标准摩擦阻力系数

单管气压计放置位置对测量效果的影响：
现假设单管气压计放置在两测点中间
则压差计计数为：
同理：
则
2.
由能量方程：
h
用精密气压计分另测得
用干湿球温度计测得
用风表测定
Z
可用逐点测定法，一台仪器在井底车场监视大气压变化，然后对上式进行修正。
h
2.
(1)测试方法
(2)支护方式和测段一致，无变化；
(3)测点位置在局部阻力物前3~5巷宽，后8~12倍；
(4)系统稳定
(5)h
Rf=hf/Q2α=RfS3/LU
二
•hL=hR1-3- hR1-2L13/L12
•RL=hL/Q2
•ξ=2S2RL/ρ
1、进风井筒阻力测定
1)压差计法
分别取
80m
H
h
2)气压计法
从地表开始，每隔
静压差ΔPi，高差Z，
则：
2、回风井筒阻力测定
1)压差计法--吊测法
防爆盖上打孔；或在安全门内
3、阻力测定期间实测矿井总风量、总阻力和自然风压
4、矿井阻力分布
处理结果示例：
东风井
西风井
总回风
/m3/s
平均总阻力/Pa
自然风压/Pa
总回风
/m3/s
平均总阻力/Pa
自然风压/Pa
224.1
2876
272
233.1
3305
274
5
例：
6
系统
巷道名称
支护
形状
阻力系数/Ns2/m4*104
西翼系统
副井
砌碹
圆形
310
西一轨道石门
U型钢
半圆
138~199
西一轨道石门
锚喷
半圆
177
西B组轨道石门
U型钢
半圆
65
西B组轨道上山
U型钢
半圆
86~190
12118下顺槽
锚网
梯形
398
12118工作面
综采支架
梯形
438
12118上顺槽
锚网
梯形
224
第六节降低矿井通风阻力措施
降低矿井通风阻力，对保证矿井安全生产和提高经济效益都具有重要意义。
H/b=2.8/2.5=1.12,
ξ’=[(ξ0+28α)b/H] β
=[(0.93+28×0.02) 2.5/2.8] ×1=1.33
若V=6m/s，ρ=1.2kg/m3,
则：hL=ξ’ρV2/2=1.33×1.2×6×6/2=57Pa
例3-5：某直角分叉巷道，θ2=0， θ3=90°， α=0.015kg/m3，V1=8m/s, V2=6m/s, V3=3m/s, ρ=1.25kg/m3,求hL1-2, hL1-3
hL1-3=Kαρ/2(V12-2V3ω+ V32)
= 1.35×1.25/2(52-2×8×3.125 +82)=39Pa
hL2-3=Kαρ/2(V22-2 V3ω+ V32)
= 1.35×1.25/2(62-2×8×33.125 +82) =42Pa
第四节
一、
在紊流条件下，摩擦阻力和局部阻力均与风量的平方成正比。故可写成一般形式：
hL=ξ’ρV12/2= ξ’ρ(Q/S1)2/2
= 0.845×1.25(48/6)2/2=33.8Pa
例3-4：某回风道，断面高2.8m，宽2.5m，混凝土棚支护，α=0.02kg/m3，有一直角转弯，内角没有弧度，求转弯处的局部阻力系数ξ’
解：表3-3-1， ξ0=0.93，由表3-3-2，β=1.0
第三章
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
第一节
一、风流流态
1、管道流
（１）雷诺数－
式中：平均流速
在实际工程计算中，为简便起见，通常以
2
R
工程单位：
R
则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式写为：
此式就是完全紊流(进入阻力平方区)下的摩擦阻力定律。
3
例题
解
α
巷道摩擦风阻
巷道摩擦阻力
第三节
一、局部阻力及其计算
和摩擦阻力类似ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ局部阻力
式中：
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
2)气压计法
在井底用气压计读出相对压力，在安全门内再读出相对压力，两者差值ΔP，
h
气压计法：
在安全门内再读出相对压力，再接水柱计
读出相对压力，两者差值ΔP，
hR= ΔP+ ρmZg +0.5 ρV2井筒-0.5 ρV2风机入口
四、测定结果分析
1、误差分析
hr――
h――风机房
Hn
hv――风峒内
hr
2、矿井总阻力及等级孔
二、矿井总风阻
N.s2/m8
R
三、矿井等积孔
我国常用矿井等积
在薄壁上开一面积为
当孔口通过的风量等于矿井风量，
而且孔口两侧的风压差等于矿井
阻
积孔。
风流收缩处断面面积
对于多风井通风系统，应根据各风机系统的通风阻力hRi和风量Qi，按风量加权平均求出全矿井总阻力：
式中n风机台数
hRm意义是全矿井各系统平均1m3空气所消耗能量。
1
实际流体在流动过程中，沿程能量损失一方面（内因）取决于粘滞力和惯性力的比值，用雷诺数
1932
结论分析：
Ⅰ区
Ⅱ区
Ⅲ区
Ⅳ区
Ⅴ区
2
∴
层流摩擦阻力和平均流速的一次方成正比。
3
二、摩擦阻力系数与摩擦风阻
1
矿井中大多数通风井巷风流的
α
则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式写为：
α系数影响因素
对于砌碹、锚喷巷道
解：已知α=0.015kg/m3，Kα=1.35
hL1-2=Kαρ/2(V12-2V1V2cosθ2+ V22)
=1.35×1.25/2(82-2×8×6×1 +62)
=3.37Pa
hL1-3=Kαρ/2(V12-2V1V3cosθ3+ V32)
=1.35×1.25/2(82-2×8×3×0 +32)
R
（２）当量直径
因此，非圆形断面井巷的雷诺数可用下式表示：
对于不同形状的井巷断面，其周长
式中：
2
式中：
l—
层流，
例：某巷道采用工字钢支护，S=9m2，Q=240m3/min=4m3/s，判断风流流态。
解：Re=Vd/ν=4VS/(Uν)=4×4×9/(15×10-6×4.16×3)=84615>2300,紊流
正面阻力：罐笼、矿车、采煤机
例题：
例3-3：某巷道突然扩大段，砌碹支护，断面S1=6m2，S2=24m2，通过风量Q=48m3/s，空气密度ρ=1.25kg/m3，求突然扩大局部阻力。
解：设砌碹巷道α=0.005kg/m3
ξ=(1-S1/S2)2=(1-6/24)2=0.563
ξ’=ξ( 1+α/0.01)=0.563(1+0.005/0.01)=0.845
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
3、转弯处
流体质点在转弯处受到离心力作用，在外侧出现减速增压，出现涡漩。
4、分岔与会合
上述的综合。
∴
二、局部阻力系数和局部风阻
(一)局部阻力系数ξ
紊流局部阻力系数
1
S
对于粗糙度较大的井巷，可进行修正
2
对应于小断面的动压，
3
逐渐扩大的局部阻力比突然扩大小得多，其能量损失可认为由摩擦损失和扩张损失两部分组成。
式中
4
巷道转弯时的局部阻力系数
5
1)
(
在局部阻力计算式中，令
式中
此式表明，
(
•
其中： ——井巷通风总阻力；
——沿程通风阻力；
——局部通风阻力；
一般Hf和hl不易分开，对于转弯， Hf和hl可分开；
巷道断面突然扩大处， Hf占比重少，局部区段hR= hl
2、尽量避免靠近井筒和风门；
3、选择风量较稳定的巷道内；
4、局部阻力物前3倍巷宽，后8~12倍巷宽；
5、风流稳定，无汇合交叉，测点前后
一段巷道的通风阻力
两种方法：压差计法和气压计法
一
1
其中：右侧的第二项为动压差，通过测定
1)
压差计
设
该式成立的
为此，在测量前，应将胶皮管放置在巷道相应位置上保存一段时间，或用打气筒将巷道空气转换掉胶皮管中空气。
巷道条件同上，Re=2300层流临界风速：
V=Re×U×ν/4S
=2300×4.16×3×15×10-6/(4×9)=0.012m/s<0.15
二、井巷断面上风速分布
（
风流中各点的流速、压力等物理参数随时间作不规则变化。
（
（
层流边层
在
巷壁愈光滑，
砌碹巷道，
第二节 摩擦风阻与阻力
一、
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
多风井系统的矿井等级孔A计算式：
由此可见，
当
例题
解
例
对照表
1
2
第五节
阻力测定目的：
1、
测定路线的选择和测点布置：