矿内空气动力学基础1ppt课件

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1、 平安工程学院平安工程学院中国矿业大学多媒体教学课件第第2章章 矿内空气动力学根底矿内空气动力学根底中国矿业大学多媒体教学课件上一章内容上一章内容 第第1章章 矿内空气矿内空气 1.1 矿内空气成分及其根本性质矿内空气成分及其根本性质 1.2 矿内空气的主要物理参数矿内空气的主要物理参数 1.3 矿井气候矿井气候上一章内容上一章内容3、矿井的气候条件温度、湿度，风速、矿井的气候条件温度、湿度，风速第第2章章 矿内空气动力学根底矿内空气动力学根底 根据能量平衡及转换定律，结合矿井风流根据能量平衡及转换定律，结合矿井风流的特点，分析矿井风流任一断面上的机械能和的特点，分析矿井风流任一断面上的机械能

2、和风流沿井巷运动的能量变化规律及其运用，为风流沿井巷运动的能量变化规律及其运用，为以后章节提供实际根底。以后章节提供实际根底。第第2章章 矿内空气动力学根底矿内空气动力学根底 2.1 流体的概念流体的概念 2.2 风流能量与能量方程风流能量与能量方程 2.3 风流压力及压力坡度风流压力及压力坡度 学习目的、重点与难点学习目的、重点与难点2.1 流体的概念流体的概念 流体是一种受任何微小剪切力作用时都能延续变形的流体是一种受任何微小剪切力作用时都能延续变形的物质。流体可分为液体和气体。物质。流体可分为液体和气体。气体的分子分布比液体分子相距大约气体的分子分布比液体分子相距大约103103倍。气体

3、的倍。气体的分子距很大，分子间的吸引力很小，总是充溢它所可分子距很大，分子间的吸引力很小，总是充溢它所可以到达的全部空间。以到达的全部空间。液体的分子距较小，分子间的吸引力较大，液体的流液体的分子距较小，分子间的吸引力较大，液体的流动性不如气体。动性不如气体。此外，一定质量的液体具有一定的体积，并取容器的此外，一定质量的液体具有一定的体积，并取容器的外形，但不像气体那样可以充溢全部空间。外形，但不像气体那样可以充溢全部空间。流体具有流动性，两层流体以一定速度作相对运动时，在两层的交界面上就要产生内摩擦力，这种内摩擦力妨碍各层的流动。流体中的内摩擦力又叫粘滞力，决议它的要素很复杂，因此就呵斥了研

4、讨液体运动时的很大困难，为简化问题，假定在流体运动中并无内摩擦力的存在。普通来说，流体是可以紧缩的，当压力改动时其体积就要改动，因此密度也随之必变。这也添加了研讨问题时的复杂性，为此，又假定流体是不可紧缩的。既没有内摩擦又没有紧缩性的流体，叫做理想流体。真实流体都是有粘性的，在研讨过程中，首先以理想流体替代真实流体，以便明晰提示流体主要运动特性；然后，再根据需求思索粘性的影响。因此，理想流体是为便于处理实践问题对真实流体作的一种笼统。2.2 风流能量与能量方程风流能量与能量方程 2.2.1 风流能量风流能量 2.2.2 不可紧缩流体的能量方程不可紧缩流体的能量方程 2.2.3 可紧缩风流能量方

5、程可紧缩风流能量方程 2.2.4 关于能量方程运用的几点阐明关于能量方程运用的几点阐明2.2 风流能量与能量方程风流能量与能量方程 2.2.1 风流能量风流能量 矿井通风是典型的稳定流，风流沿着一维的巷道延续矿井通风是典型的稳定流，风流沿着一维的巷道延续的流动。在这个流动中涉及到了能量的转移和耗费。的流动。在这个流动中涉及到了能量的转移和耗费。能量的改动是我们计算风量和通风压力等通风工程中能量的改动是我们计算风量和通风压力等通风工程中重要参数的根底。重要参数的根底。在井巷中，任一断面上的能量机械能都由位能、在井巷中，任一断面上的能量机械能都由位能、压能和动能三部分组成。压能和动能三部分组成。假

6、设从风流中任取一质量为假设从风流中任取一质量为m，速度为，速度为u，相对高度，相对高度为为Z，大气压为，大气压为P的控制体。如今用外力对该控制体的控制体。如今用外力对该控制体做多少功来衡量这三种机械能的大小。做多少功来衡量这三种机械能的大小。2.2.1 风流能量风流能量 1 1、位能势能、位能势能 物体在地球重力场中因受地球引力的作用，由于相对物体在地球重力场中因受地球引力的作用，由于相对位置不同而具有的一种能量叫重力位能，简称位能，位置不同而具有的一种能量叫重力位能，简称位能，用用Ep0Ep0表示。表示。当向上挪动到高于基点当向上挪动到高于基点 Z Zm m时，做的功为时，做的功为 ，J J

7、 这就给出了物体在这就给出了物体在Z Z高度上的位能。高度上的位能。0PWEmgZ2.2.1 风流能量风流能量 2、静压能流动功、静压能流动功 由分子热运动产生的分子动能的一部分转化过来的能由分子热运动产生的分子动能的一部分转化过来的能量，并且可以对外做功的机械能叫静压能，量，并且可以对外做功的机械能叫静压能，(Ep)。如以下图所示，有一两端开口的程度管道，断面积为如以下图所示，有一两端开口的程度管道，断面积为A，在其中放入体积为，在其中放入体积为V，质量为，质量为m的单元流体的单元流体,使其使其从左向右流动，即使不思索磨擦阻力，由于管道中存从左向右流动，即使不思索磨擦阻力，由于管道中存在压力

8、在压力P，单元体的运动就会有阻力，因此必需施加，单元体的运动就会有阻力，因此必需施加一个力一个力F抑制这个阻力，单元体才会运动。抑制这个阻力，单元体才会运动。当该力使单元体挪动一段间隔当该力使单元体挪动一段间隔s后，就做了功。后，就做了功。2、静压能流动功、静压能流动功 为平衡管道内的压力，施加的力为为平衡管道内的压力，施加的力为 F=PA，N 做的功为做的功为 ，J 又又AS是流体的体积是流体的体积V，所以，所以 根据密度的定义根据密度的定义 =m/V 或者或者 V=m/那么对该单元体做的流动功为那么对该单元体做的流动功为 或者或者 ，J/kg 2-7 当流体在管道中延续流动时，压力就必需对

9、流体延续当流体在管道中延续流动时，压力就必需对流体延续做功做功,此时的压力就称为压能，所做的功为流动功。此时的压力就称为压能，所做的功为流动功。上式就是单位质量流体的静压能表达式。上式就是单位质量流体的静压能表达式。pWEPASpWEPVpWEPmpWEP2.2.1 风流能量风流能量 3 3、动能、动能 当空气流动时，除了位能和静压能外，还有空当空气流动时，除了位能和静压能外，还有空气定向运动的动能，用气定向运动的动能，用 表示。假设我们表示。假设我们对一个质量为对一个质量为m m的物体施加大小为的物体施加大小为F F的外力，使的外力，使其从静止以加速度其从静止以加速度a a做匀加速运动，在做

10、匀加速运动，在t t时辰速时辰速度到达度到达u u，外力对其做的功为：，外力对其做的功为：这就是质量为这就是质量为 m m 的物体所具有的动能的物体所具有的动能vE222vmuumuWEtt 2.2 风流能量与能量方程风流能量与能量方程 2.2.2 不可紧缩流体的能量方程不可紧缩流体的能量方程 能量方程表达了空气在流动过程中的压能、动能量方程表达了空气在流动过程中的压能、动能和位能的变化规律，是能量守恒的转换定律能和位能的变化规律，是能量守恒的转换定律在矿井通风中的运用。在矿井通风中的运用。假设空气不可紧缩，那么在井下巷道内流动空假设空气不可紧缩，那么在井下巷道内流动空气的恣意断面，它的总能量

11、都等于动能、位能气的恣意断面，它的总能量都等于动能、位能和静压能之和。和静压能之和。现有空气在一巷道内流动，思索到在恣意两点间的能量变化，如下图。内能的变化是非常小的，忽略不计，又由于外加的机械能通常单独思索，撇开这些要素，在图中1点的总能量等于2点的总能量与12之间损失的能量之和，假设用U1和U2分别表示1点和2点的总能量，h1-2表示1点到2点的能量损失，那么有下式：121 2UUh2.2 风流能量与能量方程风流能量与能量方程 又 ，所以可以得出：2-2-1 假设我们以为空气是不可紧缩的，此时有：所以2-2-1式变为：2-2-2 这里的 是 动能，Zg是位能，是流动功静压能，h1-2是能量

12、损失。假设在方程两边同乘以，那么2-2-2式变为：这就是不可紧缩单位质量流体常规的伯努力方程表达式。121 2UUh2111112uPUZ g2222222uPUZ g221122121 21222uPuPZ gZ gh12221212121 22uuPPZZgh22uP221 21212122hPPuugZZ单位体积24单位质量2.2 风流能量与能量方程风流能量与能量方程 关于能量方程运用的几点阐明关于能量方程运用的几点阐明 从能量方程的推导过程可知，方程是在一定的条件下从能量方程的推导过程可知，方程是在一定的条件下导出的，并对它做了适当的简化。因此，在运用能量导出的，并对它做了适当的简化。

13、因此，在运用能量方程时应根据矿井的实践条件，正确了解能量方程中方程时应根据矿井的实践条件，正确了解能量方程中各参数的物理意义，灵敏运用。各参数的物理意义，灵敏运用。(1)(1)能量方程的意义是，表示能量方程的意义是，表示1 kg(1 kg(或或1 m3)1 m3)空气由空气由1 1断面流向断面流向2 2断面的过程中所耗费的能量断面的过程中所耗费的能量(通风阻力通风阻力)等等于流经于流经1 1、2 2断面间空气总机械能断面间空气总机械能(静压能、动压能和静压能、动压能和位能位能)的变化量。的变化量。(2)(2)风流流动必需是稳定流，即断面上的参数不随时风流流动必需是稳定流，即断面上的参数不随时间

14、的变化而变化；所研讨的始、末断面要选在缓变流间的变化而变化；所研讨的始、末断面要选在缓变流场上。场上。(3)(3)风流总是从总能量风流总是从总能量(机械能机械能)大的地方流向总能量大的地方流向总能量小的地方。在判别风流方向时，运用始末两断面上的小的地方。在判别风流方向时，运用始末两断面上的总能量来进展，而不能只看其中的某一项。如不知风总能量来进展，而不能只看其中的某一项。如不知风流方向，列能量方程时，应先假设风流方向，假设计流方向，列能量方程时，应先假设风流方向，假设计算出的能量损失算出的能量损失(通风阻力通风阻力)为正，阐明风流方向假设为正，阐明风流方向假设正确；假设为负，那么风流方向假设错

15、误。正确；假设为负，那么风流方向假设错误。(4)(4)正确选择基准面。正确选择基准面。(5)(5)在始、末断面间有压源时，压源的作用方向与风在始、末断面间有压源时，压源的作用方向与风流的方向一致，压源为正，阐明压源对风流做功；假流的方向一致，压源为正，阐明压源对风流做功；假设两者方向相反，压源为负，那么压源成为通风阻力。设两者方向相反，压源为负，那么压源成为通风阻力。(6)单位质量或单位体积流量的能量方程只适用1、2断面间流量不变的条件，对于流动过程中有流量变化的情况，应按总能量的守恒与转换定律列方程。如图2-2-3所示的情况，当 时：(7)运用能量方程时要留意各项单位的一致性。2111111

16、22322222233333212313222mmmmmRRvQZ gPvvQZ gPmQZ gPQhQh123QQQ2.3 风流压力及压力坡度风流压力及压力坡度 2.3.1 压力的根本概念压力的根本概念 2.3.2 风流点压力及其相互关系风流点压力及其相互关系 2.3.3 压力坡度压力坡度 2.3.1 压力的根本概念压力的根本概念 空气遭到重力作用空气遭到重力作用,而且空气能流动而且空气能流动,因此空气内因此空气内部向各个方向都有压强单位面积上的压力部向各个方向都有压强单位面积上的压力,这个压强在矿井通风中习惯称为压力，也称为这个压强在矿井通风中习惯称为压力，也称为静压，用符号静压，用符号P

17、表示。表示。它是空气分子热运动对器壁碰撞的宏观表现。它是空气分子热运动对器壁碰撞的宏观表现。其大小取决于在重力场中的位置其大小取决于在重力场中的位置(相对高度相对高度)、空、空气温度、湿度气温度、湿度(相对湿度相对湿度)和气体成分等参数。和气体成分等参数。由于无数个空气分子作无规那么的热运动，不断地与由于无数个空气分子作无规那么的热运动，不断地与器壁器壁(或井壁或巷道壁或井壁或巷道壁)相碰撞，平均起来对任何方向相碰撞，平均起来对任何方向的撞击次数是相等的，故器壁各面上所受的压力也是的撞击次数是相等的，故器壁各面上所受的压力也是相等的，即各向同值。相等的，即各向同值。根据上面的分析，空气的压力可

18、用下式表示：根据上面的分析，空气的压力可用下式表示：式中式中 n单位体积内的空气分子数；单位体积内的空气分子数；分子平移运动的平均动能。分子平移运动的平均动能。上式论述了气体压力的本质。上式论述了气体压力的本质。22132Pnmv212mv 空气压力大小就表示单位体积空气所具有的机械能量的大小。空气压力大小就表示单位体积空气所具有的机械能量的大小。空气压力的大小可以用仪表测定。空气压力的大小可以用仪表测定。压力的单位为压力的单位为Pa(帕斯卡，帕斯卡，1 Pa1 N/m2)。在地球引力场中的大气由于受分子热运动和地球重力场引力在地球引力场中的大气由于受分子热运动和地球重力场引力的综协作用，空气

19、的压力在不同标高处其大小是不同的；也的综协作用，空气的压力在不同标高处其大小是不同的；也就是说空气压力还是位置的函数，它服从玻耳兹曼分布规律：就是说空气压力还是位置的函数，它服从玻耳兹曼分布规律：见见P26 (式中，式中，为空气的摩尔质量，为空气的摩尔质量，28.97 kg/kmol；g为重力加速为重力加速度，度，m/s2；z为海拔高度，为海拔高度，m，海平面以上为正，反之为负；，海平面以上为正，反之为负；R0为通用气体常数；为通用气体常数；T为空气的绝对温度，为空气的绝对温度，K；P0为海平面处为海平面处的大气压，的大气压，Pa)。00expgzPPR T 2.3.2 风流点压力及其相互关系

20、风流点压力及其相互关系 1、风流点压力、风流点压力 风流的点压力是指在井巷和通风管道风流中某个点的风流的点压力是指在井巷和通风管道风流中某个点的压力，就其构成的特征来说，可分为静压、动压和全压力，就其构成的特征来说，可分为静压、动压和全压压(风流中某一点的静压和动压之和称为全压风流中某一点的静压和动压之和称为全压)。根据压力的两种计算基准，某点根据压力的两种计算基准，某点i的静压又分为绝对的静压又分为绝对静压静压(Pi)和相对静压和相对静压hi 同理，全压也可分绝对全压同理，全压也可分绝对全压(Pti)和相对全压和相对全压hti。在图在图2-3-1的通风管道中，的通风管道中，a图为压入式通风，

21、在压入式通风时，图为压入式通风，在压入式通风时，风筒中任一点风筒中任一点i的相对全压恒为正值，所以称之为正压通风的相对全压恒为正值，所以称之为正压通风 b图为抽出式通风，在抽出式通风时，除风筒的风流入口断面图为抽出式通风，在抽出式通风时，除风筒的风流入口断面的相对全压为零外，风筒内任一点的相对全压为零外，风筒内任一点i的相对全压恒为负值，故的相对全压恒为负值，故又称为负压通风。又称为负压通风。在风筒中，断面上的风速分布是不均匀的，普通中心风速大，在风筒中，断面上的风速分布是不均匀的，普通中心风速大，随距中心间隔增大而减小。因此，在断面上相对全压是变化随距中心间隔增大而减小。因此，在断面上相对全

22、压是变化的。的。无论是压入式还是抽出式，其绝对全压均可用下式表示：2-3-2式中 Pti风流中i点的绝对全压，Pa；Pi风流中i点的绝对静压，Pa；hvi风流中i点动压，Pa。由于hvi 0，故由2-3-2可得，风流中任一点无论是压入式还是抽出式的绝对全压恒大于其绝对静压：2-3-3风流中任一点的相对全压为：2-3-4式中 P0i当时当地与风道中i点同标高的大气压，Pa。在压入式风道中 在抽出式风道中 tviiiPPhtiiPPvtiioihPP0tiiPPtt0iioihPP0tiiPPtt0iioihPP 由此可见，风流中任一点的相对全压有正负之分，它由此可见，风流中任一点的相对全压有正负

23、之分，它与通风方式有关。与通风方式有关。而对于风流中任一点的相对静压，其正负不仅与通风而对于风流中任一点的相对静压，其正负不仅与通风方式有关，还与风流流经的管道断面变化有关。方式有关，还与风流流经的管道断面变化有关。在抽出式通风中其相对静压总是小于零在抽出式通风中其相对静压总是小于零(负值负值)；在压入式通风中，普通情况下，其相对静压是大于零在压入式通风中，普通情况下，其相对静压是大于零(正值正值)，但在一些特殊的地点其相对静压能够出现小，但在一些特殊的地点其相对静压能够出现小于零于零(负值负值)的情况，如在通风机出口的分散器中的相的情况，如在通风机出口的分散器中的相对静压普通应为负值，对此在

24、学习中应给予留意。对静压普通应为负值，对此在学习中应给予留意。2、风流点压力的测定、风流点压力的测定 测定风流点压力的常用仪器是压差计和皮托管。测定风流点压力的常用仪器是压差计和皮托管。压差计是度量压力差或相对压力的仪器。在矿井压差计是度量压力差或相对压力的仪器。在矿井通风中测定较大压差时，常用通风中测定较大压差时，常用U型水柱计；测值较小型水柱计；测值较小或要求测定精度较高时，那么用各种倾斜压差计或补或要求测定精度较高时，那么用各种倾斜压差计或补偿式微压计；如今，一些先进的电子微压计正在进入偿式微压计；如今，一些先进的电子微压计正在进入通风测定中。通风测定中。皮托管是一种测压管，它是接受和传

25、送压力的工具。皮托管是一种测压管，它是接受和传送压力的工具。它由两个同心管普通为圆形组成，其构造如图它由两个同心管普通为圆形组成，其构造如图2-3-2所示。尖端孔口所示。尖端孔口a与标着十号的接头相通，侧与标着十号的接头相通，侧壁小孔壁小孔b与标着一号的接头相通。与标着一号的接头相通。下面以图下面以图2-3-3所示的抽出式通风风筒中所示的抽出式通风风筒中i点的相对静点的相对静压测定为例，阐明风流点压力的测定原理。压测定为例，阐明风流点压力的测定原理。其测定的布置如图其测定的布置如图2-3-3所示，皮托管的一接头所示，皮托管的一接头用胶皮管连在用胶皮管连在U型水柱计上，水柱计的压差为型水柱计上，

26、水柱计的压差为h。以。以水柱计的等压面水柱计的等压面0-0为基准面。设为基准面。设i点至基准面的高度点至基准面的高度为为z，胶皮管内的空气平均密度为，胶皮管外的空气，胶皮管内的空气平均密度为，胶皮管外的空气平均密度为；与平均密度为；与i点同标高的大气压。点同标高的大气压。那么水柱计等压面那么水柱计等压面0-0两侧的受力分别为：两侧的受力分别为：水柱计左边等压面上遭到的力：水柱计左边等压面上遭到的力：水柱计右边等压面上遭到的力：水柱计右边等压面上遭到的力：由等压面的定义得：由等压面的定义得：设设 ，且忽略，且忽略 这一微小量，经整理得：这一微小量，经整理得：由此可见，这样测定的由此可见，这样测定

27、的h值就是值就是i点的相对静压。试问在测定中，点的相对静压。试问在测定中，水柱计的放置位置能否对测值水柱计的放置位置能否对测值h有影响，请思索。有影响，请思索。0mPgzimPg zhh0mimPgzPg zhhmmmgh0ihPP 3、风流点压力的相互关系、风流点压力的相互关系 由上面讨论可知，风流中任一点由上面讨论可知，风流中任一点i的动压、绝对静压和绝对全的动压、绝对静压和绝对全压的关系为：压的关系为：2-3-5 hti、hi和和hvi三者之间的关系为：三者之间的关系为：2-3-6 由式由式2-3-5可知。无论是压入式还是抽出式通风，任一点可知。无论是压入式还是抽出式通风，任一点风流的相

28、对全压总是等于相对静压与动压的代数和。风流的相对全压总是等于相对静压与动压的代数和。对于抽出式通风，式对于抽出式通风，式2-3-5可以写成：可以写成：2-3-7 在实践运用中，习惯取、的绝对值，那么：在实践运用中，习惯取、的绝对值，那么：；2-3-8vitiihPPtiivihhhtiivihhh负负tiivihhhtiihh 全压 =静压 +动压 相对全压=相对静压+动压 绝对全压=绝对静压+动压 绝对静压=相对静压+大气压tviiiPPhtvhhiiih0iiPhP 图图2-3-4清楚地表示出不同通风方式时，风流中某点各种压力清楚地表示出不同通风方式时，风流中某点各种压力之间的相互关系。之

29、间的相互关系。例例 如图如图2-3-1中压入式通风风筒中某点中压入式通风风筒中某点i的的hi1000 Pa，hvi150 Pa，风筒外与，风筒外与i点同标高的点同标高的P0i=101332 Pa，求：，求：1i点的绝对静压点的绝对静压Pi；2i点的相对全压点的相对全压hti；3i点的绝对全压点的绝对全压Pti。解解 1 Pa 2 Pa 3 Pa0101332 1000102332iiiPPh1000 1501150tiivihhh0102332 150102482tiitiiviPPhPh 例例 如图如图2-3-1中抽出式通风风筒中某点中抽出式通风风筒中某点i的的hi1000 Pa，hvi15

30、0 Pa，风筒外与，风筒外与i点同标高的点同标高的P0i=101332 Pa，求：，求：1i点的绝对静压点的绝对静压Pi；2i点的相对全压点的相对全压hti；3i点的绝对全压点的绝对全压Pti。解解 1 Pa 2 Pa 3 Pa0101332 1000100332iiiPPh1000 150850tiivihhh0101332850100482tiitiPPh2.3 风流压力及压力坡度风流压力及压力坡度 2.3.3 压力坡度压力坡度 通风压力坡度线是对能量方程的图形描画。从图形上通风压力坡度线是对能量方程的图形描画。从图形上比较直观地反映了空气在流动过程中压力沿程的变化比较直观地反映了空气在流

31、动过程中压力沿程的变化规律、通风压力和通风阻力之间的相互关系以及相互规律、通风压力和通风阻力之间的相互关系以及相互转换。正确了解和掌握通风压力坡度线，将有助于加转换。正确了解和掌握通风压力坡度线，将有助于加深对能量方程的了解。通风压力坡度线是通风管理和深对能量方程的了解。通风压力坡度线是通风管理和均压防灭火的有力工具。均压防灭火的有力工具。2.3.3 压力坡度压力坡度 1、压入式通风系统、压入式通风系统 某压入式通风系统如图某压入式通风系统如图2-3-5所示。所示。由能量方程得：由能量方程得：2-3-9 式中式中 Hs=P1-P2为通风机在风硐中所呵斥的相对静压，为通风机在风硐中所呵斥的相对静

32、压，P0为地表大气压，为地表大气压，Pa；HN自然风压，自然风压，Pa 由于通风机入口外由于通风机入口外P0，其风速等于，其风速等于0，当忽略这段巷道的阻力，当忽略这段巷道的阻力不计时，其能量方程式为：不计时，其能量方程式为：2-3-10 Hf通风机全压，通风机全压，Pa。2)2(22221211vhHvH、Ns2211vHHsf 通风机的全压等于通风机在风硐中所呵斥的静压即为通风通风机的全压等于通风机在风硐中所呵斥的静压即为通风机的静压与动压之和。将式机的静压与动压之和。将式2-3-10代入式代入式2-3-9得：得：此式阐明，通风机全压与自然风压共同作用，抑制了矿井阻此式阐明，通风机全压与自

33、然风压共同作用，抑制了矿井阻力，并在出风井口呵斥动压损失。通风机压力与矿井阻力的力，并在出风井口呵斥动压损失。通风机压力与矿井阻力的关系，压力坡度如图关系，压力坡度如图2-3-7所示。所示。222221vhHH、Nf2、抽出式通风系统、抽出式通风系统某抽出式通风系统如图某抽出式通风系统如图2-3-8所示。所示。对对1、2两断面列能量方程得：两断面列能量方程得：2-3-12此式阐明，抽出式通风时，通风机在风硐中所呵斥的静压绝对值与自此式阐明，抽出式通风时，通风机在风硐中所呵斥的静压绝对值与自然风压共同作用，抑制矿井通风阻力，并在风硐中呵斥动压损失。为了分然风压共同作用，抑制矿井通风阻力，并在风硐

34、中呵斥动压损失。为了分析通风机全压与通风阻力的关系，需求列出由通风机入口析通风机全压与通风阻力的关系，需求列出由通风机入口2到分散塔出口到分散塔出口3的能量方程式。的能量方程式。2-3-13将将2-3-12、2-3-13两式合并，可得：两式合并，可得：2-3-14 222221vhHH、Ns22222233vvHHsf223321vhHH、Nf 此式阐明，抽出式通风机的全压与自然风压共同作用，抑制矿井通风阻力，并在通风机分散塔出口，呵斥动压损失。在通风技术上，利用良好的分散器，降低通风机出口的动压损失，对提高通风机的效率很有实践意义。当不思索自然风压时，在通风机的全压中，用于抑制矿井阻力h1、

35、2那一部分，常称为通风机有效静压，以Hs表示。223321vhHH、Nf 当不思索自然风压时，在通风机的全压中，用于抑制矿井阻当不思索自然风压时，在通风机的全压中，用于抑制矿井阻力力h1、2那一部分，常称为通风机有效静压，以那一部分，常称为通风机有效静压，以Hs表示。表示。上式阐明，在抽出式通风时，通风机的有效静压，等于通风上式阐明，在抽出式通风时，通风机的有效静压，等于通风机在风硐中所呵斥的静压与风硐中风流动压之差，或者等于机在风硐中所呵斥的静压与风硐中风流动压之差，或者等于通风机的全压与分散塔出口动压之差。抽出式通风时的压力通风机的全压与分散塔出口动压之差。抽出式通风时的压力分布如图分布如

36、图2-3-9所示。所示。抽出式通风系统压力坡度抽出式通风系统压力坡度2233vHHfs 3 3、抽压结合式通风系统、抽压结合式通风系统 当井下某采区通风阻力过大，辅助通风机安装在井下当井下某采区通风阻力过大，辅助通风机安装在井下时，在辅助通风机前后都有一段风路，通风机前段为时，在辅助通风机前后都有一段风路，通风机前段为抽出式，通风机出口端为压入式。为讨论问题简便，抽出式，通风机出口端为压入式。为讨论问题简便，不思索地面主通风机情况，如图不思索地面主通风机情况，如图2-3-102-3-10所示。所示。列出断面列出断面1、2的能量方程式：的能量方程式：由于由于 即通风机的全压等于通风机的静压。即通

37、风机的全压等于通风机的静压。列出断面列出断面a到通风机吸风口断面到通风机吸风口断面1之间的能量方程式：之间的能量方程式：式中式中 风流由风流由a断面流到断面流到1断面的通风阻力。断面的通风阻力。由于入风井口由于入风井口 所以得：所以得：2-3-16 22212222vvHHsfsfHHvvss此时则,21211112111222a、maaaaahgzvpgzvp1a、h0,01zva221111vgzpphaaaa、2-3-16 再列通风机出风口断面再列通风机出风口断面2到排风井口断面到排风井口断面b之间的能量方程式之间的能量方程式思索到思索到 2-3-17 将将2-3-16、2-3-17两式

38、相加，并知井口处地表大气两式相加，并知井口处地表大气压力，那么可得：压力，那么可得：式中式中 ,阐明，当通风机安装在井下时，全压与自然风压之和，用于阐明，当通风机安装在井下时，全压与自然风压之和，用于抑制入风侧与排风侧阻力之和，并在出风井口呵斥动压损失。抑制入风侧与排风侧阻力之和，并在出风井口呵斥动压损失。221111vgzpphaaaa、02zbmbbbb、bgzvvpph2222222222bbba、NfvhHH)(矿井自然风压gzgzHbmbamaN)(21矿井通风阻力、ba、ba、hhh通风机安装在井下时，其压力分布如图通风机安装在井下时，其压力分布如图2-11。综上所述，无论压入式、

39、抽出式或通风机安装在井下，综上所述，无论压入式、抽出式或通风机安装在井下，用于抑制矿井通风阻力和呵斥出风井口动压损失的通用于抑制矿井通风阻力和呵斥出风井口动压损失的通风动力，均为通风机的全压与自然风压之总和，在这风动力，均为通风机的全压与自然风压之总和，在这一点上是共同的。一点上是共同的。因此，不能以为，通风方式不同，或安装地点不同，因此，不能以为，通风方式不同，或安装地点不同，对通风机能量的有效利用，会产生多大的影响。值得对通风机能量的有效利用，会产生多大的影响。值得留意的是，无论何种通风方式，或安装地点有何不同，留意的是，无论何种通风方式，或安装地点有何不同，降低出风井口风流的动压损失，对

40、节省通风机的能量，降低出风井口风流的动压损失，对节省通风机的能量，都是非常必要的。都是非常必要的。小结小结 本章根据能量平衡及转换定律，结合矿井风流的特点，本章根据能量平衡及转换定律，结合矿井风流的特点，讨论了空气在流动过程中所具有的能量压力及其讨论了空气在流动过程中所具有的能量压力及其能量的变化。能量的变化。根据热力学第一定律和能量守恒及转换定律，结合矿根据热力学第一定律和能量守恒及转换定律，结合矿井风流流动的特点，分析矿井风流任一断面上的机械井风流流动的特点，分析矿井风流任一断面上的机械能和风流沿井巷运动的能量变化规律及其运用，为以能和风流沿井巷运动的能量变化规律及其运用，为以后章节提供实际根底。后章节提供实际根底。下一章内容下一章内容 第第3章章 矿井通风阻力矿井通风阻力 3.1 风流的流动形状风流的流动形状 3.2 摩擦阻力摩擦阻力 3.3 部分阻力部分阻力 3.4 通风阻力定律和特性通风阻力定律和特性 3.5 通风阻力丈量通风阻力丈量