2矿井空气流动基本理论

VHale Waihona Puke ntilation and Safety of Mines
上一章我们已经解决的问题： 上一章我们已经解决的问题： 1.我们需要什么样的空气？ 我们需要什么样的空气？ 我们需要什么样的空气 2.矿井中哪些气体有害？他们是从哪儿来的？ 矿井中哪些气体有害？ 矿井中哪些气体有害 他们是从哪儿来的？ 对他 们的控制要求是什么？ 们的控制要求是什么？ 3.如何评价矿井气候条件？ 如何评价矿井气候条件？ 如何评价矿井气候条件 本章需要解决的问题： 本章需要解决的问题： 1.描述空气流动用到哪些参数？ 描述空气流动用到哪些参数？ 描述空气流动用到哪些参数 2.空气流动的内在原因是什么？ 空气流动的内在原因是什么？ 空气流动的内在原因是什么 3.如何描述空气流动的基本规律？ 如何描述空气流动的基本规律？ 如何描述空气流动的基本规律 4.这些基本规律如何指导矿井通风？ 这些基本规律如何指导矿井通风？ 这些基本规律如何指导矿井通风
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2.1 空气主要物理参数
2 矿井空气流动基 本理论 2.1 空气主要物理 参数 2.2 风流能量与压 力 2.3 矿井通风中的 能量方程 2.4 能量方程在矿 井通风中的应用
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五、粘性 流体抵抗剪切力的性质。 流体抵抗剪切力的性质。当流体层间发生相对 运动时，在流体内部两个流体层的接触面上， 运动时，在流体内部两个流体层的接触面上，便 产生粘性阻力(内摩擦力)以阻止相对运动， 产生粘性阻力(内摩擦力)以阻止相对运动，流体 具有的这一性质，称作流体的粘性。 具有的这一性质，称作流体的粘性。其大小主要 取决于温度。 取决于温度。 y V
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矿井通风与安全
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第二章 矿井空气流动的基本理论
山东科技大学 2009.03
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温故而知新
2 矿井空气流动基 本理论 2.1 空气主要物理 参数 2.2 风流能量与压 力 2.3 矿井通风中的 能量方程 2.4 能量方程在矿 井通风中的应用
ρ
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2.2 风流能量与压力
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能量与压力是通风工程中两个重要的基本概念， 能量与压力是通风工程中两个重要的基本概念，压力可 以理解为：单位体积空气所具有的能够对外作功的机械能。 以理解为：单位体积空气所具有的能够对外作功的机械能。
2 矿井空气流动基 一、风流的能量与压力 本理论 静压能－ ㈠静压能－静压 2.1 空气主要物理 ⒈静压能与静压的概念 参数 2.2 风流能量与压 由分子热运动产生的分子动能的一部分转化的能够对外 力 作功的机械能叫静压能 静压能， 在矿井通风中， 作功的机械能叫静压能，J／m3，在矿井通风中，压力的概念 2.3 矿井通风中的 与物理学中的压强相同，即单位面积上受到的垂直作用力。 与物理学中的压强相同，即单位面积上受到的垂直作用力。 能量方程 静压Pa=N/m 也可称为是静压能， 静压Pa=N/m2也可称为是静压能，二者数值相等 2.4 能量方程在矿 井通风中的应用
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2.1 空气主要物理参数
2 矿井空气流动基 本理论 2.1 空气主要物理 参数 2.2 风流能量与压 力 2.3 矿井通风中的 能量方程 2.4 能量方程在矿 井通风中的应用
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２、相对湿度 单位体积空气中实际含有的水蒸汽量（ 单位体积空气中实际含有的水蒸汽量（ρV）与 其同温度下的饱和水蒸汽含量（ 其同温度下的饱和水蒸汽含量（ρS）之比称为空气 的相对湿度。 的相对湿度。 φ ＝ ρV／ ρS 反映空气中所含水蒸汽量接近饱和的程度。 反映空气中所含水蒸汽量接近饱和的程度。 Φ愈小 Φ愈大 空气愈干燥， 为干空气； 空气愈干燥， Φ ＝０ 为干空气； 空气愈潮湿， 为饱和空气。 空气愈潮湿， Φ ＝１为饱和空气。
du dy
式中： 比例系数， 式中：μ—比例系数，代表空气粘性，称为动 比例系数 代表空气粘性，称为动 力粘性或绝对粘度。其国际单位： 写作： 力粘性或绝对粘度。其国际单位：帕.秒，写作： Pa.S。 Pa.S。 运动粘度为: ν = µ 运动粘度为:
ρ
温度是影响流体粘性主要因素，气体随温度升 温度是影响流体粘性主要因素， 高而增大， 高而增大，液体而降低
ρ = 0 . 46457
P T
(1 −
0 . 378 φ P sat P
)
式中： 式中： 为大气压，Ｐ 为饱和水蒸汽压，单位： P为大气压，Ｐsat为饱和水蒸汽压，单位： mmHg。 mmHg。 注意：Ｐ ：Ｐ和 单位一致。 注意：Ｐ和Ｐsat 单位一致。
υ =
V M = 1
空气比容： 空气比容：
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例如：甲地： ℃， 例如：甲地：t = 18 ℃， ρV ＝0.0107 Kg/m3 乙地： ℃， 乙地：t = 30 ℃， ρV ＝0.0154 Kg/m3 解：查附表 当t为18 ℃， ρs ＝0.0154 Kg/m3 当t为30 ℃， ρs ＝0.03037 Kg/m3 ∴ 甲地： 甲地：φ＝ ρV／ ρS＝0.7 ＝70 % 乙地：φ＝ ρV／ ρS＝0.51＝51 % 0.51＝ 乙地：
为空气绝对温度， K。 Ｔ为空气绝对温度，T= t + 273 , K。
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2.1 空气主要物理参数
六、密度
2 矿井空气流动基 本理论 2.1 空气主要物理 参数 2.2 风流能量与压 力 2.3 矿井通风中的 能量方程 2.4 能量方程在矿 井通风中的应用
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2.1 空气主要物理参数
六、密度
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单位体积空气所具有的质量称为空气的密度， 单位体积空气所具有的质量称为空气的密度，与P、t、
2 矿井空气流动基 湿度等有关。湿空气密度为干空气密度和水蒸汽密度之和， 湿度等有关。湿空气密度为干空气密度和水蒸汽密度之和， 本理论 2.1 空气主要物理 即： ρ = ρ d .a + ρ v 参数 2.2 风流能量与压 根据气体状态方程，可推出空气密度计算公式： 根据气体状态方程，可推出空气密度计算公式： 力 0 . 378 φ P sat P 2.3 矿井通风中的 ρ = 0 . 003484 T (1 − ) P 能量方程 式中： 为大气压，Ｐ 为饱和水蒸汽压，单位：Pa； 式中：P为大气压，Ｐsat为饱和水蒸汽压，单位：Pa； 2.4 能量方程在矿 井通风中的应用 为相对湿度； φ为相对湿度；
乙地的绝对湿度大于甲地，但甲地的相对湿度 乙地的绝对湿度大于甲地， 大于乙地，故乙地的空气吸湿能力强。 大于乙地，故乙地的空气吸湿能力强。 甲地、乙地的露点分别为多少？ 上例 甲地、乙地的露点分别为多少？
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2.1 空气主要物理参数
2 矿井空气流动基 本理论 2.1 空气主要物理 参数 2.2 风流能量与压 力 2.3 矿井通风中的 能量方程 2.4 能量方程在矿 井通风中的应用
温度下降，其相对湿度增大，冷却到φ=1时的 温度下降，其相对湿度增大，冷却到φ=1时的 φ=1 温度称为露点。 温度称为露点。 露点
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2.1 空气主要物理参数
2 矿井空气流动基 本理论 2.1 空气主要物理 参数 2.2 风流能量与压 力 2.3 矿井通风中的 能量方程 2.4 能量方程在矿 井通风中的应用
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2.1 空气主要物理参数
一、温度
2 矿井空气流动基 本理论 2.1 空气主要物理 参数 2.2 风流能量与压 力 2.3 矿井通风中的 能量方程 2.4 能量方程在矿 井通风中的应用
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温度是描述物体冷热状态的物理量。 温度是描述物体冷热状态的物理量。矿井表示气候条件 的主要参数之一，热力学绝对温标的单位K 的主要参数之一，热力学绝对温标的单位K。
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３、含湿量 含有1kg 1kg干空气的湿空气中所含 含有1kg干空气的湿空气中所含 水蒸汽的质量（kg） 水蒸汽的质量（kg）称为空气的含湿 量。 d= ρV／ρd ρV=φPs/461T =(Pρd=(P-φPs)/287T /(Pd=0.622φPs/(P-φPs)
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2.1 空气主要物理参数
根据牛顿内摩擦定律有： 根据牛顿内摩擦定律有：
2 矿井空气流动基 本理论 2.1 空气主要物理 参数 2.2 风流能量与压 力 2.3 矿井通风中的 能量方程 2.4 能量方程在矿 井通风中的应用
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F = µS
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2.1 空气主要物理参数
2 矿井空气流动基 本理论 2.1 空气主要物理 参数 2.2 风流能量与压 力 2.3 矿井通风中的 能量方程 2.4 能量方程在矿 井通风中的应用
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四、焓 焓是一个复合的状态参数， 焓是一个复合的状态参数，它是内 和压力功PV之和，焓也称热焓。 PV之和 能u和压力功PV之和，焓也称热焓。 +d•i i=id+d iV=1.0045t+d(2501+1.85t) 实际应用焓-湿图（ 实际应用焓-湿图（i-d图）
１、绝对湿度
每立方米空气中所含水蒸汽的质量叫空气的绝对湿度。 每立方米空气中所含水蒸汽的质量叫空气的绝对湿度。其单 位与密度单位相同（ 位与密度单位相同（Kg/ m3），其值等于水蒸汽在其分压力与温度 下的密度。ρv=Mv/V 下的密度。 饱和空气：在一定的温度和压力下， 饱和空气 ： 在一定的温度和压力下 ， 单位体积空气所能容纳水 蒸汽量是有极限的，超过这一极限值，多余的水蒸汽就会凝结出来。 蒸汽量是有极限的，超过这一极限值，多余的水蒸汽就会凝结出来。 这种含有极限值水蒸汽的湿空气叫饱和空气， 这种含有极限值水蒸汽的湿空气叫饱和空气，这时水蒸气分压力叫 饱和空气 饱和水蒸分压力P 其所含的水蒸汽量叫饱和湿度 饱和湿度ρ 饱和水蒸分压力PS，其所含的水蒸汽量叫饱和湿度ρs。