置换通风试验原理及计算方法
置换通风试验原理及计算方法
置换通风是一种有效的送风方式，它有很多优点：节能，室内空气品质好等。但是它也有很多不足：它一般用来供冷风；如果供热，送风温度有可能比室内空气温度低，这样的话还是供冷。国外有的采取了置换加暖气片的做法，这在我们看来不可思议。所以置换通风一般用来供冷。
一置换通风的原理
置换通风是基于以下原理送风的：①送风为冷风，其密度比室内空气小。②空气面（湖面）不断上升。所谓的湖面就是送风（冷空气）与室内空气的接触面。③冷空气上升过程不断吸热，造成了温度分层。
冷空气送入房间后，由于密度大，积压在房间底部，室内污染物在其积压作用下会不断上升，以此实现了置换通风。另外，室内热源的散热对冷空气也有一定的影响，冷空气在其影响下会不断吸热，致使其密度变小，不断上升。
二通风效率通风效率
EV可以理解为稀释通风时，参与工作区内稀释污染物的风量与总风量之比，或是污染物排风浓度与工作区浓度之比。因此EV也被称为排污效率。当送入房间的空气与室内污染物混合均匀时，排风的污染物浓度等于工作区浓度时，EV＝1.一般的混合通风的气流分布形式EV<1.但是，如果清洁空气由下部直接送到房间时，排风浓度有可能大于工作区的浓度，因此EV有可能大于1.EV不仅与气流分布有关，还与污染物的分布有关。如果污染源在排风口处，那么EV增大。
通风效率中浓度可以用温度代替，并称之为温度效率ET，或称为能量利用系数，表达式为
ET＝（te－ts）÷（t－ts）
式中te、t、ts分别为排风、工作区和送风的温度，oC.
三空气龄
空气质点的空气龄是指空气质点自进入房间到达室内某点所经历的时间。
四置换通风与地板送风的比较
地板送风与置换通风其实并不一定是一个概念，地板送风不一定就是置换通
这要取决于地板送风的温度和速度。如果温度较高或者速度过于慢，这都不是置换通风。因为温度过高，会使空气飘起来，不能把室内污染物挤压出去，这不是置换通风；如果速度过大，送风与室内空气混合起来，这当然也不是置换通风。
五混合通风和置换通风
混合通风指的是用送风冲淡室内有害物浓度，造成一个与排风状态接近的室内空气环境。
而置换通风是指用送风把有害物挤出室内，室内的空气环境和送风状态接近。
不过值得注意的是：对于置换通风而言其下部工作区温差不能超过3 oC.这个温差的计算方法是0.1米和1.1米处工作区温度的差值。而且风速应该在0.5m/s左右，一般不能超过1m/s.
六射流射流
一般有以下几种：
①（动量）射流：射流出流的动量为原动力（例如风速等）。
②（浮力）羽流：它是以浮力为原动力。
③浮射流：以浮力和出流动量为原动力。例如：电站冷却水出流，其中的冷却水既有浮力又有动量；置换通风口出流。
七阿基米德数足够大才能形成置换通风
式中：＝－Te
是指送风温度；Te是指室内温度；是指喷口的半高度；是指送风速度。
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第一性原理计算原理和方法
第二章 计算方法及其基本原理介绍 化学反应的本质就是旧键的断裂与新建的形成,参与成键原子的电子壳层重新组合就是导致生成稳定多原子化学键的明显特征。因此阐述化学键的理论应当描写电子壳层的相互作用与重排,借助求解满足适当的Schrodinger 方程的波函数描写分子中电子分布的量子力学,为解决这一问题提供了一般的方法,然而,对于一些实际的体系,不引入一些近似,就不可能求解其Schrodinger 方程。这些近似使一般量子力学方程简化为现代电子计算机可以求解的方程。这些近似与关于分子波函数的方程形成计算量子化学的数学基础。 2、1 SCF-MO 方法的基本原理 分子轨道的自洽场计算方法 (SCF-MO)就是各种计算方法的理论基础与核心部分,因此在介绍本文计算工作所用方法之前,有必要对其关键的部分作一简要阐述。 2、1、1 Schrodinger 方程及一些基本近似 为了后面介绍各种具体在自洽场分子轨道(SCF MO)方法方便,这里将主要阐明用于本文量子化学计算的一些重要的基本近似,给出SCF MO 方法的一些基本方程,并对这些方程作简略说明,因为在大量的文献与教材中对这些方程已有系统的推导与阐述[1-5]。 确定任何一个分子的可能稳定状态的电子结构与性质,在非相对论近似下,须求解 R AB =R 图2-1分子体系的坐标
定态Schrodinger 方程 ''12121212122ψψT p B A q p A p pA A pq AB B A p A A A E R Z r R Z Z M =??????? ?-++?-?-∑∑∑∑∑∑≠≠ (2、1) 其中分子波函数依赖于电子与原子核的坐标,Hamilton 算符包含了电子p 的动能与电子p 与q 的静电排斥算符, ∑∑≠+?-=p q p pq p e r H 12121?2 (2、2) 以及原子核的动能 ∑?-=A A A N M H 2121? (2、3) 与电子与核的相互作用及核排斥能 ∑∑≠+-=p A B A AB B A pA A eN R Z Z r Z H ,21? (2、4) 式中Z A 与M A 就是原子核A 的电荷与质量,r pq =|r p -r q |,r pA =|r p -R A |与R AB =|R A -R B |分别就是电子p 与q 、核A 与电子p 及核A 与B 间的距离(均以原子单位表示之)。上述分子坐标系如图2、1所示。可以用V(R,r)代表(2、2)－(2、4)式中所有位能项之与 ∑∑∑-+=≠≠p A pA A B A q p pq AB B A r Z r R Z Z r R V ,1 2121),( (2、5) 原子单位 上述的Schrodinger 方程与Hamilton 算符就是以原子单位表示的,这样表示的优点在于简化书写型式与避免不必要的常数重复计算。在原子单位的表示中,长度的原子单位就是Bohr 半径
矿井通风阻力计算
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
第一性原理计算原理和方法精编
第一性原理计算原理和 方法精编 Document number：WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986
第二章 计算方法及其基本原理介绍 化学反应的本质是旧键的断裂和新建的形成，参与成键原子的电子壳层重新组合是导致生成稳定多原子化学键的明显特征。因此阐述化学键的理论应当描写电子壳层的相互作用与重排，借助求解满足适当的Schrodinger 方程的波函数描写分子中电子分布的量子力学，为解决这一问题提供了一般的方法，然而，对于一些实际的体系，不引入一些近似，就不可能求解其Schrodinger 方程。这些近似使一般量子力学方程简化为现代电子计算机可以求解的方程。这些近似和关于分子波函数的方程形成计算量子化学的数学基础。 SCF-MO 方法的基本原理 分子轨道的自洽场计算方 法(SCF-MO)是各种计算方法的理论基础和核心部分，因此在介绍本文计算工作所用方法之 前，有必要对其关键的部分作 一简要阐述。 Schrodinger 方程及一些基本近似 为了后面介绍各种具体在自洽场分子轨道(SCF MO)方法方便，这里将主要阐明用于本文量子化学计算的一些重要的基本 R AB =R 图2-1分子体系的坐标
近似，给出SCF MO 方法的一些基本方程，并对这些方程作简略说明，因为在大量的文献和教材中对这些方程已有系统的推导和阐述[1-5]。 确定任何一个分子的可能稳定状态的电子结构和性质，在非相对论近似下，须求解定态Schrodinger 方程 ''12121212122ψψT p B A q p A p pA A pq AB B A p A A A E R Z r R Z Z M =??????? ?-++?-?-∑∑∑∑∑∑≠≠ （） 其中分子波函数依赖于电子和原子核的坐标，Hamilton 算符包含了电子p 的动能和电子p 与q 的静电排斥算符， ∑∑≠+?-=p q p pq p e r H 12121?2 以及原子核的动能 ∑?-=A A A N M H 2121? 和电子与核的相互作用及核排斥能 ∑∑≠+-=p A B A AB B A pA A eN R Z Z r Z H ,21? 式中Z A 和M A 是原子核A 的电荷和质量，r pq =|r p -r q |，r pA =|r p -R A |和R AB =|R A -R B |分别是电子p 和q 、核A 和电子p 及核A 和B 间的距离（均以原子单位表示之）。上述分子坐标系如图所示。可以用V(R,r)代表－式中所有位能项之和 ∑∑∑-+=≠≠p A pA A B A q p pq AB B A r Z r R Z Z r R V ,12121),( 原子单位
矿井通风阻力测定方法
矿井通风阻力测定方法 2007/12/14/12:53 来源：国际能源网 MT／T440—1995 中华人民共和国煤炭工业部1996—03—08批准1996—08—01 实施 1.主题内容与适用范围 本标准规定了矿井通风阻力测定用仪器、测定步骤、测定结果 计算和处理。 本标准适用于煤矿井巷通风阻力测定。 2.术语 2．1主要路线 测定矿井通风阻力时，所选定的从入风井口(或井底车场)，经入风大巷、采区、回风大巷，回风井至 风峒的通风路线。 2．2次要路线 测定矿井通风阻力时，所选定的除主要路线外的通风路线。 3.仪器 以下计量器具均应检定，并在有效期内使用。 a．普通型空盒气压计： 测量范围80～107kPa(相当于600～800mmHg)，最小分度值50Pa； b．倾斜压差计： 测量范围0～3000Pa，最小分度值10Pa； c．精密气压计： 测量范围83．6～114kPa，最小分度值25Pa； d．通风干湿温度计： 测量范围-25～+50℃，最小分度值0．2℃；
e．皮托管： 校正系数0．998～1．004； f．低速风速表： 测量范围0．2～5m／s，启动风速≤0．2m／s； g．中速风速表： 测量范围0．4～10m／s，启动风速≤0．4m／s； h．高速风速表： 叶轮：测量范围0．8～25m／s，启动风速≤0．5m／s； 杯式：测量范围1．0～30m／s，启动风速≤0．8m／s； i．秒表： 最小分度值1s； j．钢卷尺： 2m钢卷尺：测量范围0～2m，最小分度值1．0mm； 30m钢卷尺：测量范围0～30m，最小分度值1．0mm； k．橡胶管(或塑胶管)： 内径4～5mm； l．橡胶管接头： 内径3～4mm，外径5～6mm，长度50～80mm。 4.测定步骤 4．1测定路线选择 在通风系统图上选择测定的主要路线和次要路线。同时，要考虑一个工作班内将该路线测完；当测定 路线较长时，可分段、分组测定。 4．2测点选择 首先在通风系统图上按选定测定路线布置测点，并按顺序编号。然后再按井下实际情况确定测点位置， 并作标记。
矿井通风阻力测定及对几个问题的分析
矿井通风阻力测定及对几个问题的分析 程绍仁1 ,程建军 2 (1 晋城市煤炭工业局,山西晋城048000; 2 晋城泽泰安全评价中心,山西晋城048000) [摘 要] 矿井通风阻力是衡量矿井通风状况的主要指标。影响矿井通风阻力大小的因素很多,而矿井通风阻力测定则是矿井通风技术管理的一项基础工作。介绍了矿井通风阻力的测定方法,对矿井通风阻力测定中的几个问题进行了分析,并提出了改进意见。 [关键词] 通风阻力;测定方法;问题分析[中图分类号]TD72 [文献标识码]B [文章编号]1006 6225(2006)01 0072 03 M ensuration ofM ine Ventilation Resistance and Analysis of Several Proble m s [收稿日期]2005-08-29 [作者简介]程绍仁(1945-),男,山西晋城人,高级工程师,现任晋城市煤炭工业局副总工程师。 矿井通风阻力是衡量矿井通风状况的主要指标,矿井通风阻力测定是矿井通风技术管理工作的主要内容。 煤矿安全规程 规定,!新矿井投产 前必须进行1次矿井通风阻力测定,以后每3年至少进行1次。矿井转入新水平生产或改变一翼通风系统后,必须重新进行矿井通风阻力测定?。 晋城市500余个地方煤矿在近1年多的时间里,普遍进行了1次矿井通风阻力测定,由于测定单位的技术力量不等和技术水平不齐,测定中存在问题不少,测定结果误差很大。1 矿井通风阻力测定方法1 1 测定仪器 矿井通风阻力测定现已淘汰繁琐的、操作麻烦的、测量精度低的毕托管、倾斜压力(U 型压力计)加长距离软管的测量方法,而采用气压计法,使用精密气压计,配以通风干湿球温度计、风表、秒表、皮尺等测量计具。精密气压计具有体积小、重量轻,不需要拉软管,操作简便、快速、省人、省力、省时等特点,配以所测风速和空气的干湿球温度计算出的空气动压、位压值而求得通风阻力。但需要注意,在测定前要对同时使用2台或多台精密气压计、通风干湿球温度计、风表进行校正,修正其互相之间误差值。1 2 测定方法 (1)同步法 用2台同型号规格的气压计在测量风路的相邻两测点同时读数,由此测算出前后两测点风流的静压差,再用风表和通风干湿球温度计测算出两测点的动压、位压参数,从而计算出该 测段的通风阻力。逐段通风阻力相加,即为长距离的通风阻力;按风流路线从矿井的进风井口逐段测至矿井主要通风机的吸风口处的通风阻力之和,即为全矿井的通风阻力。 (2)基点法 用2台同型号规格的气压计,1台气压计放在基点(进风井口外10m 左右处),从计时钟表的整5m i n (或整10m in)的倍数开始,并以5m i n (或10m in)为间隔,记录气压计读数,用来测定地面大气压力的变化值,以便对井下的另1台气压计读数值进行校正。而另1台气压计沿预定的测定路线、测点进行测定、读数。井下气压计的读数一定要待指示数值稳定后再读数,如超过原设定整5m i n (或整10m i n )时限,可待下一整5m i n (或整10m i n )或其倍数时读数,以便和基点同时的气压值校正。 (3)基点 同步法 此法是上两种方法的结合法,用3台同型号规格的气压计,1台固定在进风井口外的基点上,作为大气压力变化的校正用,将另外2台气压计携至井下沿预定的测点,结合上两种方法按时钟的整5m i n (或整10m in)的倍数同时读数,以求得通风阻力。这种方法测定精度高,适用测定时间长、通风路线长的大型矿井。 在沿1条主风路测量通风阻力的同时,其他各条并联风路的风量也应测出,以便计算风阻和校核风量。 1 3 测定方法的选择 矿井通风阻力测定方法的选择,应根据矿井通风路线的长短、测点布置的多少而选用。当然第3种方法基点 同步法最好,测量精度高,适用各种 72 第11卷第1期(总第68期) 2006年2月煤 矿 开 采CoalM i n i ng T echno l ogy V o1 11N o 1(Ser i es N o 68) February 2006
第一性原理计算原理和方法
第二章 计算方法及其基本原理介绍 化学反应的本质是旧键的断裂和新建的形成，参与成键原子的电子壳层重新组合是导致生成稳定多原子化学键的明显特征。因此阐述化学键的理论应当描写电子壳层的相互作用与重排，借助求解满足适当的Schrodinger 方程的波函数描写分子中电子分布的量子力学，为解决这一问题提供了一般的方法，然而，对于一些实际的体系，不引入一些近似， 确定任何一个分子的可能稳定状态的电子结构和性质，在非相对论近似下，须求解定态Schrodinger 方程 ''12121212122 ψψT p B A q p A p pA A pq AB B A p A A A E R Z r R Z Z M =??? ?????-++?-?-∑∑∑∑∑∑≠≠ （2.1） 其中分子波函数依赖于电子和原子核的坐标，Hamilton 算符包含了电子p 的动能和电子p
与q 的静电排斥算符， ∑∑≠+?-=p q p pq p e r H 12121?2 (2.2) 以及原子核的动能 ∑?-=A A A M H 2? (2.3) 和电子与核的相互作用及核排斥能 ∑∑≠+-=p A B A AB B A pA A eN R Z Z r Z H ,21? (2.4) 式中Z A 和M A 是原子核A 的电荷和质量，r pq =|r p -r q |，r pA =|r p -R A |和R AB =|R A -R B |分别是电子p 和q 、核A 和电子p 及核A 和B 间的距离（均以原子单位表示之）。上述分子坐标系如图2.1所示。可以用V(R,r)代表(2.2)－(2.4)式中所有位能项之和 ∑∑∑-+= ≠≠p A pA A B A q p pq AB B A r Z r R Z Z r R V ,1 2121),( (2.5) 原子单位 上述的Schrodinger 方程和Hamilton 算符是以原子单位表示的，这样表示的优点在于简化书写型式和避免不必要的常数重复计算。在原子单位的表示中，长度的原子单位是Bohr 半径 能量是以Hartree 为单位，它定义为相距1Bohr 的两个电子间的库仑排斥作用能 质量则以电子制单位表示之，即定义m e =1 。
煤矿常用计算公式汇总
煤矿巷道及通风计算公式 一、常见断面面积计算： 1、半圆拱形面积=巷宽×（巷高+0.39×巷宽） 2、三心拱形面积=巷宽×（巷高+0.26×巷宽） 3、梯形面积=（上底+下底）×巷高÷2 4、矩形面积=巷宽×巷高 二、风速测定计算： V 表=n/t (m/s) (一般为侧身法测风速) 式中：V 表：计算出的表速； n ：见表读数； t ：测风时间（s ） V 真=a+ b ×V 表 式中：V 真：真风速（扣除风表误差后的风速）； a 、 b ：为校正见表常数。 V 平=K V 真=（S-0.4）×V 真÷S 式中：K 为校正系数（侧身法测风时K=（S-0.4）/S ，迎面测风时取1.14）； S 为测风地点的井巷断面积 三、风量的测定： Q=SV 式中Q ：井巷中的风量（m 3/s ）;S ：测风地点的井巷断面积（m 2）; V ：井巷中的平均风速（m/s ） 例1：某半圆拱巷道宽2m,巷道壁高1m,风速1m/s ，问此巷道风量是多少。 例2：某煤巷掘进断面积3m 2,风量36 m 3/min ，风速超限吗？ 四、矿井瓦斯涌出量的计算： 1、矿井绝对瓦斯涌出量计算（Q 瓦） Q 瓦=QC （m 3/min ） 式中Q ：为工作面的风量；C ：为工作面的瓦斯浓度（回风流瓦斯浓度-进风流中瓦斯浓度） 例：某矿井瓦斯涌出量3 m 3/min ，按总回风巷瓦斯浓度不超限计算矿井供风量不得小于多少。 2、相对瓦斯涌出量（q 瓦） q 瓦=1440Q 瓦*N T （m 3/t ）
式中Q 瓦 ：矿井绝对瓦斯涌出量；1440：为每天1440分钟； N：工作的天数（当月）；T：当月的产量 五、全矿井风量计算： 1、按井下同时工作最多人为数计算 Q矿=4NK （m3/min） 式中4：为《规程》第103条规定每人在井下每分钟供给风量不得少于4立方米；N：井下最多人数；K：系数（1.2~1.5） 2、按独立通风的采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和计算 Q矿=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐…+∑Q其他）×K 式中K：校正系数（取1.2~1.8） 六、采煤工作面需风量 1、按瓦斯涌出量计算 Q 采=100×q 采 ×K CH4 （m3/min） 式中100：为系数；q 采 ：采煤工作面瓦斯涌出量（相对）； K CH4：瓦斯涌出不均衡系数（取1.4 ~ 2.0） 2、按采面气温计算： Q 采 =60×V×S （m3/min） 式中60：为系数； V：采面的风速（温度为18~20℃时取0.8~1.0m/s，温度为20～23℃时取1.0～1.5 m/s）; S:采面平均断面积。 3、按采面人数计算： Q采=4N （m3/min） 4、按炸药量计算： Q采=25A （m3/min） 式中25：为系数；A：为一次性爆破的最多炸药量 5、按风速进行校验： 15≤Q采≤240 （m/min）或0.25≤Q采≤4 （m/s） 式中15与0.25：为工作面最低风速（m/min）（m/s） 240与4：为工作面最高风速（m/min）（m/s） 例：某采面工作人数15人，一次性爆破炸药5kg，温度20度，瓦斯涌出量为1 m3/min，请问采面需风量是多少。 七：掘进工作面需风量的计算
矿井通风阻力计算方法
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。
如何降低矿井通风阻力
如何降低矿井通风阻力 降低矿井通风阻力措施 根据我国对617对井口和1023个风井的调查和统计，有40 % 的矿井通风阻力属于中阻力和大阻力矿井，个别矿井的通风电耗甚至占到了矿井总电耗的50%。所以，无论是新矿井通风设计还是生产矿井通风管理工作，都要做到尽可能降低矿井通风阻力。降低矿井通风阻力，特别是降低井巷的摩擦阻力对减少风压损失、减低通风电耗、减少通风费用和保证矿井安全生产、追求最大经济效益都具有特别的实际意义。 降低矿井通风阻力是一项非常庞大的系统工程，要综合考虑诸多方面因素。首先要保证通风系统运行安全可靠，矿井主要通风机要在经济、合理、高效区运转，及时调节矿井总风量，尽量避免通风机风量过剩和不足；通风网络要合理、简单、稳定；通风方法和通风方式要适应降阻的要求（如抽出式通风要比压入式的通风阻力大，中央并列式通风路线要长）；减少局部风量调节（主要是增阻调节法）的地点和数量，使调节后的总风阻接近不加调节风窗时的风阻，调节幅度要小、质量要高。降低矿井通风阻力的重点在最大阻力路线上的公共段通风阻力。由于矿井通风系统的总阻力等于该系统最大阻力路线上的各分支的摩擦阻力和局部阻力之和，因此在降阻之前首先要确定通风系统的最大阻力路线，通过阻力测定，了解最大阻力路线上的阻力分布状况，找出阻力较大的分支，对其实施降阻措施。具体方法如下： 一、降低摩擦阻力的措施 摩擦阻力是矿井通风阻力的主要部分，因此降低井巷摩擦阻力是通风技术管理的重要工作。由公式可知，降低摩擦阻力的措施有： 1．减少摩擦阻力系数 矿井通风设计时尽量选用值小的支护方式，如锚喷、砌碹、锚杆、锚锁、钢带等，尤其是服务年限长的主要井巷，一定要选用摩擦阻力较小的支护方式，如砌碹巷道的值仅有支架巷道的30%～40%。施工时一定要保证施工质量，应尽量采用光面爆破技术，尽可能使井巷壁面平整光滑，使井巷壁面的凹凸度不大于 50mm。对于支架巷道，要注意支护质量，支架不仅要整齐一致，有时还要刹帮背顶，并且要注意支护密度。及时修复被破坏的支架，失修率不大于7%。在不设支架的巷道，一定注意把顶板、两帮和底板修整好，以减少摩擦阻力。 2．井巷风量要合理 因为摩擦阻力与风量的平方成正比，因此在通风设计和技术管理过程中，不能随意增大风量，各用风地点的风量在保证安全生产要求的条件下，应尽量减少。掘进初期用局部通风机通风时，要对风量加以控制。及时调节主通风机的工况，减
矿井通风阻力参数及其计算复习思考题
第四章矿井通风阻力参数及其计算复习思考题 1、矿井风流以层流为主还是以紊流为主？为什么？ 2、阻力和风阻是不是一回事？ 3、尼古拉茨实验研究提示了井巷粗糙度、雷诺数与λ系数之间的什么关系？ 4、由测定得知，某梯形巷道断面5m2，长500m，当通过的风量为25m2/s时，压差为3.75mmH2O，分别按工程单位制和法定单位制，求算譔巷道的摩擦阻力系数。 5、影响摩擦的因素有哪些？ 6、假若井筒直径D=4m，摩擦阻力系数α=0.04N?s2/m4，深度L=325m，通过的风量为3000m3/min，问井筒的风阻有多大？压差有多大？ 7、风流以240m/min的速度从断面为10m2的巷道突然进入断面为4m2巷道，问引起的能量损失为多少？ 8、某通风巷道的断面由2m2，突然扩大到10m2，若巷道中渡过的风量为20m3/s，巷道的摩擦阻力系数为0.016N?s2/m4，示巷道突然扩大处的通风阻力。 9、为什么要降低矿井风阻？用什么方法？ 10、何谓矿井等积孔？ 11、矿井风阻特性曲线表示什么？作风阻为1.962N?S2/m8的风阻特性曲线。 12、对某巷道经过实测获得如下资料：
（1）如图3-1，两支皮托管间距为200m，倾斜压差计的倾斜系数为0.4，在压差计上的读数为第一次16.5mm、第二次16.2mm、第三次16.3mm。 （2）巷道断面如图3-2，a=3m、b=3.5m、c=2.4m、d=2.3。 图3-1用倾斜压差计测压差图3-2巷道断面 表3-1测风记录 顺序风表顺序读数（格）风表测风时间 零点读数6039 － 1 6545 1min55s 2 7130 2min10s 3 7590 1min40s （3）用翼式风表测风（侧身法）记录如表3-1。 （4）风表按图3-3校正。 （5）该巷道的气温为150C，气 压750mmHg，相对湿度80%。根据 以上数据，求标准状况下该巷道的 摩擦阻力系数、摩擦风阻、等积孔， 并作出风阻特性曲线。图3－5
矿井通风总阻力计算
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；
第一节第一性原理计算方法.
第一性原理计算的理论方法 随着科技的发展，计算机性能也得到了飞速的提高，人们对物理理论的认识也更加的深入，利用计算机模拟对材料进行设计已经成为现代科学研究不可缺少的研究手段。这主要是因为在许多情况下计算机模拟比实验更快、更省，还得意于计算机模拟可以预测一些当前实验水平难以达到的情况。然而在众多的模拟方法中，第一性原理计算凭借其独特的精度和无需经验参数而得到众多研究人员的青睐，成为计算材料学的重要基础和核心计算。本章将介绍第一性原理计算的理论基础，研究方法和ABINIT 软件包。 1.1第一性原理 第一性原理计算(简称从头计算，the abinitio calculation)，指从所要研究的材料的原子组分出发，运用量子力学及其它物理规律，通过自洽计算来确定指定材料的几何结构、电子结构、热力学性质和光学性质等材料物性的方法。基本思想是将多原子构成的实际体系理解成为只有电子和原子核组成的多粒子系统，运用量子力学等最基本的物理原理最大限度的对问题进行”非经验”处理。【1】第一性原理计算就只需要用到五个最基本的物理常量即(b o k c h e m ....)和元素周期表中各组分元素的电子结构，就可以合理地预测材料的许多物理性质。用第一性原理计算的晶胞大小和实验值相比误差只有几个百分点，其他性质也和实验结果比较吻合，体现了该理论的正确性。
第一性原理计算按照如下三个基本假设把问题简化： 1．利用Born-Oppenheimer 绝热近似把包含原子核和电子的多粒子问题转化为多电子问题。 2．利用密度泛函理论的单电子近似把多电子薛定谔方程简化为比较容易求解的单电子方程。 3．利用自洽迭代法求解单电子方程得到系统基态和其他性质。 以下我将简单介绍这些第一性原理计算的理论基础和实现方法：绝热近似、密度泛函理论、局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)、平面波及赝势方法、密度泛函的微扰理论、热力学计算方法和第一性原理计算程序包ABINIT 。 1．2量子力学与Born-Oppenheimer 近似 固体是由原子核和核外的电子组成的，在原子核与电子之间，电子与电子之间，原子核与原子核之间都存在着相互作用。从物理学的角度来看，固体是一个多体的量子力学体系【2】，相应的体系哈密顿量可以写成如下形式： ),(),(R r E R r H H ψψ= （1-1） 其中r,R 分别代表所有电子坐标的集合、所有原子核坐标的集合。在不计外场作用下，体系的哈密顿量日包括体系所有粒子(原子核和电子)的动能和粒子之间的相互作用能，即 N e N e H H H H -++= （1-2） 其中，以是电子部分的哈密顿量，形式为：
一、矿井通风设计的内容和要求
一、矿井通风设计的内容与要求 １、矿井通风设计的内容 ? 确定矿井通风系统； ? 矿井风量计算和风量分配； ? 矿井通风阻力计算； ? 选择通风设备； ? 概算矿井通风费用。 ２、矿井通风设计的要求 ? 将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所，保证生产和良好的劳动条件； ? 通风系统简单，风流稳定，易于管理，具有抗灾能力； ? 发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出； ? 有符合规定的井下环境及安全监测系统或检测措施； ? 通风系统的基建投资省，营运费用低、综合经济效益好。 二、优选矿井通风系统 1、矿井通风系统的要求 1) 每一矿井必须有完整的独立通风系统。 2）进风井囗应按全年风向频率，必须布置在不受粉尘、煤尘、灰尘、有害气体和高温气体侵入的地方。 3）箕斗提升井或装有胶带输送机的井筒不应兼作进风井，如果兼作回风井使用，必须采取措施，满足安全的要求。 4）多风机通风系统，在满足风量按需分配的前提下，各主要通风机的工作风压应接近。5）每一个生产水平和每一采区，必须布置回风巷，实行分区通风。
6）井下爆破材料库必须有单独的新鲜风流，回风风流必须直接引入矿井的总回风巷或主要回风巷中。 7）井下充电室必须单独的新鲜风流通风，回风风流应引入回风巷。 ２、确定矿井通风系统 根据矿井瓦斯涌出量、矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、煤层自燃倾向性及兼顾中后期生产需要等条件，提出多个技术上可行的方案，通过优化或技术经济比较后确定矿井通风系统。 三、矿井风量计算 （一）、矿井风量计算原则 矿井需风量，按下列要求分别计算，并必须采取其中最大值。 （１）按井下同时工作最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4m3； （２）按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。 （二）矿井需风量的计算 1、采煤工作面需风量的计算 采煤工作面的风量应该按下列因素分别计算，取其最大值。 （１）按瓦斯涌出量计算： 式中：Qwi——第i个采煤工作面需要风量，m3/min Qgwi——第i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m3/min kgwi——第i个采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，通常机采工作面取kgwi=1.2~1.6 炮采工作面取kgwi=1.4~2.0,水采工作面取kgwi=2.0~3.0 （2）按工作面进风流温度计算：
第一性计算原理
Vasp 我所用第一原理是基于密度泛函（DFT）的从头计算，是以电子密度作为基本变量（HK定理），通过求解kohn-sham方程，迭代自洽得到体系的基态电子密度，然后求体系的基态性质。还有一种是基于hartree-fock自洽计算，通过自洽求解HF方程，获得体系的波函数，求基态性质。KS方程的计算水平达到了HF水平，同时还考虑了电子间的交换关联作用。关于DFT中密度泛函的Function其实是交换关联泛函，包括LDA,GGA,杂化泛函等等。一般LDA为局域密度近似，在空间某点用均匀电子气密度作为交换关联泛函的唯一变量，多数为参数化的CA-PZ方案；GGA为广义梯度近似，不仅将电子密度作为交换关联泛函的变量，也考虑了密度的梯度为变量，包括PBE,PE.RPBE等方案。 在处理计算体系中原子的电子态时有两种方法，一种是考虑所有电子叫做全电子法，比如WIEN2K中的FLAPW方法（线性缀加平面波）；另一种是只考虑价电子而把芯电子和原子核构成离子实放在一起考虑即赝势法，一般贋势法是选取一个截断半径，截断半径以内波函数变化较平滑，和真实的不同，截断半径以外则和真实情况相同，而且贋势法得到的本征值和全电子法应该相同。贋势的测试标准应是贋势与全电子法计算结果的匹配度，而不是贋势与实验结果的匹配度，因为和实验结果的匹配可能是偶然的。 关于Ecut的收敛测试。一般情况下，总能相对于不同Ecut做计算，当截断能增大时总能变化不明显即可。但是在需要考虑体系应力时，还需要对应力进行收敛测试，而且应力相对于截断能要比总能更为苛刻。也就是某个截断能下总能已经收敛了，但应力未必收敛。(力的计算是在能量的基础上进行的，能量对坐标的一阶导数得到力。计算量的增大和误差的传递导致力收敛慢。) K点也是需要经过测试的。 何时需要考虑自旋？例如BaTiO3中，三个元素分别为=+2，+4，-2价，离子全部为各个轨道满壳层的结构，此时就不必考虑自旋了。对于BaMnO3中，由于Mn+4价时d轨道还有电子但未满，因此需要考虑Mn（4s23d5）的自旋，Ba和O就不必考虑。其实设定自旋就是给定一个原子磁矩的初始值，只在刚开始计算时作为初始值使用。 几何优化包括晶格常数和原子位置的优化，一般情况下也有不优化几何结构直接计算电子结构的，但是对于缺陷形成的计算则往往要优化。 软件大致分为基于平面波的软件，如CASTEP,PWSCF.ABINIT等，计算量大概和体系原子数目的三次方相关；还有基于原子轨道线性组合的软件，比如openmx等，计算量和体系原子数目相关，一般可模拟较多原子数目的体系。 V ASP是使用贋势和平面波基组，进行从头量子力学分子动力学计算的软件包。V ASP中的方法基于有限温度下的局域密度近似（用自由能作为变量）以及对每一MD步骤用有效矩阵对角方案和有效Pulay混合求解瞬时电子基态。这些技术可以避免元氏的Car-Parrinello 方法存在的一切问题，而后者是基于电子、离子运动方程同时积分的方法。离子和电子的相互作用超缓Vanderbilt贋势（US-PP）或投影扩充波（PAW）方法描述。两种技术都可以相当程度地减少过度金属或第一行元素的每个原子所必须的平面波数量。V ASP可以很容易地计算力与张力，用于把原子衰减到其瞬时基态中。！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！ V ASP程序亮点： 1、使用PAW方法或超软贋势，因此基组尺寸非常小，描述材料一般需要原子不超过100 个平面波，大多数情况下甚至每原子50个平面波就能得到可靠结果。 2、2. 在平面波程序中，某些部分代码的执行是三次标度。在VASP中，三次标度部分的前 因子足可忽略，导致关于体系尺寸的高效标度。因此可以在实空间求解势的非局域贡献，
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 矿井通风压力、通风阻力及风机静压、全压、负压 一、矿井通风压力 (mine ventilation pressure) 指矿井风流的压强,包括静压、动压与全压。 静压 空气分子之间或空气分子对风道壁施加的压力,不随方向而异。静止的空气与流动的空气均有静压。井巷或风筒中某点风流的静压与该点在深度上所处的位置与扇风机造成的压力有关。按度量静压所选择的计量基准不同,有绝对静压与相对静压之分。绝对静压就是以真空状态的绝对零压为基准计量空气的静压,恒为正值。相对静压就是以当地大气压力为基准计量的空气静压,当其高于大气压时为正值,称正压;反之为负值,称负压。 动压 空气流动而产生的压力,恒为正值。风流动压的计算式 , 式中H u 为动压,Pa;u 为风速,m ／s;p 为空气密度,kg ／m 3。 全压 静压与动压之与,有绝对全压与相对全压之分。风流中任一点的绝对全压P t 等于该点绝对静压P s 与动压H u 相加,即P t =P s +H u 。风流中任一点的相对全 压H e 等于该点相对静压H s 与动压H u 的代数与,即H t =H s +H u 。抽出式通风风流的相 对静压H s 为负值。 压力测定 绝对静压用水银气压计或空盒气压计测量。相对全压、相对静压与动压用U 形压差计、单管倾斜压差计或补偿式微压计与皮托管配合测量。恒温压差计可测两点间的相对静压。数字式精密气压计能测绝对静压与相对静压。 二、矿井通风阻力 矿井通风阻力就是指风流从进风井进入井下、通过井下巷道后从风井出来、再从风机排出沿途所遇到的阻力(也即需要风机克服的阻力),其值由下式计算: N v s j H h h h +-=阻 式中:h 阻j —矿井通风阻力,Pa; 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。因为压差矿井通风阻力及风机静压负压全压
矿井通风阻力计算方法