第2章 矿内风流的基本性质

p p干 p水蒸气 p干 p B
第2章 矿内风流的基本性质
p p B p B M 又空气密度： V R干T R蒸T R干 p B p B 1 p R蒸 p p B p B p 1 0.622 R干T p p p R干T
hvi、hI和hti三者之间的关系为：hti=hi+hvi 。
2013-9-23
第2章 矿内风流的基本性质
压入式通风（正压通风）：风流中任一点的相
对全压恒为正。
∵ Pti and Pi > Po i
∴ hi ＞０， hti ＞0 且 hti ＞ hi ， hti = hi +hvi 压入式通风的实质是使风机出口风流的能量增 加，即出口风流的绝对压力大于风机进口的压力。
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三、动压(velocity pressures)
（1)动能与动压的概念 当空气流动时，除了位能和静压能外，还有空气定向运动的动能， 用Ev表示，J/m3；其动能所转化显现的压力叫动压或称速压，用符号 hv表示，单位Pa。 （2)动压的计算
单位体积空气所具有的动能为：
Evi ＝0.5 × i×v2
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第一节 矿内空气的密度及计算
一、密度
1 密度定义:单位体积空气所具有的质量称为空
气的密度.
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2 干空气密度
由气体状态方程可以得出任意状态下干空气 密度可由下式计算
T0 p 3 0 , kg m Tp0 代入具体条件： 0 1.293 kg m 3 T0 273K , p 0 101.3kPa p 则有： 3.48 , kg m 3 T
2 位能计算
重力位能的计算应有一个参照基准面。 Ep012=∫ i gdzi 如下图 1－２两断面之间的位能差：
１
１
dzi
２ ２ ０ ０
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3 位能与静压的关系
当空气静止时（v=0），由空气静力学可知：各断面的机械能相等。
设以2-2断面为基准面： 1-1断面的总机械能 2-2断面的总机械能 E1=EPO1+P1 E2=EPO2+P2
一、静压(static pressures) 1 静压的概念 空气的分子无时无刻不在作无秩序的热运动。这种由分子热运动产生
的分子动能的一部分转化的能够对外作功的机械能叫静压能，J／m3。
2 静压特点 a.无论静止的空气还是流动的空气都具有静压力； b.风流中任一点的静压各向同值，且垂直于作用面； c.风流静压的大小（可以用仪表测量）反映了单位体积风流所具有 的能够对外作功的静压能的多少。如说风流的压力为1000Pa，则指风流
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四、空气运动粘性系数
说明:运动粘性系数随压力增加而减小， 当压力不变时，则温度升高系数增大。
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五、气体状态方程
PV RT R 0.287 J kg K
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第二节 矿内空气的压力及测定
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抽出式通风（负压通风）：风流中任一点的相对全压恒 为负，对于抽出式通风由于hti 和 hi 为负，实际计算时取其绝 对值进行计算。 ∵ Pti and Pi ＜ Po i hti ＜0 且 hti ＞ hi ，但|hti| < |hi| 实际应用中，因为负压通风风流的相对全压和相对静压 均为负值，故在计算过程中取其绝对值进行计算。 即：| hti | = |hi| － hvi
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四、全压(Total pressures) 1 全压概念 风道中任一点风流，在其流动方向上同时存在静压和动压， 两者之和称之为该点风流的全压，即：全压＝静压＋动压。 由于静压有绝对和相对之分，故全压也有绝对和相对之分。 A、绝对全压（Pti） Pti＝Pi＋hvi
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4 大气压力 大气压力是指地面静止空气的静压力， 他等于单位面积上空气柱的重力。
海拔高（米） 大气压（kPa）
0
100
200 98.9
300 97.7
500 95.4
1000 2000 89.8 79.7
101.3 100.1
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1m3具有1000J的静压能。
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第2章 矿内风Leabharlann 的基本性质d.空间某一点空气静压的大小，与该点在大气 中所处的位置和受扇风机所造成的人工压力有关。
3 矿井常用压强单位：
Pa Mpa mmHg mmH20 mmbar bar atm 等。 换算关系：1 atm = 760 mmHg = 1013.25 mmbar = 101325 Pa １mmbar = 100 Pa = 10.2 mmH20, １mmHg = 13.6mmH20 = 133.32 Pa
B、相对全压（hti） hti＝hi＋hvi
说明：a、相对全压有正负之分；
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2 风流的点压力之间相互关系 风流的点压力是指测点的单位体积(1m3)空气所具 有的压力。通风管道中流动的风流的点压力可分为：
静压、动压和全压。
风流中任一点i的动压、绝对静压和绝对全压的关系为： hvi=Pti-Pi
式中： i －－i点的空气密度，Kg/m3；
v－－i点的空气流速，m/s。
Evi对外所呈现的动压hvi，其值相同。
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（3)动压的特点
a. 只有作定向流动的空气才具有动压，因此动 压具有方向性。 b. 动压总是大于零。垂直流动方向的作用面所 承受的动压最大（即流动方向上的动压真值）； 当作用面与流动方向有夹角时，其感受到的动 压值将小于动压真值。 c. 在同一流动断面上，由于风速分布的不均匀 性，各点的风速不相等，所以其动压值不等。 d. 某断面动压即为该断面平均风速计算值。
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抽出式通风的实质是使风机入口风流的能量降低，即入口风
流的绝对压力小于风机出口的压力。
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风流点压力间的关系
a 压入式通风 P0 b 抽出式通风
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Pat P0 Pa
hv h (+) at
ha(+)
hb(-) Pb hv
hbt(-)
Pbt
真空
压入式通风 抽出式通风 2013-9-23
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第2章
矿内风流的基本性质
Chapter2 Principles of Airflow Subsurface
本章的重点：
1、空气的物理参数----T、P、ρ ；
2、风流的能量与点压力----静压，静压能；动压、动 能；位能；全压；抽出式和压入式相对静压、相对全
压与动压的关系
本章的难点： 点压力之间的关系
１
１ dzi ２ ０
由E1=E2得： EPO1+P1=EPO2+P2 由于EPO2=0（2-2断面为基准面），EPO1=12.g.Z12， 所以：P2=EPO1+P1=12.g.Z12+P1
２ ０
说明：Ｉ、位能与静压能之间可以互相转化。
II、在矿井通风中把某点的静压和位能之和称之为势能。
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5 压力的两种测算基准（表示方法）
根据压力的测算基准不同，压力可分为：绝对 压力和相对压力。 A、绝对压力：以真空为测算零点（比较基准）而 测得的压力称之为绝对压力，用 P 表示。 B、相对压力： 以当时当地同标高的大气压力为 测算基准(零点)测得的压力称之为相对压力，即通 常所说的表压力，用 h 表示。
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例题
如 图 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。 (2) hti=hi+hvi=1000+150=1150Pa (3 Pti=P0i+hti=Pi+hvi=101332.32+1150=102482Pa 解：(1) Pi=P0i+hi=101332+1000=102332Pa a 压入式通风
p B p 3.48 1 0.378 T p

式中：P为大气压，ＰB为饱和水蒸汽压，单位：Pa； ψ 为相对湿度；Ｔ为空气绝对温度，T= t + 273 , K。
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湿空气密度经验计算公式
p 3 3.45 , kg / m T
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第2章 矿内风流的基本性质
C 风流的绝对压力（P）、相对压力（h）和与其对应的大气压（P0）三者之间的关系
如下式所示：h
=
P －
P0
a
P0 ha(+)
b
P0 Pa