礦井通風(fēng)與安全中國礦業(yè)大學(xué)礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!第二章礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!2.1流體的概念流體是一種受任何微小剪切力作用時都能連續(xù)變形的物質(zhì)。流體可分為液體和氣體。氣體的分子距很大，分子間的吸引力很小，因而，氣體極易變形和流動，總是充滿它所能夠達(dá)到的全部空間。液體的分子距較小，分子間的吸引力較大，因此流動性不如氣體。一定質(zhì)量的液體具有一定的體積，并取容器的形狀，但不能夠充滿全部空間。礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!一、壓力壓力（N/m2，Pa，J/m3

）

壓頭：如果將密度為

的某液體注入到一個斷面為A的垂直的管中，當(dāng)液體的高度為

h時，液體的體積為：

V=hAm32.2風(fēng)流壓力與能量礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!＋_點壓力：靜壓、全壓、速壓礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!二、風(fēng)流能量風(fēng)流任一斷面上能量（機(jī)械能）由三部分組成:熱能位能動能在通風(fēng)測量中以壓力的形式出現(xiàn)，這三部分能量分別表示為靜壓，位壓和動壓。礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!2、動能

對一個質(zhì)量為m靜止的物體，施加一個恒定的力F，在t時間內(nèi)加速到u，由于是勻加速，其平均速度為：

(0+u)/2=u/2m/s移動的距離為：L=(u/2)tm加速度為：a=△u/△t=u/tm/s2礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!3、位能(勢能)任何標(biāo)高都可用作位能的基點。在礦井中，不同的地點標(biāo)高不同，則位能不一樣。質(zhì)量為m的物體位于基點上，其勢能為0。當(dāng)對其施加一個能克服重力向上的力F，使其向上移動到高于基點Zm，力F做的功為：

Wd=FZ=Ep=mgZJ

Ep為物體在Z高度上的勢能。礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!若認(rèn)為流體不可壓縮，則密度不變，那么單位質(zhì)量流體的伯努利方程表達(dá)式為：礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!如圖所示的壓入式通風(fēng)系統(tǒng)，能量方程為：式中Hs=P1-P2——通風(fēng)機(jī)在風(fēng)硐中所造成的相對靜壓；Hn——自然風(fēng)壓，Pa

壓入式通風(fēng)的壓力分布礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!壓入式通風(fēng)的壓力坡度線壓入式通風(fēng)系統(tǒng)壓力坡度圖P0為地表大氣壓，Pa；礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!因此能量方程為：當(dāng)不考慮自然風(fēng)壓時，在通風(fēng)機(jī)的全壓中，用于克服礦井阻力h1、2那一部分，常稱為通風(fēng)機(jī)有效靜壓，以Hs′表示：上式說明，在抽出式通風(fēng)時，通風(fēng)機(jī)的有效靜壓，等于通風(fēng)機(jī)在風(fēng)硐中所造成的靜壓與風(fēng)硐中風(fēng)流動壓之差，或者等于通風(fēng)機(jī)的全壓與擴(kuò)散塔出口動壓之差。礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!如圖所示輔助通風(fēng)機(jī)安裝在井下，在輔助通風(fēng)機(jī)前后都有一段風(fēng)路，前段為抽出式，出口端為壓入式。通風(fēng)機(jī)安裝在井下時壓力分布斷面1、2的能量方程式：入風(fēng)井口斷面a到通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口斷面1之間的能量方程式:礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!通風(fēng)機(jī)安裝在井下時壓力坡度線抽壓結(jié)合式通風(fēng)系統(tǒng)壓力坡度圖礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!復(fù)習(xí)思考題2-1何謂空氣的靜壓，它是怎樣產(chǎn)生的？說明其物理意義和單位。2-2何謂空氣的重力位能？說明其物理意義和單位。2-3簡述絕對壓力和相對壓力的概念。為什么在正壓通風(fēng)中斷面上某點的相對全壓大于相對靜壓，而在負(fù)壓通風(fēng)中斷面某點的相對全壓小于相對靜壓？2-4試述能量方程中各項的物理意義。2-5分別敘述在單位質(zhì)量和單位體積流體能量方程中，風(fēng)流的狀態(tài)變化過程是怎樣反映的？礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!流體具有流動性，兩層流體以一定速度作相對運(yùn)動時，在兩層的交界面上就要產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，又叫粘滯力。一般來說，流體是可以壓縮的，當(dāng)壓力改變時其體積就要改變，因而密度也隨之必變。既沒有內(nèi)摩擦又沒有壓縮性的流體，叫做理想流體。理想流體礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!根據(jù)密度的定義，這時液體的質(zhì)量為：

mass=V=hAkg液體的重力為：F=hAgN根據(jù)壓力的定義,有P=F/A=ghN/m2orPa

因此，如果液體的密度已知，h就可代表壓力礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!相對壓力、絕對壓力、大氣壓力絕對壓力相對壓力大氣壓力礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!1、靜壓能（流動功

）如圖所示，有一兩端開口的水平管道，斷面為A，在其中放入一其體積為v質(zhì)量為m的單元流體，即使不考慮磨擦阻力，由于管道中存在壓力P，流體的運(yùn)動受阻，因此必須施加一個力F克服阻力。當(dāng)力F使流體移動一段距離后，就做了功。礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!施加的力為：

F=ma=mu/tN從靜止到速度為u，F(xiàn)做功為：

Wd=Ev=FL=(mu/t)(u/2)t=mu2/2J

Ev就是質(zhì)量為

m

的流體所具有的動能.礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!2.3能量方程（伯努力方程）截面1能量U1＝截面2能量U2+損失h1-2礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!2.4壓力坡度線通風(fēng)壓力坡度線是對能量方程的圖形描述，反映空氣在流動過程中壓力沿程的變化規(guī)律、通風(fēng)壓力呵通風(fēng)阻力之間的相互關(guān)系和相互轉(zhuǎn)換。通風(fēng)壓力坡度線是通風(fēng)管理和均壓防滅火的有力工具。礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!由于通風(fēng)機(jī)入口外P0，風(fēng)速等于0，忽略這段巷道的阻力不計時，其能量方程式為：

Hf——通風(fēng)機(jī)全壓，Pa。能量方程為：此式表明，通風(fēng)機(jī)全壓與自然風(fēng)壓共同作用，克服了礦井阻力，并在出風(fēng)井口造成動壓損失。礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!如圖所示的抽出式通風(fēng)系統(tǒng)，能量方程為：通風(fēng)機(jī)入口2到擴(kuò)散塔出口3的能量方程式：

抽出式通風(fēng)的壓力分布礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!抽出式通風(fēng)的壓力坡度線抽出式通風(fēng)系統(tǒng)壓力坡度圖礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!通風(fēng)機(jī)出風(fēng)口斷面2到排風(fēng)井口斷面b之間的能量方程式(1)、(2)相加有：其中，礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!由推導(dǎo)過程可知：無論壓入式、抽出式或通風(fēng)機(jī)安裝在井下，用于克服礦井通風(fēng)阻力和造成出風(fēng)井口動壓損失的通風(fēng)動力，均為通風(fēng)機(jī)的全壓與自然風(fēng)壓之總和。無論何種通風(fēng)方式或安裝地點有何不同，都有必要降低出風(fēng)井口風(fēng)流的動壓損失以節(jié)省通風(fēng)機(jī)能量。礦內(nèi)空氣動力學(xué)基礎(chǔ)共28頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!2-6在壓入式通風(fēng)的風(fēng)筒中，測得風(fēng)流中某點i的相對靜壓hsi＝600Pa，速壓hvi＝100Pa，已知風(fēng)筒外與i點同標(biāo)高處的壓力為100kPa。求：（1）i點的相對全壓、絕對全壓和絕對靜壓；（2）將上述壓力之間的關(guān)系作圖表示（壓力為縱坐標(biāo)軸，真空為0點）。2-7在抽出式通風(fēng)風(fēng)筒中，測得風(fēng)流中某點i的相對靜壓＝1000Pa，速壓＝150Pa，風(fēng)筒外與i點同標(biāo)高的氣壓p＝101332.32Pa，求：（