ2/2)+(Z 1-Z 2) ρg =(101324.7-101858)+0+100×1.2×9.81 =643.9J/m 3
由于其阻力值为正，所以原假设风流方向正确。从1到2。
2、 某矿井为中央式通风系统，测得矿井通风总阻力h Rm =2800Pa ，矿井总风量Q =70m 3/s ，求矿井总风阻R m 和等积孔A ，评价其通风难易程度。 解：Rm=h Rm /Q 2=2800/702=0.571Ns 2/m 8
A=
m
R 19.1=
571
.019.1=1.57m 2
由于1 3、某设计巷道为梯形断面，S =8m 2，L =1000m ，采用工字钢棚支护，支架截面高度d 0=14cm ，纵口径Δ=5，计划通过风量Q=1200m 3/min ，预计巷道中空气密度ρ=1.25kg/m 3，求该段巷道的通风阻力。（根据所给的d 0、Δ、S 值，由附录4附表4-4查得α0 =284.2×10－4×0.88=0.025Ns 2/m 4）。 解：巷道的实际摩擦阻力系数为 2 .10 ρ αα= =0.025×1.25/1.2=0.026Ns 2/m 4 巷道摩擦风阻 R f = αLU/S 3 =3 16.4S S L α =0.026×1000×11.77/83=0.598 Ns 2/m 8 巷道摩擦阻力 H f =R f Q 2=0.598×(1200/60)2=239.2Pa 4、如图所示的通风系统，已知大气压P 01=P 04=P 05=101324Pa ，测得4断面的相对静压为3000Pa ，矿井风量Q 为100m 3/s ，S1=20m 2，S4=5m 2，ρm1~2=1.25kg/m 3，ρm3~4=1.19kg/m 3，井深Z=300m ，扩散器出口动压hv5=50Pa ，求矿井通风阻力hR1～4和通风机全Ht 。 解：矿井通风阻力hR1～4 H r1-4=(P 1-P 4)+(v 12ρ1-2/2- v 42ρ3-4/2)+Z(ρ1-2-ρ3-4)g =3000+（1.25×52/2-1.19×202/2）+300×(1.25-1.19) ×9.81 =2954.205J/m 3 通风机全Ht H t =P t5-P t4=3000+50-1.19×202/2=2812 Pa 5、已知某梯形巷道摩擦阻力系数α=0.0177Ns 2/m 4，巷道长L=200m ，净断面积S=5m 2，通过风量Q=720m 3／min ，试求摩擦风阻与摩擦阻力。 解： 巷道摩擦风阻 R f = αLU/S 3=3 16.4S S L α 3 =0.0177×200×4.16×2.236/53=0.26340.598 Ns 2/m 8 巷道摩擦阻力 H f =R f Q 2=0.2634×(720/60)2=37.9Pa 四、计算题（本题35 分） 1、某水平巷道如右图所示，用压差计和 胶皮管测得1-2及1-3之间的阻力分别为295Pa 和440Pa ，巷道的断面积均等于6㎡，周长10m ，通过的风量为40s /m 3，求巷道的摩擦阻力系数及拐弯处的局部阻力系数。（15分） 解: （1） 2-3段的阻力为：Pa h h h 145295*********=-=-=--- （2） 摩擦阻力系数为：0196 .040101006145232332=???=???=-Q U L S h a 2 Ns /m 4 （3） 1-2段的摩擦阻力为： Pa Q S aLU h 247406 10)20150(0196.02 3 2 3 21=??+?=-＝摩 （4） 拐弯处的局部阻力为： a h h h P 482472952121＝＝＝摩局---- （5） 巷道中的风速为： s m S Q v /7.66 40 === （6） 局部阻力系数为： 8.1) 7.6(2.12 482 2 2=??==ρυξ局 弯h 2、某矿井采用抽出式通风如图所示，测得风硐断面的风量Q ＝50m 3/s ，风硐净断面积S 4＝5m 2，空气密度ρ4＝1.14kg/m 3，风硐外与其同标高的大气压力P 0＝101324.5Pa ，主通风机房内静压水柱计的读数h 静4＝2240 Pa ，矿井的自然风压H 自＝120 Pa ，自然风压的方向帮助主通风机工作。试求P 静4 、h 动4 、P 全4 、h 全4 和矿井的通风阻力h 阻各为多大？（10分） 解: P 静4＝P 0－h 静4＝101324.5－ 2240＝99084.5 Pa h 动4＝ρ4v 42/2＝ρ4（Q /S ）2/2＝1.14× （50/5）2 /2＝57 Pa P 全4＝P 静4＋h 动4＝99084.5＋57＝99141.5 Pa h 全4＝h 静4－h 动4＝2240－57＝2183 Pa h 阻＝h 静4－h 动4±H 自＝2240－57＋120＝2303 Pa 3、下图为简单并联网络，已知R 1为0．81 kg/m 7，R 2为0．36 kg/m 7，总风量Q 为50m 3/s ，试求自然分配时的Q 1、Q 2、h 1、h 2及h 并、R 并、A 并 的大小。（10分） 解:由并联网络特性可知 R 并= 2 2 1 )11( 1R R + = 2 )36 .0181 .01(1 + =0.1296 kg/m 7 A 并= 2m 31.31296 .019.119.1== 并 R 由h 并=R 并Q 并2得 h 并=324pa h 1=h 2=324pa Q 1=20 m 3/s Q 2=30 m 3/s 四、计算题（本题 30分） 1、某片盘斜井通风系统如图1 ,进入井下的总风量为24m 3 /s , 己知井巷各段的风阻为R 1-2 =0.225 , R 2 -3 = 0.372 , R 3-4 = 0.176 , R 4-5 = 0.431 , R 2 -6= 0.441 , R 6-7 = 0.176 , R 7-5 = 0.51, R = 0.245N ·s 2 / m 8 ,试求矿井的总风阻、总阻力、总等积孔、每翼自然分配的风量是多少？ （1）计算矿井总风阻： 979.05432=---R ， N ·S 2/m 6, 127.15762=---R N ·S 2/m 6 , , /.262.0)1(822 5 7625432543252m s N R R R R ==+= ---------- 732.0855221=++=---R R R R 总 N ·S 2 /m 6 , （ 2）计算矿 井 总 阻 力： Pa Q R h 总阻,63.4212== （3）计算矿井总等积孔：2 ,39.119.1m h Q A 咀 == （4）自然分配的风量为： ；s m R R Q Q 右/,6.11135 4325762=+ = ------ s m R R Q Q 左/,4.12135 7625 432=+ = ------ 2、某采区通风系统如图2,已知R 1-2 =0.59 , R2 -3 = 0.34 , R 3 - 4 = 1.03 , R 1-3 = 0.82 N ·s2 / m 8 , 若进入该系统的风量为12 m 3 /s ,问上下回采工作面的风量是多少？若将2-4间的风门打开时, R 2 - 4 = 0.56 N ·s 2 / m 8 ,问系统内风路风流如何变化？ （1）风路1-2-3与风路1-3并联,再与3-4串联。 s m R R Q Q 总 /2.6133213 131=+ = ---- 1243==-总Q Q m 3 /s （2）若将2-4间的风门打开时, 2-3风路为角联 因为 82 .003.159.056.031432 14 2==----R R R R 所以2-3风流反向。 3、某矿经简化后的通风系统如图3, 已知R 1-2 = 0.15 , R 2 -3-4 = 0.59 , R 4-5 = 1.13 , R 2 -6-7-5 = 1.52 , R 5-8 = 0.11N ·s 2 / m 8 左右两翼需要的风量为Q 左 = 23 m 3 /s , Q 后 = 28 m 3 /s , 4-5段为总回风道,长为795米, 若采用扩大4-5段巷道断面来调节风 量时,问扩大后的巷道断面积应为多少平方米？（预计扩大后巷道的摩擦阻力系数α'= 0.012,断面积形状仍为梯形,其断面系数K = 4.16 ） （1）按需凤量计算左右两翼风路阻力 Pa Q R h 左左1.8042 5762==--- Pa Q R h 右左5.13482 5432==--- （2）扩大4-5段断面应降低的阻力 Pa h h h 左右4.544=-=? （3）4-5段巷道断面扩大前的阻力 Pa h 92.8852813.12 54=?- 设54 -'R 为4-5段扩大后的风阻,则4-5段扩大后的阻力为 h h Q R 右?-='--542 54 （3分） 所以8 22 5454 /.44.0m s N Q h h R 芯 =?-='-- 25 2 54 54 1.6)(m R LK S =''='--α 三、计算题（共6题，5小题12分， 其余每题10分，共62分） 1.用湿卡它计测定某矿井气候条件，当湿卡它计由38℃冷却到35℃时，所需的时间为20s ，湿卡它计常数F =508。问此种大气条件的卡它度为多少？（10分） 解：20 508 = = t F H （9.0分） =25.40 （1.0分） 2.某矿入风的绝对湿度为8.5g/m 3，相对湿度Ф为60%，求该入风的饱和绝对湿度为多少？（10分） 解：% 605 .8= Φ = js jb g g （9.0分） =14.17（g/m 3） （1.0分） 3.某巷道全长为L ，当将其中l 段巷道长度上的摩擦阻力系数降到原来的1/4，全巷道的通风阻力降到原来的1/2，求l L 等于多少? （10分） 解： 2 31Q S LP h f α = （3分） 2 323 24)(Q S lP Q S P l L h f ?+-=αα （3分） 因为212f f h h =，由此求得： （3分） 3 2 =L l （1分） 4.如下图所示断面不等的水平通风巷道中，测得1断面的绝对静压们P 静1 =96170Pa ， 断面积S 1=4m 2；2断面的绝对静压P 静2=96200Pa ，断面积S 2=8m 2；通过的风量Q=40m 3/s ，空气密度ρ1=ρ2=1.16kg/m 3，试判断巷道风流方向并求其通风阻力h 阻。（10分） 解：2 1112 111202 0???? ??++=+ +S Q P v P ρρ静静2 440216.196170?? ? ???+= （1分） =96228 （Pa ） （0.5分） 2 222 2 2 22202 0???? ??++=+ +S Q P v P ρρ静静2 840216.196200?? ? ???+= （1分） =96214.5（Pa ） （0.5分） 所以，风流方向是1→2。 （3.0分） ???? ??++-???? ? ?++=20202 2 222111v P v P h ρρ静静阻=96228-96214.5 （3分） =13.5 （Pa ） （1.0分） 5.某通风系统如图7-22所示。各巷道的风阻值为R 1=0.08 N.s 2/m 8、R 2=1.60 N.s 2/m 8、R 3=0.81 N.s 2/m 8、R 4=1.50 N.s 2/m 8、R 5=0.13N·s 2/m 8，系统的总风量Q =45m 3/s ，各分支需要的 风量为Q 2=15、Q 3=10、Q 4=20m 3/s 。用辅扇调节风量，试求： （1）辅扇应设置在哪条巷道上，其辅扇的风压是多少？（8分） （2）调节后全系统的总风阻为多少? （4分） 5题图 解：（1） h 2=R 2Q 22=1.6×152 （1分） =360（Pa ） （0.5分） h 3=R 3Q 32=0.81×102 （1分） =81（Pa ） （0.5分） h 4=R 4Q 42=1.50×202 （1分） =600（Pa ） （0.5分） 辅扇应设置在2和4巷道上，其辅扇的风压分别为： （1分） H b2= h 2-h 3=360-81 （0.5分） =279（Pa ） （0.5分） H b4= h 4-h 3=600-81 （1分） =519（Pa ） （0.5分） （2）总风阻 5 2 43211111 R R R R R R b +??? ? ??+ ++ =13 .05.1181.016 .111 08.02 +? ??? ??+++ = （3分） =0.345（N.s 2/m 8） （1分） 6.如下图所示的串并联通风网路，已知R 1=4N·s 2/m 8，R 2=9N·s 2/m 8，R 3=4N·s 2/m 8， R 4=7N·s 2/m 8，R 5=12N·s 2/m 8，总风量为Q=40m 3/s ，试求： （1）通风网络的总风阻； （6分） （2）分支2的风量Q 2。 （4分） 解：（1） 3 2 1 1111R R R R + + = 并 2 3211111 ??? ? ??+ += R R R R 并2 41914 11 ? ??? ??++= （2.5 分） =9/16=0.752=0.5625 (N·s 2/m 8) （0.5分） R 总= R 4+R 并+R 5=7+0.5625+12 （2.5分） =19.5625 (N·s 2/m 8) （0.5分） （2）2 2R R Q Q 并=9 5625 .040 = （3.5分） =10 (m 3/s) 五、计算题（本题 22 分） 1、某水平巷道如图4所示，用压差计和胶皮管测得1-2及1-3之间的阻力分别为295Pa 和440Pa ，巷道的断面积均等于6㎡，周长10m ，通过的风量为40s /m 3 ，求巷道的摩擦阻力系数及拐弯处的局部阻力系数。（12分） 解: （1） 2-3段的阻力为：Pa h h h 145295*********=-=-=--- （2） 摩擦阻力系数为：0196.040 1010061452 32332=???=???=-Q U L S h a 2 Ns /m 4 （3） 1-2段的摩擦阻力为： Pa Q S aLU h 247406 10)20150(0196.02 3 2 3 21=??+?=-＝摩 （4） 拐弯处的局部阻力为： a h h h P 482472952121＝＝＝摩局---- （5） 巷道中的风速为： s m S Q v /7.66 40 === （6） 局部阻力系数为： 8.1) 7.6(2.12 482 2 2 =??= = ρυξ局 弯h 2、某矿井采用抽出式通风如图6所示，测得风硐断面的风量Q ＝50m 3/s ，风硐净断面积S 4＝5m 2，空气密度ρ4＝1.14kg/m 3，风硐外与其同标高的大气压力P 0＝101324.5Pa ，主通风机房内静压水柱计的读数 h 静4＝2240 Pa，矿井的自然风压H自＝120 Pa，自然风压的方向帮助主通风机工作。试求P静、h动4、P全4、h全4和矿井的通风阻力h阻各为多大？（10分） 4 P静4＝P0－h静4＝101324.5－2240＝99084.5 Pa h动4＝ρ4v42/2＝ρ4（Q/S）2/2＝1.14×（50/5）2/2＝57 Pa P全4＝P静4＋h动4＝99084.5＋57＝99141.5 Pa h全4＝h静4－h动4＝2240－57＝2183 Pa h阻＝h静4－h动4±H自＝2240－57＋120＝2303 Pa 《矿井通风与安全》试卷 一、名词解释（每题3分，共18分） 1、绝对湿度： 2、局部阻力： 3、通风机工况点： 4、呼吸性粉尘： 5、煤与瓦斯突出： 6、均压防灭火： 二、简述题（每题7分，共35分） 7、煤炭自燃的发展过程大致可分为哪几个阶段，各阶段有何特征? 8、试推演压入式通风矿井的风机房中水柱计测值与矿井自然风压、矿井通风阻力的关系。 9、如何判定一个瓦斯矿井采用瓦斯抽放的必要性？简述矿井瓦斯抽放方法有哪些？ 10、发生风流逆转和逆退的原因是什么？如何防止风流逆转和逆退？ 11、比较掘进工作面压入式和抽出式通风方式的优、缺点。 三、计算题（12-13每题10分，14题12分，15题15分，共47分） 12、如图所示，已知II . III号水柱计的读数分别为196Pa，980Pa，请问： 如图所示，已知II . III号水柱计的读数分别为196Pa，980Pa，请问： （1）判断如图所示通风方式，标出风流方向、皮托管正负端； （2）I、II、III号水柱计测得是何压力?求出I号水柱计读数? 13、已知某矿井总回风量为4500 m3/min，瓦斯浓度为0.6%，日产量为4000 t，试求该矿井的绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量。并确定该矿瓦斯等级（该矿无煤与瓦斯突出现象）。（10分） 14、如图所示的并联风网，已知各分支风阻：R1＝1.18，R2＝0.58 N?s2/m8，总风量Q ＝48 m3/s，巷道断面的面积均为5 m2，求： （1）分支1和2中的自然分配风量Q1和Q2；（2）若分支1需风量为15 m3/s，分支2需风量为33 m3/s，若采用风窗调节，试确定风窗的位置和开口面积。（12分） 第三章 井巷通风阻力 本章重点和难点： 摩擦阻力和局部阻力产生的原因和测算 当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。井巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力(也称为沿程阻力)和局部阻力。 第一节 井巷断面上风速分布 一、风流流态 1、管道流 同一流体在同一管道中流动时，不同的流速，会形成不同的流动状态。当流速较低时，流体质点互不混杂，沿着与管轴平行的方向作层状运动，称为层流(或滞流)。当流速较大时，流体质点的运动速度在大小和方向上都随时发生变化，成为互相混杂的紊乱流动，称为紊流(或湍流)。 （１）雷诺数－Re 式中：平均流速v 、管道直径d 和流体的运动粘性系数γ。 在实际工程计算中，为简便起见，通常以R e =2300作为管道流动流态的判定准数，即： R e ≤2300 层流， R e ＞2300 紊流 （２）当量直径 对于非圆形断面的井巷，Re 数中的管道直径d 应以井巷断面的当量直径de 来表示： 因此，非圆形断面井巷的雷诺数可用下式表示： γ d v e R ? = 对于不同形状的井巷断面，其周长U 与断面积S 的关系，可用下式表示： 式中：C —断面形状系数：梯形C =4.16；三心拱C =3.85；半圆拱C =3.90。（举例见P38） 2、孔隙介质流 在采空区和煤层等多孔介质中风流的流态判别准数为： 式中：K —冒落带渗流系数，m 2； l —滤流带粗糙度系数，m 。 层流，R e ≤0.25； 紊流，R e ＞2.5； 过渡流 0.25 通风与安全试题库 一、填空题 1 、井下煤、岩巷道最低、最优、扬尘风速, ~, >s 2、计算工作面风量时，采煤工作面回风巷风流中CH4的浓度必须小于1%.. 3、局扇作压入式通风时，风筒出口到掘进工作面的距离叫有效射程，约7~8米。 4、在进风路线上，井下湿度的变化规律是：冬季干燥;夏季潮湿. 5、《规程》规定，正常生产矿井1 年需要进行一次反风演习；反风量>40%、时间10分钟，3年需要进行一次矿井阻力测定； 5年需要进行一次风机性能鉴定。 6、轴流式风机实际应用的风压不能超过风机最大风压的倍，否则出现不稳定 7、《规程》规定，采煤工作面的最低风速s;最高风速4m/s.. m； 8、《规程》规定，煤矿井下总粉尘（SiO2＜10%）允许浓度为10mg/3 呼吸粉尘允许浓度为m3。 9、《规程》规定，通风机的噪声85dB(A). 10、《规程》规定，在煤丶岩巷掘进中，稀释瓦斯的最低风速是s 、s 11、煤尘的爆炸界限为45~2000g/m3;爆炸威力最大的浓度为400g/m3 12、矿井等积孔越大，通风越容易 13、《规程》规定，井下CO 24 、NO2、H2S 5、SO2、（ppm）最高允许浓度 14、在矿井中，相对湿度接近饱和的区域是总回风巷回风井 15、矿井反风时，当风流方向改变后，主要通风机供给的风量不应小于正常供风量的40% 扩散器的作用是降低速压提高静压 16、衡量矿井气候条件好坏的参数是温度、湿度、风速 17、两台风机并（串）联作业画其特性曲线的原则是并：压力相等，风量相加；串：风量相等，风压相加。 18、等断面的同种支护方式不同形状的巷道，摩擦阻力是圆最小，梯形最大 19、瓦斯在煤体中存在的状态有游离状态和吸附状态。 20、井下条件下，瓦斯最易爆炸的浓度是7~8%；爆炸威力最大的浓度是~%; 最易爆炸 的浓度5~6% 21、局部空间的瓦斯浓度达2%,其体积超过的现象叫瓦斯积聚。 22、局扇安装的“三专两闭锁”中的三专是指专用变压器、专用开关和专用线路。 23、局扇安装的“三专两闭锁”中的两闭锁是指风电闭锁和瓦斯电闭锁装置。 24 、“一炮三检”制度是指井下爆破过程中的装药前、放炮前和放炮后必须分别 检查爆破地点附近20m内风流中的瓦斯浓度。 25、光学瓦斯检测器内二氧化碳吸收管中装的药剂是碱石灰；水分吸收管中装的药 是硅胶。 26、便携式瓦斯检测器按检测原理分为热放式、热导式及半导体气敏元件式三大类。 27、矿尘按存在的状态分为悬浮矿尘和下落矿尘。 28、矿尘按粒径组成范围分为粗粒和细粒微粒。按成分分为岩尘和煤尘。 29、煤炭自燃的发展过程可分为潜伏期、自热期和自然期三个阶段。 30、均压防火技术可分为开区均压和闭区均压两大类。 31、根据矿井发生火灾的原因分为内因火灾和外因火灾 32、全部跨落法控顶的长壁后退式采煤工作面采空区内遗煤自燃的三带是散热带、自然带、 窒息带。 33、我国煤矿防火的预防性灌浆的方法可分为采前预灌、边采边灌和采后灌浆三种。 通风管道阻力如何计算（圆形风管/矩形风管） 发布：2012-08-09 10:50:45 通风管道阻力如何计算?通风管道是通风系统、通风工程中很重要的一个环节，通风管道的好与坏关系到通风工程的成败与否，关系到通风系统运转的优良与低劣，所以说通风管道设计是否合理是整个通风空调工程中不可不做为重中之重的 一部分，通风管道设计的各种问题我们都要认真对待。 当空气在通风管道内流动，通风管道内阻力可分两种：Ⅰ摩擦阻力（沿程阻力）：空气本身粘滞性以及与管壁间摩擦产生的沿程能量损失Ⅱ局部阻力：空 气流经通风管道中管件及设备时，因为流速大小和方向变化以及产生涡流造成 比较集中的能量损失 一、摩擦阻力（沿程阻力） 根据流体力学原理，空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力按下 面公式计算： ΔPm=λν2ρl/8Rs 圆形风管摩擦阻力计算公式可写为：ΔPm=λν2ρl/2D 圆形风管单位长度的摩擦阻力（比摩阻）为：Rs=λν2ρ/2D 以上公式中： λ————摩擦阻力系数 ν————风管内空气的平均流速，m/s ρ————空气的密度，K g/m3 l ————风管长度，m Rs————风管的水力半径，m f————管道中充满流体部分的横断面积，m2 P————湿周，在通风、空调系统中既为风管的周长，m D————圆形风管直径，m 特别注意的是矩形风管的摩擦阻力计算： 日常使用的风阻线图是根据圆形风管得出，首先我们要把矩形风管断面尺寸折算成相当的圆形风管得出，即折算成当量直径。再由此求得矩形风管的单位长度摩擦阻力。当量直径有流速当量直径和流量当量直径两种 流速当量直径：D v=2ab/(a+b) 流量当量直径：D L=1.3（ab）0.625/(a+b)0.25 在利用风阻线图计算时，应注意其对应关系：采用流速当量直径时，必须用矩形中的空气流速去查出阻力；采用流量当量直径时，必须用矩形风管中的空气流量去查出阻力。 二、局部阻力 当空气流动断面变化的管件（如各种变径管、风管进出口、阀门）、流向变化的管件（弯头）流量变化的管件（如三通、四通、风管的侧面送、排风口）都会产生局部阻力。 局部阻力按下式计算： Z=ξν2ρ/2 ξ————局部阻力系数。 局部阻力在通风、空调系统中占有较大的比例，在设计时应加以注意，为了减小局部阻力，通常采用以下措施： 矿井通风与安全习题课 时间： 姓 名： 学 号： 第Ⅰ组 1.《规程》规定，井下空气中，按体积计，一氧化碳不得超过0.0024%，按重量计，不得超过30mg /m 3，问怎样从体积标准换算为重量标准？ 2．某矿井冬季进风流的温度为5℃，相对湿度为 70%，回风流 的温度为20℃，相对湿度为90%，矿井的总风量为2500 ，试求风流在一昼夜内从矿井中带走多少吨的水蒸汽。 3．已知风表的校正曲线如图2-4所示，试求该曲线的表达式。若已知表速为m /s ，试由该表达式求出真风速。 4．(P32)某倾斜巷道如图3－18所示，已知断面I-I 和断面Ⅱ-Ⅱ的P 静1＝755mmHg ，P 静2＝750mmHg ；V 1＝5m/s ，V 2＝3m/s ；， ；Z 1＝0，Z 2＝60m 。试确定风流方向和断面间 的通风阻力。 j ?3/min m 31 1.22/kg m γ=32 1.2/kg m γ= 5．（P33）如图3-19所示，如果上述倾斜巷道变为水平巷道时其他条件不变，试判断风流方向并计算两断面间的通风阻力。 6．（P33）如图3-20所示，如果上述巷道既是水平巷道，且断面面积相等，即S1=S2,V1=V2,其他条件不变，试判断风流方向并计算两断面间的通风阻力。 7.（P49）某矿采用抽出式通风如图3-21所示，用仪器测得风硐4断面的风量Q=40m 3/s ，净断面积S 4＝4m 2，空气重率＝1.19kg/m 3，扇风机房U 形压差计的读数h ＝200mmHg,风硐外与4断面同标高的大气压力P 0＝742 mmHg ，矿井自然风压h 自＝10mmH 20，自然风流与扇风机作用风流方向相同，试求P 静4、P 全4、h 速4、h 全4以及矿井 通风阻力h 阻 各为多少？ 8．（P50）某平巷为梯形断面，长200m ，采用不完全木棚子支护，支架直径d 0=18厘米，支架间距L ＝0.9m ，净断面面积为6m 2，当通过的风量为30m 3/s 时，该巷道的摩擦阻力为多少？若风量增为40m 3/s 时，该巷道的摩擦阻力又为多少？ 9．（P50）已知矿井总阻力为144 ，风量为60m 3/s ，试求该矿井的等积孔和风阻。如果生产上要求将风量提高到70m 3/s 秒，问风阻和等积孔之值是否改变？矿井通风阻力是否改变？其值为多少？ 10．（P50）某水平巷道如图3－39所示，用胶片管和压差计测得1 2mmH O 冷却塔的通风阻力计算 在设计新的冷却塔时，首先要选定冷却塔的型式，根据给定的工作条件决定冷却塔的基 本尺寸和结构，其中包括淋水装置的横截面面积和填料高度、冷却塔的进风口、导风装置、 收水器、配水器等，并选定风机的型号和风量、风压，这样就需要对冷却塔内气流通风阻力作比较准确的计算。 1. 冷却塔的通风阻力构成 冷却塔的通风阻力,即空气流动在冷却塔内的 压力损失，为沿程摩阻和局部阻力之和。通常把冷却塔的全部通风阻力从冷却塔的进口到风机出口分为10个部分进行计算，如图所示： 1p ?——进风口的阻力； 2p ?——导风装置的阻力； 3p ?——空气流转弯的阻力； 4p ?——淋水装置进口处突然收缩的阻力； 5p ?——空气流过淋水装置的阻力(摩擦阻力和局部阻力)； 6p ?——淋水装置出口处突然膨胀的阻力； 7p ?——配水装置的阻力； 8p ?——收水器的阻力； 9p ?——风机进口的阻力； 10p ?——风机风筒出口的阻力。 冷却塔的通风总阻力 : ∑?P =?i z p （1） 2.冷却塔的局部通风阻力计算 如前所述，冷却塔总的局部阻力包括进风口、导流设施、淋水装置、配水系统、收水器以及风筒阻力(包括风机进出口)、气流的收缩、扩大、转弯等部分。各局部阻力可按下述公 式来计算： g v P i i i 22 i ?=?γξ(毫米水柱) （2） 式中： i ξ ——各局部阻力系数； i v ——相应部位的空气流速(米／秒)； i γ——相应部位的空气比重(公斤／米3 )； g ——重力加速度。 而冷却塔的总局部阻力可写成：g v P h i i i 22 i ?∑=∑?=γξ(毫米水柱) 由于气流密度在冷却塔内变化很小，所以在球求解时，各处的密度值均取冷却塔进、出口的几何平均值。 气流通过冷却塔各种部件处的速度，可先根据风机特性曲线及热力计算时确定的气水比选择风量G(公斤／时)后，由下式确定： 10 ...3,2,110...3,2,13600F G v = 冷却塔各部件处局部阻力系数 3,2,1ξ值的确定： (1)进风口 55.01=ξ (2)导风装置式中：()L q 25.01.02+=ξ q ——淋水密度(米3／米2·小时)； L ——导风装置长度(米)。 (3)进入淋水装置处气流转弯：5.03=ξ (4)淋水装置进口处突然收缩： ??? ? ??-=ξcp F F 0415.0 cp F ——淋水装置的截面(m 2 )。 (5)淋水装置 ()Z Kq e +ξ=ξ15 通风管道阻力计算 对于空调通风专业来说，我们最终的目的是让整个系统达到或接近设计及业主的要求。对于整套空调系统而言主要应该把握几个关键的参数：风量、温度、湿度、洁净度等。可见无论空调是否对新风做处理，我们送到房间的风量是一定要达到要求。否则别的就更不用考虑了。管道内风量主要是由风管内阻力影响的。 风管内空气流动的阻力有两种，一种是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的沿程能量损失，称为摩擦阻力或沿程阻力；另一种是空气流经风管中的管件及设备时，由于流速的大小和方向变化以及产生涡流造成比较集中的能量损失，称为局部阻力。下边为标准工况且没有扰动的情况下的计算，如实际不是标准工况且有扰动需要进行修正。 一：摩擦阻力(沿程阻力)计算 摩擦阻力(沿程阻力)计算一：（公式推导法） 根据流体力学原理，无论矩形还是圆形风管空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力(沿程阻力) 按下式计算：ΔPm=λν2ρL/2D 以上各式中： ΔPm———摩擦阻力(沿程阻力)，Pa。 λ————摩擦阻力系数【λ根据流体不同情况而改变不具有规律性，不可用纯公式计算，只能靠实验得到许多不同状态的半经验公式： 其中最常用的公式为：，《K-管壁的当量绝对粗糙度，mm （见表1-1）；D-风管当量直径，mm(见一下介绍) ；Re雷诺数判断流体流动状态的准则数,（见表1-1）；其实λ一般由莫台图所得，见图】 莫台曲线图 表1-1 一般通风管道中K、Re、λ的经验取值 ν————风管内空气的平均流速，m/s; 【其中ν=Q/F；Q为管内风量m3/S，F为管道断面积M2 ；其中矩形风管F=a×b;圆形风管F=πD2 /4，一般设计也直接选风速见表1-2】表1-2 一般通风系统中常用空气流速（m/s） ρ————空气的密度，Kg/m3;【在压力B0=101.3kPa、温度t0=20℃、一般情况下取ρ=1.205Kg/m3; 见表1-3】 L ———风管长度，m 【横断面形状不变的管道长度】 D———风管的当量直径，m; 【矩形风管流速当量直径：；流量当量直径：；圆形风管D为风管直径】 矿井通风与安全试卷,习题及答案 矿井通风与安全试卷,习题及答案 《矿井通风与安全》试卷 一、名词解释（每题3分，共18分） 1、绝对湿度： 2、局部阻力： 3、通风机工况点： 4、呼吸性粉尘： 5、煤与瓦斯突出： 6、均压防灭火： 二、简述题（每题7分，共35分） 7、煤炭自燃的发展过程大致可分为哪几个阶段，各阶段有何特征? 8、试推演压入式通风矿井的风机房中水柱计测值与矿井自然风压、矿井通风阻力的关系。 9、如何判定一个瓦斯矿井采用瓦斯抽放的必要性？简述矿井瓦斯抽放方法有哪些？ 10、发生风流逆转和逆退的原因是什么？如何防止风流逆转和逆退？ 11、比较掘进工作面压入式和抽出式通风方式的优、缺点。 三、计算题（12-13每题10分，14题12分，15题15分，共47分） 12、如图所示，已知II . III号水柱计的读数分别为196Pa，980Pa，请问： 13、已知某矿井总回风量为4500 m3/min，瓦斯浓度为0.6%，日产量为4000 t，试求该矿井的绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量。并确定该矿瓦斯等级（该矿无煤与瓦斯突出现象）。（10分） 14、如图所示的并联风网，已知各分支风阻：R1＝1.18，R2＝0.58 N?s2/m8，总风量Q＝48 m3/s，巷道断面的面积均为5 m2，求： （1）分支1和2中的自然分配风量Q1和Q2；（2）若分支1需风量为15 m3/s，分支2需风量为33 m3/s，若采用风窗调节，试确定风窗的位置和开口面积。（12分） 15、某矿通风系统如图所示，各进风井口标高相同，每条井巷的风阻分别为，R1=0.33，R2=0.2 ，R3=0.1，R4=0.12，R5=0.1，单位为N2S/m8。矿井进风量为100 m3/s：（15分） （1）画出矿井的网络图； （2）计算每条风路的自然分配风量； （3）计算矿井的总风阻。 前言 礦井巷道通風摩擦阻力系數值，在礦井通風設計和礦井通風技術改造方案制定的計算中是非常重要的技術參數。該數值隨著巷道形狀及支護形式的不同而不同。過去在計算中選用該參數時，部分是採用經過實驗室模擬試驗測得的數值，往往是偏小的。部分是採用生產礦井中經過礦井通風阻力測定，選用巷道標準區段計算的數值，引用後較為符合生產實際，在實際應用中可互補選用。但到目前為止，還沒有一個統一的較為完整的關於測定巷道通風摩擦阻力系數的方法標準。因此，制定本標準對規範礦井巷道通風摩擦阻力系數測定方法具有重要意義。 本標準的附錄A和附錄B是標準的附錄。 本標準由煤炭工業部科技教育司提出。 本標準由煤礦安全標準化技術委員會歸口。 本標準由煤炭科學研究總院撫順分院負責起草。 本標準主要起草人：富奎聚。 本標準委託煤礦安全標準化技術委員會通風技術及設備分會負責解釋。 1範圍 本標準規定了礦井巷道通風摩擦阻力系數測定用儀器、測定步驟、測定結果計算和表述等。 本標準適用於實際的礦井巷道通風摩擦阻力系數測定。 2儀器 A）普通型空盒氣壓計： 測量範圍為80～107kPA，最小分度值為50PA； B）壓差計： 測量範圍為0～3000PA，最小分度值為2PA； C）通風乾濕溫度計： 測量範圍為-25～＋50℃，最小分度值為0.2℃；D）皮託管： 校正系數為0.998～1.004； E）風速表： 分類測量範圍，m/s啟動風速，m/s 低速0．2～5點0.2 中速0．4～10點0.4 高速葉輪0．8～25點0.5 杯式1．0～30點0.8 f）秒錶： 最小分度值為1s； g）鋼卷尺： 鋼卷尺：測量範圍＞0～2m，最小分度值為1.0mm；鋼卷尺：測量範圍＞0～30m，最小分度值為1.0mm；h）膠管： 內徑點3mm； 1、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Pi ； (2) i 点的相对全压hti ； (3) i 点的绝对全压Pti 。 解：(1) Pi=P0i+hi=101332+1000=102332Pa （3分） (2) hti=hi+hvi=1000+150=1150Pa （3分） (3) Pti=P0i+hti =101332+1150=102482Pa 或Pti =Pi+hvi=102332+150=102482Pa （4分） 2、在某一通风井巷中，测得1、2两断面的绝对静压分别为101324Pa 和101858Pa ，若S 1=S 2，两断面间的高差Z 1-Z 2=100m ，巷道中空气密度为1.2kg/m 3，求1、2两断面间的通风阻力，并判断风流方向。 解：假设风流方向为1断面－2断面，根据能量方程知两断面间的通风阻力为 )()(2222111121gZ h P gZ h P h v v r ρρ++-++=-（2分） 因为S 1=S 2且巷道中空气密度无变化，所以动能差值为零，则 ＝101324-101858＋1.2×9.8×100=642Pa （3分） 因为得值为正值，所以，假设成立，即风流方向为1断面－2断面（５分）。 3、下图为压入式通风的某段管道，试绘制出管道风流中i 点各种压力间的相互关系图。 图中如画出绝对压力图，得5分；画出相对压力图，得5分。 1、如右图，若R 1=R 2=0.04 kg/m 7，请比较下图中两种形式的总风阻情况。 若R 1=R 2=0.04 kg/m 7，请比较下图中两种形式的总风阻情况。 串联：Rs １= R 1+ R 2= 0.08 kg/m 7（3分） 并联：（6分） ∴ Rs 1 ：Rs 2＝８：１ 即在相同风量情况下，串联的能耗为并联的 8 倍。 （1分） 2、在某一通风井巷中，测得1、2两断面的绝对静压分别为101324Pa 和101858Pa ，若S 1=S 2，两断面间的高差Z 1-Z 2=100m ，巷道中空气密度为1.2kg/m 3，求1、2两断面间的通风阻力，并判断风流方向。 解：假设风流方向为1断面－2断面，根据能量方程知两断面间的通风阻力为 )()(2222111121gZ h P gZ h P h v v r ρρ++-++=-（3分） 因为S 1=S 2且巷道中空气密度无变化，所以动能差值为零，则 704.0104.0111/01.0)(1) (1 21m kg R R R S =+=+= 中华人民共和国煤炭工业部 矿井通风巷道摩擦阻力系数（a标）表 （试行） 主编部门：沈阳煤矿设计研究院 批准部门：煤炭工业部规划设计总院 试行日期：1985年1月1日 整理： 校核： 二ΟΟ三年一月 说明 1．井巷道通风摩擦阻力系数表，是我国自行实测的矿井巷道通风阻力系数，（除锚喷支护外其它各种支护巷道系验证测定）于1983年3月由煤炭工业部设计管理局主持召开了鉴定会，本表系根据鉴定会纪要精神，进行修改后，汇编而成。 2．表中摩擦阻力系数a标是标准状态下（t=20℃，P=760mmHg，ψ=60%）空气重率r=1.2kg ?/m3时的a值。 3．巷道类别划分原则，以支护特征、巷道壁面特征、巷道装备等与摩擦阻力系数相关的影响因素分类，不以巷道使用名称和进、回风道等分类。 4．表中凡是平巷的皆包含无行人台阶的倾斜巷道，凡是斜巷皆指设有行人台阶而言，通风行人巷为不铺轨的巷道，胶带输送机巷均铺设一条单轨轨道。 5．无轨道的锚喷胶带输送机巷道的a值，未能实测，暂可参照锚喷通风行人巷（无轨道、台阶）的a值与胶带机的附加a值综合选取。即光爆凸凹度<150mm，a=（10.9～17.6）×10-4；普爆凸凹度>150mm，a=(11.6～19.9)×10-4。 6．光面爆破与壁面凸凹度划分的标准以煤炭部制订的“煤矿井巷工程光面爆破、锚杆、喷浆、喷射混凝土支护施工试行规程”为准，普通爆破系指采用光面爆破的煤矿一般常用的爆破方法。 7．巷道壁面平滑与粗糙的划分标准，以粗糙度的平均突起高度为准。混凝土井巷壁面，壁面平滑的粗糙度平均突起高度为0.00025m，壁面粗糙的粗糙度平均突起高度为0.0007m，为测量和选取方便，将壁面经过抹光或粉刷的视为壁面平滑，壁面未经过抹光或未粉刷的视为壁面粗糙。 8．系数值的来源依据，除已注明资料出处之外的实测值，均可查找本资料的附件部分，以便于选取系数值时参考现场条件。 9．本表所给出的a值，应用时需要乘以10-4，并不需再考虑装有设备、台阶和工作面采煤机的a附加值。 10．经实测、资料统计提供各类的a附加值：装有胶带输送机的巷道,a附加值(4～10)×10-4；没有行人台阶的巷道，a附加值(1～3)×10-4；巷道堵塞较严重时，a附加值(3～10)×10-4；弯曲的巷道，a附加值(2～5)×10-4；巷道断面局部变化（单、双轨）a附加值3×10-4；铺轨无道渣填充的平巷a附加值(1～3)×10-4；工作面采煤机的a附加值(6～9)×10-4. 11．1mmH2O=9.80665Pa h摩=(a×L×U/S3)×Q2 =R×Q2 通风阻力计算软件 用户手册 西安富凯能源科技有限责任公司 1 前言 本手册是“锅炉设计烟风阻力计算软件”的使用说明书，随软件同时提供给客户。 为了使您对该产品有一个总体的认识，方便您的使用，我们专门为您配置了 用户手册，主要对“锅炉设计烟风阻力计算软件”的主要功能、使用方法、注意事项、用户界面等进行介绍，使您能够掌握本软件的使用方法，是您使用本软件的必不可少的指南。 本手册使用用户要求具备一定的锅炉设计与工程计算的基本知识，在数据输入过程中必须要注意数值的常规范围，并符合实际情况。 使用前，请您仔细阅读本手册，对本产品有一定的了解。由于编者水平有 限，可能在程序设计、编制过程中存在缺点和错误，敬请用户批评指正。另外，在使用过程中，如果您有什么问题，请来电查询，我们定当竭诚为您服务。 2 目录 一、概述 (4) (一)计算标准方法及参考文献 (4) (二)基本使用过程描述 (4) 二、软件界面介绍 (5) (一)菜单栏区域 (5) (二)任务栏区域 (6) (三)操作区域 (6) 三、烟风阻力计算 (7) (一)锅炉基本信息 (7) (二)烟气侧部件选择及参数输入 (8) (三)空气侧部件选择及参数输入 (10) (四)计算 (10) (五)输出计算书（计算结果预览） (11) (六)输出计算书到Excel (13) 四、补充说明 (17) (一)计算结果出现0、-1或非数值 (17) (二)修改区块或部件名称 (17) 3 一、概述 (一)计算标准方法及参考文献 本程序设计主要依据及参考手册： 《锅炉设备空气动力计算》（标准方法第三版） 《工业锅炉烟风阻力计算方法》北京科林燃烧工程有限公司组织上海工业锅炉研究所编纂 (二)基本使用过程描述 烟道、风道全压降计算： ?新建项目文件 ?输入锅炉的基本信息参数 ?选择烟气侧阻力部件 ?输入烟气侧参数 ?选择空气侧阻力部件 ?输入空气侧参数 ?计算 ?输出计算书 ?输出计算书到Excel 注意：本软件将“自生通风”的计算作为一个虚拟的阻力部件，因此在计算全压降时，需要选择“自生通风”部件。 4 矿井通风与安全课后习 题部分答案 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】 第一章p20页 1-1、地面空气由氧气、氮气、二氧化碳、氩、氖、水蒸气等组成的混合气体。 矿井空气和地面空气的区别是（1）氧浓度降低，二氧化碳浓度增加。 （2）混入瓦斯、一氧化碳、二氧化硫、硫化氢、氨气、氢气、二氧化氮等有毒有害气体和矿尘。（3）空气的状态参数（温度、压力和湿度等）发生变化。 1-9、由公式φ=ρν/ρs 冬季5°时，ρs =m 3 ；进风流中绝对湿度为ρν=×=m 3 ；20°时，回风流中ρs = g/m 3 ；绝对湿度为ρν=×＝m 3 。 则一天带走的水分为（）×2500×24×60=38160kg 。 1-10、二氧化碳的浓度C=(850+=%<%，故能正常工作。 第二章p35页 2-7、 p i =p oi +h i == pa H ti =h i +h oi =-900+160=-740 pa P ti =p i +h vi =+160= pa 2-8、如果相对静压为负，相对全压为正，则动压为540pa ， 2 V 2 ρ=540，推出：速度=30m/s ，与矿井实际情况不符合； 如果相对静压为正，相对全压为正，则动压为60pa ，则推出此处全压和静压都为正，则V=10m/s 。 如果相对静压为负，相对全压为负，这种情况不可能。 知该点的压力大于同标高大气压力故为压入式通风。 第三章p52页 3-9 首先计算雷诺数，然后才知道选择合适的公式 225e -6 Q 100 44vd r 3.143R ==9.831010000014.410πυ υ?? ?= = ?>?，所以为完全紊流状态，选择完全紊流摩擦阻力平方公式。 3-10 突扩局部阻力 h 1=ζ1ρm Q 2 /2s 12 = 风流从2断面流入1断面相当于突缩断面 查表 ζ= h 1=ζ1ρm Q 2 /2s 12 = 3-11 33 2 fr fr 322 h LU 59.6 6.4h Q 0.036LUQ 10010.820 S S αα?= ?===?? 当有矿车后局部阻力为 h h 84.6559.625.05er fr h =-=-= （在标准下空气密度为m 3 ） 3-12 h=196+（××××62 ）= pa 由h =RQ 2 得R=·S 2 /m 8 3-13 22h Q (0.010.050.020.02)3090R Pa ==+++?= A 90 h = == 3-14 由矿井等积孔定义知 对于多台通风机同时工作的的矿井等积孔计算，应根据全矿井通风总功率等于各台主要通风机工作系统功率之和的原理计算出总阻力， 而总风量等于各台主要通风机所在风路上风量之和，代入，m 2 。得： 通风管道阻力计算 风管内空气流动的阻力有两种，一种是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的沿程能量损失，称为摩擦阻力或沿程阻力；另一种是空气流经风管中的管件及设备时，由于流速的大小和方向变化以及产生涡流造成比较集中的能量损失，称为局部阻力。 一、摩擦阻力根据流体力学原理，空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力按下式计算： ΔPm=λν2ρl/8Rs 对于圆形风管，摩擦阻力计算公式可改写为： ΔPm=λν2ρl/2D 圆形风管单位长度的摩擦阻力（比摩阻）为： Rs=λν2ρ/2D 以上各式中 λ————摩擦阻力系数 ν————风管内空气的平均流速，m/s; ρ————空气的密度，Kg/m3; l ————风管长度，m ; Rs————风管的水力半径，m; Rs=f/P f————管道中充满流体部分的横断面积，m2； P————湿周，在通风、空调系统中既为风管的周长，m； D————圆形风管直径，m。 矩形风管的摩擦阻力计算 我们日常用的风阻线图是根据圆形风管得出的，为利用该图进行矩形风管计算，需先把矩形风管断面尺寸折算成相当的圆形风管直径，即折算成当量直径。再由此求得矩形风管的单位长度摩擦阻力。当量直径有流速当量直径和流量当量直径两种； 流速当量直径：Dv=2ab/(a+b) 流量当量直径：DL=1.3（ab）0.625/(a+b)0.25 在利用风阻线图计算是，应注意其对应关系：采用流速当量直径时，必须用矩形中的空气流速去查出阻力；采用流量当量直径时，必须用矩形风管中的空气流量去查出阻力。 二、局部阻力当空气流动断面变化的管件（如各种变径管、风管进出口、阀门）、流向变化的管件（弯头）流量变化的管件（如三通、四通、风管的侧面送、排风口）都会产生局部阻力。 矿井通风阻力 第一节通风阻力产生的原因 当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。 井巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力(也称为沿程阻力)和局部阻力。 一、风流流态（以管道流为例） 同一流体在同一管道中流动时，不同的流速，会形成不同的流动状态。当流速较低时，流体质点互不混杂，沿着与管轴平行的方向作层状运动，称为层流(或滞流)。当流速较大时，流体质点的运动速度在大小和方向上都随时发生变化，成为互相混杂的紊乱流动，称为紊流(或湍流)。(降低风速的原因) (二)、巷道风速分布 由于空气的粘性和井巷壁面摩擦影响，井巷断面上风速分布是不均匀的。 在同一巷道断面上存在层流区和紊区，在贴近壁面处仍存在层流运动薄层，即层流区。在层流区以外，为紊流区。从巷壁向巷道轴心方向，风速逐渐增大，呈抛物线分布。 巷壁愈光滑，断面上风速分布愈均匀。 第二节摩擦阻力与局部阻力的计算 一、摩擦阻力 风流在井巷中作沿程流动时，由于流体层间的摩擦和流体与井巷壁面之间的摩擦所形成的阻力称为摩擦阻力(也叫沿程阻力)。 由流体力学可知，无论层流还是紊流，以风流压能损失（能量损失）来反映的摩擦阻力可用下式来计算： H f =λ×L/d×ρν2/2pa λ——摩擦阻力系数。 L——风道长度，m d——圆形风管直径，非圆形管用当量直径； ρ——空气密度，kg/m3 ν2——断面平均风速，m/s； 1、层流摩擦阻力：层流摩擦阻力与巷道中的平均流速的一次方成正比。因井下多为紊流，故不详细叙述。 2、紊流摩擦阻力：对于紊流运动，井巷的摩擦阻力计算式为： H f =α×LU/S3×Q2 =R f×Q2pa R f=α×LU/S3 α——摩擦阻力系数，单位kgf·s2/m4或N·s2/m4，kgf·s2/m4=9.8N·s2/m4 L、U——巷道长度、周长，单位m； S——巷道断面积，m2 Q——风量，单位m/s R f——摩擦风阻，对于已给定的井巷，L，U，S都为已知数，故可把上式中的α，L，U，S 归结为一个参数R f，其单位为：kg/m7 或N·s2/m8 3、井巷摩擦阻力计算方法 新建矿井：查表得α→h f→R f 生产矿井：已测定的h f→R f→α，再由α→h f→R f 二、局部阻力 由于井巷断面，方向变化以及分岔或汇合等原因，使均匀流动在局部地区受到影响而破坏，从而引起风流速度场分布变化和产生涡流等，造成风流的能量损失，这种阻力称为局部阻力。由于局部阻力所产生风流速度场分布的变化比较复杂性，对局部阻力的计算一般采用经验公式。 1、几种常见的局部阻力产生的类型： （1）、突变 紊流通过突变部分时，由于惯性作用，出现主流与边壁脱离的现象，在主流与边壁之间形成涡漩区，从而增加能量损失。 矿井通风与安全课程设计 设计人:周桐 学号:3 指导老师:郭金明 前言 《矿井通风》设计就是学完《矿井通风》课程后进行,就是学生理论联系实际的重要实践教学环节,就是对学生进行的一次综合性专业设计训练。通过课程设计使学生获得以下几个方面能力,为毕业设计打下基础。 1、进一步巩固与加深我们所学矿井通风理论知识,培养我们设计计算、工程绘图、计算机应用、文献查阅、运用标准与规范、报告撰写等基本技能。 2、培养学生实践动手能力及独立分析与解决工程实际的能力。 3、培养学生创新意识、严肃认真的治学态度与理论联系实际的工作作风。 依照老师精心设计的题目,按照大纲的要求进行,要求我们在规定的时间内独立完成计算,绘图及编写说明书等全部工作。 设计中要求严格遵守与认真贯彻《煤炭工业设计政策》、《煤矿安全规程》、《煤矿工业矿井设计规范》以及国家制定的其它有关煤炭工业的方针政策,设计力争做到分析论证清楚,论据确凿,并积极采用切实可行的先进技术,力争使自己的设计达到较高水平,但由于本人水平有限,难免有疏漏与错误之处,敬请老师指正。 (一)矿井基本概况 1、煤层地质概况单一煤层,倾角25°,煤层厚4m,相对瓦斯涌出量为13m3/t,煤尘有爆炸危险。 2、井田范围设计第一水平深度240m,走向长度7200m,双翼开采,每翼长3600m。 3、矿井生产任务设计年产量为0、6Mt,矿井第一水平服务年限为23a。 4、矿井开拓与开采用竖井主要石门开拓,在底板开围岩平巷,其开拓系统如图1-1所示。拟采用两翼对角式通风,在7、8两采区中央上部边界开回风井,其采区划分见图1-2。采区巷道布置见图1-3。全矿井有2个采区同时生产,分上、下分层开采,共有4个采煤工作面,1个备用工作面。为准备采煤有4条煤巷掘进,采用4台局部通风机通风,不与采煤工作面串联。井下同时工作的最多人数为380人。回采工作面最多人数为38人,温度t=20℃,瓦斯绝对涌出量为3、2m3/min,放炮破煤,一次爆破最大炸药量为2、4kg。有1个大型火药库,独立回风。 附表1-1 井巷尺寸及其支护情况 区段井巷名称井巷特征及支护情况 巷长 m 断面积m2 1~2 副井两个罐笼,有梯子间,风井直径D=5m 240 华蓥市老岩湾煤业有限公司 矿井通风总阻力计算 沿着矿井通风容易时期和矿井通风困难时期的通风路线计算矿井通风总阻力。 通风摩擦阻力计算公式如下： h= 2 3 Q S P L a ??? 式中：h —— 通风摩擦阻力，Pa ； α—— 井巷摩擦阻力系数，N.S 2/m 4； L —— 井巷长度，m ； P —— 井巷净断面周长，m ； Q —— 通风井巷的风量，m 3/s ； S —— 井巷净断面面积，m 2； 通风局部阻力取同时期摩擦阻力的15％。 经计算，矿井通风容易时期采用中央分列式通风系统，其总阻力h 为573.99Pa ；矿井通风困难时期采用两翼对角式通风系统，其北风井和南平硐风井阻力分别为489.42Pa 、401.51Pa 。(详见矿井通风阻力计算表5-2-2、表5-2-3、表5-2-4)。 五、对矿井通风状况的评价 计算矿井的风阻和通风等积孔 a 、矿井通风容易时期采用中央分列式通风系统，矿井的总风阻R 易和矿井通风等积孔A 易 为： R 易 =h 易/ Q 易2 =573.99÷30.42 =0.62N 2S 2/m 8 A 易 =易易h Q /19.1 =1.19330.4÷99.573 =1.51m 2 b 、矿井通风困难时期采用两翼对角式通风系统，其北风井的风阻R 1、通风等级孔A 1和南平硐风井的风阻R 2、通风等级孔A 2以及矿井的通风等积孔A 难为： R 1 =h 1/ Q 12 =489.42÷15.952 =1.92N 2S 2/m 8 A 1 =11/19.1h Q =1.19315.95÷42.489 =0.86m 2 R 2 =h 2/ Q 22 =401.51÷12.552 =2.55N 2S 2/m 8 A 2 =22/19.1h Q =1.19312.55÷51.401 =0.75 m 2 A 难= () 111 11121)(19.1Q Q h Q h Q Q Q +++? = () 55.1295.1551 .40155.1242.48995.15)55.1295.15(19.1+?+?+? =1.6（m 2） 式中： R 易－为矿井通风容易时期的矿井风阻，N 2S 2/m 8； A 易－为矿井通风容易时期的矿井通风等积孔，m 2； h 易―为通风容易时期的矿井通风阻力，Pa ； R 1－为北风井通风困难时期的矿井风阻，N 2S 2/m 8； A 1－为北风井通风困难时期的通风等积孔，m 2； 矿井通风阻力 第一节通风阻力产生的原因当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。 井巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力（也称为沿程阻力）和局部阻力。 一、风流流态（以管道流为例）同一流体在同一管道中流动时，不同的流速，会形成不同的流动状态。当流速较低时，流体质点互不混杂，沿着与管轴平行的方向作层状运动，称为层流（或滞流）。当流速较大时，流体质点的运动速度在大小和方向上都随时发生变化，成为互相混杂的紊乱流动，称为紊流（或湍流）。（降低风速的原因） （二）、巷道风速分布 由于空气的粘性和井巷壁面摩擦影响，井巷断面上风速分布是不均匀的。在同一巷道断面上存在层流区和紊区，在贴近壁面处仍存在层流运动薄层，即层流区。在层流区以外，为紊流区。从巷壁向巷道轴心方向，风速逐渐增大，呈抛物线分布。 巷壁愈光滑，断面上风速分布愈均匀。 第二节摩擦阻力与局部阻力的计算 一、摩擦阻力风流在井巷中作沿程流动时，由于流体层间的摩擦和流体与井巷壁面之间的摩擦所形成的阻力称为摩擦阻力（也叫沿程阻力）。 由流体力学可知，无论层流还是紊流，以风流压能损失（能量损失）来反映的摩擦阻力可用下式来计算： 2 H = λ×L/d ×ρν/2 Pa λ——摩擦阻力系数。 L ---- 风道长度，m d――圆形风管直径，非圆形管用当量直径； 空气密度，kg/m3 断面平均风速，m/s； 1、层流摩擦阻力：层流摩擦阻力与巷道中的平均流速的一次方成正比。因井下多为紊流，故不详细叙述。 2、紊流摩擦阻力：对于紊流运动，井巷的摩擦阻力计算式为： H = α ×LU∕S3×Q2 =R f ×Q2 Pa 3 R f=α× LU∕S3 α --- 摩擦阻力系数，单位kgf ?s2∕m4或N ? s7m4, kgf ?s7m4=9.8N ? s7m4 L、U――巷道长度、周长，单位m S—巷道断面积，m Q ---- 风量，单位m/s R ——摩擦风阻，对于已给定的井巷，L，U S都为已知数，故可把上式中的α, L, U, S归结为一个参数R,其单位为：kg∕m7或N ?s7m8 3、井巷摩擦阻力计算方法 新建矿井：查表得α→ h f → R f 生产矿井：已测定的h f → R f → α, 再由α→ h f → R f 二、局部阻力 由于井巷断面,方向变化以及分岔或汇合等原因, 使均匀流动在局部地区受到影响而破坏, 从而引起风流速度场分布变化和产生涡流等,造成风流的能量损失,这种阻力称为局部阻力。由于局部阻力所产生风流速度场分布的变化比较复杂性,对局部阻力的计算一般采用经验公式。 1、几种常见的局部阻力产生的类型： （1）、突变紊流通过突变部分时,由于惯性作用,出现主流与边壁脱离的现象,在主流与边壁之间形成涡漩区,从而增加能量损失。 （2）、渐变 主要是由于沿流动方向出现减速增压现象, 在边壁附近产生涡漩。因为压差矿井通风与安全试卷_习题及答案
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