《通风安全学》复习提纲

矿井建设2013级《通风安全学》复习提纲

一.名词解释

1.气候条件：矿井空气的温度、湿度和风速三者的综合作用状态。

2.相对压力：以当地当时同标高的大气压力为测算基准的压力。

3.通风阻力：通风阻力是风流的摩擦阻力和局部阻力的总称。

4.相对湿度：单位体积空气中实际所含有的水蒸汽量（rV）与其同温度下饱和水蒸气量（rS）之比的百分数，也即湿空气的绝对湿度与饱和湿度的比值。

5.风流全压：平行于风流，正对风流方向测得的压力为风流全压。

6.通风网络图：用图论的方法对矿井通风系统进行抽象描述，用线表示井巷，用点表示井巷交汇点，用点线之间的的连接关系表示矿井中风流的分合关系，由此得到的系统称为矿井通风网络。

7.绝对湿度：在标准状态下，每立方米湿空气中所含水蒸气的质量，即水蒸气密度，单位为g/m3。

8.通风机静压：当空气分子撞击到器壁上时就有了力的效应，这种单位面积力的效应称为静压力。

9.并联网路：两条或两条以上的风路在同一点分开又在同一点汇合，中间没有分支风路的网路。

10.通风阻力：通风阻力是风流的摩擦阻力和局部阻力的总称。

11.空气密度：空气密度是指在一定的温度和压力下，单位体积空气所具有的质量就是空气密度。

12.通风机动压：空气作定向流动时，其动能所呈现的压力。

13.绝对湿度：每立方米空气中实际所含有的水蒸汽的质量。

14.位压：空气因位置高度不同而具有的能量。

二.简答题

1、为什么井下主要进风巷道中会出现冬干夏湿，冬暖夏凉的现象？

在冬季地面空气进入井下后，因温度升高，空气的饱和能力加大，使相对湿度降低，所以沿途要使井巷中的水分蒸发，进风路线的井巷就显得干燥；在夏季正相反，地面空气进入井下后，因温度降低，空气的饱和能力变小，使相对湿度升高，此时空气中的一部分蒸汽就可能凝结成水珠，使井巷显得潮湿。由此可见，井下一般夏季潮湿，冬季干燥。

2、矿井空气中最常见的有害气体有哪些？

矿井中常见的有毒有害气体主要有: 一氧化碳(CO) 硫化氢(H2S) 二氧化氮(NO2) 二氧化硫(SO2) 氨气(NH3) 氢气

3、什么叫矿井气候条件？简述气候条件对人体热平衡的影响？

气候条件：矿井空气的温度、湿度和风速三者的综合作用状态。

影响：人体吃进食物在体内消化吸收后的产热量一部分用于维持人体的正常的生理功能，使体温保持在36.5℃，大部分要散发到体外，以为维持人体的动态热平衡。人体散热主要方式是通过皮肤表面与外界的对流、蒸发和辐射。对流散热取决于周围空气的温度和风速；

蒸发散热取决于周围空气的相对湿度和风速；辐射散热主要取决于物体的表面温度。当人体热平衡受到破坏时，人体将产生不舒适感，严重时可导致疾病。

4、自然风压如何计算？试说明自然风压的变化规律。

自然风压：在通风系统的进风与回风两侧，由于空气温度不同，造成空气密度不同，这种由于空气密度不同，形成的空气柱压力差。

计算：

∑

=

+

=

n

i

i

i

gz

gz

h

1

ρ

ρ

变化规律：对于地下工程，进风侧的空气温服随着季节和气候的变化而变化，浅井这种影响更为明显。回风侧空气空气温度受地表气候的影响较小，常年变化幅度小。夏季；地表气温较高，进风侧温度高于回风侧。冬季；地表气温较低，进风侧温度低于回风侧。自然风压是不稳定的。冬季正向，夏季反向，春秋几乎为零。因此，自然风压作为通风动力是不可靠的，但是自然风压是客观存在的

5、轴流式通风机的合理工作范围如何确定？

对于轴流式通风机：

①工作风压在最大风压的0.9倍以下；

②新选通风机的效率不得低于70%；

③在最大设计风量、风压时，运行叶片安装角应比最大可调角度小5°

6、简述矿井总风量调节的方法？

①改变主通风机工作特性

②改变矿井总风阻：风硐闸门调节法、降低矿井总风阻

7、绘制通风网络图的基本原则是什么？

①图形对称，线条分布尽量均匀。

②用弧线连接节点，全图成圆形或椭圆形。

③进风节点在图的上部，用风地点和漏风分支并排在图的中部，回风节点在图的下部。

④进风井在图的上部，回风井和风机在图的下部。

⑤节点编号尽量连续。

⑥分支编号从左到右，从上到下。

⑦一个风井、一台风机对应一个图圈。

⑧图圈之间的连线为系统间相联系的风道。

8、试写出矿井通风中常见的能量方程式，说明能量方程中空气密度的取值原则？

断面的总能（流进）

2111m11121

v gz P E ρρ+

+= 断面的总能（流出）

222222221

v gz P E m ρρ+

+=

根据能像守恒与转换定律：

1221r h E E +=

平均空气密度m 的取值：

2

3

11ρρρ+=

m

2

2

121ρρρρ+=

=m m

2

4

22ρρρ+=

m

9、降低摩擦阻力和局部阻力有哪些措施？ ①降低摩擦阻力：

1、尽量减少摩擦阻力系数，使风道的避免光滑；

2、尽量缩短风道的长度；

3、尽量减少风道断面的周长；

4、增大风道的断面积；

5、风道中通过的风量合理。 ②降低局部阻力的措施：

1、断面变化要逐渐过渡，避免突然扩大或突然缩小；

2、拐弯要平缓，有一定的曲率半径；

3、及时清理堆积物；

4、正面阻力物要做成流线型。

10、串联通风的总风量、总阻力、总风阻与各分支风路的风量、阻力和风阻之间的有什么关系？ ①总风量与分风量的关系 串联风路的总风量等于各条分支风路的分风量。 n Z Q Q Q Q ==== (21)

②总风压与分风压的关系 串联风路的总风压等于各条分支风路的分风压之和。 n

Z h h h h +++= (21)

③总风阻与分风阻的关系 串联风路的总风阻等于各条分支风路的分风阻之和。 n

Z R R R R +++= (21)

11、矿用通风机如何分类？ ①按作用范围来分：

主要通风机-安装与地面为全矿井或矿井的每一翼服务 辅助通风机-安装于井下帮助主要通风机克服矿井通风阻力 局部通风机-为掘金通风服务 ②按结构原理来分：

离心式风机主要有K4-73、G4-73和4-72等 。

轴流式通风机主要有2BY 、70B2、2K60、2K58、GAF 、BDK （FBCDZ ）、DK 、BK 和KZS 。 13、什么叫矿井空气？矿井空气与地面空气相比有哪些区别？ 矿井空气：地面空气进入井下即称为矿井空气。

区别： ①氧浓度减少，二氧化碳浓度升高；②混入各种有毒有害气体和粉尘； ③空气的物理性质发生变化。

14、轴流式风机为什么应在风阻最小时启动？

轴流式风机的叶片装置角不太大时，在稳定工作阶段内，功率N 随Q 增加而减小。所以轴流式风机应在风阻最小时启动，以减少启动负荷。

15、简述绝对压力和相对压力的概念，为什么在正压通风中断面上某点的相对全压大于相对静压，而在负压通风中断面上某点的相对全压小于相对静压？ 绝对压力：以真空为零点测算的压力，用符号P 表示。

相对压力：以当地当时同标高的大气压力为测算基准的压力，用h 表示。 正压通风时，风流在风压测任一点的相对静压是正值，ht=hs+hv ，故ht>hs 负压通风时，风流在抽风测任一点的相对静压是负值，ht=hs-hv ，故ht

自然风压;在通风系统的进风与回风两侧，由于空气温度不同，造成空气密度不同，这种由于空气密度不同，形成的空气柱压力差。

变化规律：对于地下工程，进风侧的空气温服随着季节和气候的变化而变化，浅井这种影响更为明显。回风侧空气空气温度受地表气候的影响较小，常年变化幅度小。夏季；地表气温较高，进风侧温度高于回风侧。 冬季；地表气温较低，进风侧温度低于回风侧。自然风压是不稳定的。冬季正向，夏季反向，春秋几乎为零。因此，自然风压作为通风动力是不可靠的，但是自然风压是客观存在的。

三、计算题

1、某地下工程中的局部通风系统如图1所示。风道为水平布置，已知主风道中风流方向为1→2，绕道的断面积相等。试判断绕道中的风流方向。

解：水平风路21z z = 012=r h

由于主风流的方向是1→2，则

0)2121)2

222112112≈-+-=v v p p h r ρρ（（

∴ 0)(2

12

1122221＜v v p p ρρ-=

- 对于旁侧支路

0)(2112＜’p p h r -=∴旁侧支路的风流方向是2→1，出现了风流循环。

2、测得某水平风道的摩擦阻力为90Pa ，风道长度120m ，断面形状为半圆拱，断面积为8m 2，通过的风量为480m 3/min ，求该段风道的摩擦阻力系数。 解：

4

2222

22

2

/068.0)60480(89.3120890m Ns LUQ S h Q S LU h f f =????===αα

3、如图2所示的倾斜巷道，测得P 1=101575 Pa ，ρ1=1.2kg/m 3，P 2=101323 Pa ，ρ2=1.18 kg/m 3 ，V 1=4m/s ，V 2=2.5m/s ，两端面间的高差为25m ，求该风道的通风阻力，并判断风流方向？

解;假定风流的方向是1→2

巷道中空气的平均密度为：

.

120

935.33)5.218.12

1

42.121(2581.919.1)101323101575()

2

121)()(/19.12

18

.12.12222

222112121123

2

1→-=??-??+??--=-+-++==+=

+=

相反，风流方向为实际的风流方向与假定＜（Pa v v z z g p p h m kg m r m ρρρρρρ

4、用皮托管和压差计测量某风道中的A 点风流压力，如图3所示。试标明皮托管的正负端，风筒中的风流方向，求出空白水柱计读数，并判断水柱计的液面变化。

.

45得空白水柱的读数为由已标出；解：方向、正负在图中v t h h h +=

5、已知矿内某点空气的绝对静压P 为103990Pa ，温度t 为18℃，饱和水蒸气分压力Ps 为2062 Pa ，相对湿度?为75%，求空气的密度和重率。

.

/14.1281.92380.1/2380.1)103990

2062

75.0378.01(18273103990003484.)378.01(273003484

.0:

33

m kN g m kg p p t p

s =?===??-?+?=-+=ργ?ρ解

6、某抽出式通风矿井如图所示，风硐内测压断面的相对静压为3000 Pa ，矿井总风量为120m 3/s ，进风侧空气的平均密度为1.25kg/m 3，回风侧空气的平均密度为1.19kg/m 3，井深为500m ，风硐断面积为8m 2，扩散器出口断面积为15m 2，求该矿井的通风阻力、总风阻和等积孔。

.

54.2219

.19.119.1等积孔：219.0120

42

.3160总风阻：

42.31603.29488.1333000通风阻力：

3.294

50081.9)19.125.1(自然风压：

88.133)8

120(19.12121动压

解：风筒内侧压断面的22

2222

21122

222m R A Q h R Pa h h h h Pa gz gz h Pa

v h r n

v R m m n v ======

=+-=+-==??-=-==??==ρρρ

7、某倾斜巷道，断面1的断面积为12m 2，风速为2.5m/s ，标高-420m ，绝对静压104800Pa ，断面2的断面积为10m 2，标高-440m ，绝对静压105059Pa ，1、2两断面间空气的平均密度为1.22 kg/m 3，求该段巷道的通风阻力，并判断风流方向。

第2题图

.

1231.21)

322.12

1

5.222.121()440420(81.922.1)105059104800()2

121()(/310

12

5.2222

22211221121122112222111→-=??-??++-??+-=-+-+-==?==

=为与假设方向相反，方向（）得由质量守恒：解：

Pa

v v gz gz p p h s m s s v v s v s v m m r ρρρρρρ

8、如图所示的并联网路，已知各分支风路的风阻值为

275.11=R ,108.12=R ,568.13=R ,568.14=R kg/m 7，总风量400=Q m 3/s 求并联

网路的总风阻和各分支风路的风量。

s m Q R R Q Q s m Q Q Q s m Q R R Q R R R R R R R R R R S S S S /6.92.19568

.1392

.0/2.198.2040/8.2040275

.1345.0345

.0)11(

15.1392.0108.1392

.0)11(

1;32334433123112

1

23412343422342

4

334=?==

==-=-==?==

=+=

==+=+==+=

解

9、在如图1所示的倾斜巷道中，测得P 1=101575Pa ，P 2=100242Pa ，V 1=4m/s ，V 2=6m/s ，ρ1=1.2kg/m 3，ρ2=1.18kg/m 3，断面1、2得标高分别为-400m 和-350m ，试判断该巷道得风流方向，并计算风流流经该巷道的通风阻力？

.

2167.737618.12

1

42.12135040081.919.1)100242101575()

2

121()()(/19.12

18

.12.12:

21;

222

22211212112

3

2

1→=??-??++-??+-=-+-+-==+=

+=

→风流方向为与假设风流方向相同，）

（）（巷道中空气的平均密度假设风流方向解Pa

v v z z g p p h m kg m r m ρρρρρρ

10、某矿井在风硐内2—2断面测得相对静压hs=2000Pa ，空气绝对静压P 2＝98800Pa,温度为t=25℃，如图2所示，该矿井通过的风量为4800m 3/min ，风硐内测压处的断面积S=8m 2，求通风机静压为多少？

11、在如图3所示的并联网路中，已知巷道的风阻值为R 1=0.59，R 2=0. 18，R 3=0. 25，R 4=1.96kg/m 7。各条巷道的需风量为Q 1=20，Q 2=16，Q 3=4，Q 4=7.5，m 3/s 。用风窗调节

时，风窗应安设在何处？风窗的阻力为多少？

Pa

h h h h h h Pa h h Pa

h h h h h Pa

Q R h Pa Q R h Pa Q R h Pa Q R h w w 85.17525.1101.46236窗的局部阻力为

风路中设调节风窗，风4还应在＞1.2821.46236又.42141.46窗的局部阻力为

风路中设调节风窗，风3，应在＞因23.1105.796.14425.01.461618.02362059.0各分支风路的阻力值：

:

解432144

21322322444233322222111=-+=-++==+=+=-=-==?===?===?===?==

12、用机械式风表测量某巷道中的风速，测得表风速为265r/min ，风表校正方程为

11301.0+=x V t （m 3/min ），巷道断面积为12m 2，求该断面上的平均风速和通过的风量。

.

556.17/463.1/556.1712463.1/463.151.1967.0967.012/)4.012(/)4.0(/51.1min /765.9011265301.011301.0333333m s m s m s V Q s m V s s k V k V s m m V t 通过风量为平均风速为解：

均均真

均∴=?=?==?==-=-=?===+?=+=χ