《通风安全学》 第二章矿井空气流动基本理论 河南工程学院 安全工程学院
第二章第四章矿井空气流动基本理论 通风动力 《通 风 安 全 学》 第二章 矿井空气流动基本理论 河南工程学院 安全工程学院
上一章内容回顾 1.主要内容 矿井空气成分,矿井空气中主要成分的质量(浓度)标准、矿 井中有毒、有害气体的基本性质和危害性及安全浓度标准。矿井气 候条件平衡量指标(干球温度、湿球温度、等效温度、同感温度、 卡他度)。 2.解决的实际问题 (1)要保证作业人员健康,井下空气质量和数量的最低要求; (2)矿井空气中氧气(Q2),二氧化碳(C2)的浓度要求; (3)各种有害气体的危害性与最高允许浓度标准; (4)矿井气候条件衡量方法与指标,保证有一个舒适的作业环境
1.主要内容 矿井空气成分，矿井空气中主要成分的质量（浓度）标准、矿 井中有毒、有害气体的基本性质和危害性及安全浓度标准。矿井气 候条件平衡量指标（干球温度、湿球温度、等效温度、同感温度、 卡他度）。 2.解决的实际问题 （1）要保证作业人员健康，井下空气质量和数量的最低要求； （2）矿井空气中氧气（O2），二氧化碳（CO2）的浓度要求； （3）各种有害气体的危害性与最高允许浓度标准； （4）矿井气候条件衡量方法与指标，保证有一个舒适的作业环境。 上一章内容回顾
本章主要内容 第一节空气的主要物理参数 第二节风流的能量与压力 第三节矿井通风中的能量方程 第四节能量方程在矿井通风中的应用
第一节 空气的主要物理参数 第二节 风流的能量与压力 第三节 矿井通风中的能量方程 第四节 能量方程在矿井通风中的应用 本章主要内容
本章重点难点 重点: >空气的物理参数—T、P、9、μ、p; >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; >能量方程—连续性方程、单位质量能量方程、单位体积 能量方程; >能量方程在矿井中的应用—边界条件、压力坡度图。 难点: >点压力之间的关系 >能量方程及其在矿井中的应用
重点： ➢ 空气的物理参数----T、P、 、μ、ρ； ➢ 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； ➢ 能量方程----连续性方程、单位质量能量方程、单位体积 能量方程； ➢ 能量方程在矿井中的应用----边界条件、压力坡度图。 难点： ➢ 点压力之间的关系 ➢ 能量方程及其在矿井中的应用 本章重点难点
思考题 1、一年中冬季还是夏季大气压力大?一天中那个时间大气压力最 2、温度与压力相同时,千空气密度大还是湿空气密度大? 3、为什么位能不能用仪表直接测量? 4、测定风流点压力时,水柱计放置位置对测值有影响吗? 5、为什么会在正压通风会出现相对静压为负值的区段? 6、风机全压主要是来克服哪些能量的? 7、为什么抽出式风机要加扩展器?
1、一年中冬季还是夏季大气压力大？一天中那个时间大气压力最 小？ 2、温度与压力相同时，干空气密度大还是湿空气密度大？ 3、为什么位能不能用仪表直接测量？ 4、测定风流点压力时，水柱计放置位置对测值有影响吗？ 5、为什么会在正压通风会出现相对静压为负值的区段？ 6、风机全压主要是来克服哪些能量的？ 7、为什么抽出式风机要加扩展器？ 思考题
需掌握知识点 矿井空气沿井巷流动过程中宏观力学参数的变化规律 以及能量的转换关系。 >介绍空气的主要物理参数、性质,讨论空气在流动过 程中所具有的能量(压力)及其能量的变化。 根据热力学第一定律和能量守恒及转换定律,结合矿 井风流流动的特点,推导了矿井空气流动过程中的能 量方程。 >能量方程在矿井通风中的应用
➢ 矿井空气沿井巷流动过程中宏观力学参数的变化规律 以及能量的转换关系。 ➢ 介绍空气的主要物理参数、性质，讨论空气在流动过 程中所具有的能量（压力）及其能量的变化。 ➢ 根据热力学第一定律和能量守恒及转换定律，结合矿 井风流流动的特点，推导了矿井空气流动过程中的能 量方程。 ➢ 能量方程在矿井通风中的应用。 需掌握知识点
第一节空气的主要物理参数 、温度 温度是描述物体冷热状态的物理量。测量温度的标尺简称温标。矿井表 示气候条件的主要参数之 国际单位为:热力学温标,其单位为K( kelvin),用符号T来表示,单位为 K,热力学温标规定纯水三相态点温度(气、液、固三相平衡态时的温度)为 基本定点,定y 常用的摄夏 温 摄氏温标白 系为: T=273.15+t 冬 温度是矿扌 井采掘工 作面的空气温居 进风路线 播作 回风路线
一、温度 温度是描述物体冷热状态的物理量。测量温度的标尺简称温标。矿井表 示气候条件的主要参数之一。 国际单位为：热力学温标，其单位为K(kelvin),用符号T来表示，单位为 K，热力学温标规定纯水三相态点温度（气、液、固三相平衡态时的温度）为 基本定点，定义为273.15K。 常用的摄氏温标为实用温标，用符号t表示，单位为摄氏度℃。 摄氏温标的每1℃与热力学温标的每1K完全相同，它们之间的关系为： T=273.15+t 温度是矿井表征气候条件的主要参数，《规程》规定：生产矿井采掘工 作面的空气温度不得超过26℃，机电硐室的空气温度不得超过30℃。 第一节 空气的主要物理参数
第一节空气的主要物理参数 二、压力(压强) 在矿井通风学中,习惯把压强称为压力。 大气压力:地球表面一层很厚的空气层对地面所形成的压力。其大小 取决于重力场中位置(相对高度),空气相对温度、湿度(相对湿度)和 气体成分等参数。 空气的压力也称为空气的静压,用符号P表示。它是空气分子热运动对 器壁碰撞的宏观表现。计算公式为:P=2/3n(1/2m2) 气体的静压力是单位体积内气体分子不规则热运动总动能的2/3转化为 能对外做功的机械能的宏观表现,故压力的大小表示单位体积气体的压能 的数量,这是气体所具有的普遍的物理性质,其大小可以用仪器来测量, 空盒气压计、水银气压计、水柱计、精密气压计等可以用来测量压力
二、压力（压强） 在矿井通风学中，习惯把压强称为压力。 大气压力：地球表面一层很厚的空气层对地面所形成的压力。其大小 取决于重力场中位置（相对高度），空气相对温度、湿度（相对湿度）和 气体成分等参数。 空气的压力也称为空气的静压，用符号P表示。它是空气分子热运动对 器壁碰撞的宏观表现。 计算公式为：P=2/3n(1/2mv2) 气体的静压力是单位体积内气体分子不规则热运动总动能的2/3转化为 能对外做功的机械能的宏观表现，故压力的大小表示单位体积气体的压能 的数量，这是气体所具有的普遍的物理性质，其大小可以用仪器来测量， 空盒气压计、水银气压计、水柱计、精密气压计等可以用来测量压力。 第一节 空气的主要物理参数
第一节空气的主要物理参数 由于重力的影响,空气的密度与压力均随着离地表的高度而减小。大气 层的存在和大气压力随高度而变化的规律是分子热运动和地球引力作用两者 协调的结果。 在物理学中,单位体积气体的分子数n,在重力场中随高度分布的规律 用波尔兹曼公式表示: n=no exp( pgz RoT n。海平面(z=0)单位体积的分子数; u一—空气的摩尔质量,28.97kg/kmo; Z一—海拔高度,m; T—一空气温度,T=273.15+,K; g一重力加速度,9.80665m/s2; R—通用气体常数(摩尔气体恒量),8.314J/(m1);
由于重力的影响，空气的密度与压力均随着离地表的高度而减小。大气 层的存在和大气压力随高度而变化的规律是分子热运动和地球引力作用两者 协调的结果。 在物理学中，单位体积气体的分子数n，在重力场中随高度分布的规律 用波尔兹曼公式表示： no---海平面（z=o）单位体积的分子数； μ---空气的摩尔质量，28.97kg/kmol； Z----海拔高度，m； T---空气温度，T=273.15+t，K； g---重力加速度，9.80665m/s2； RO---通用气体常数（摩尔气体恒量），8.314 J/(mol·K)； o exp( ) o gz n n R T = − 第一节 空气的主要物理参数
第一节空气的主要物理参数 大气压力随高度的变化规律如下 P=Poexp Hgz roT 不同标高处的空气压力比值 标高z/m+1000 0 1000 p/po 0.888 1.0 1.126 实际上各地的大气压力还和地表气象因素有关,一年四季,甚至 昼夜内都有明显的变化。例如:淮南一昼夜內气压变化一般为270~ 400Pa有时可达1300Pa,一年中大气压变化可高达4000~5300Pa。 般来讲,在同一水平面,不大的范围内,可以认为空气压力是 相同的
大气压力随高度的变化规律如下 O exp( ) O gz P P R T = − 不同标高处的空气压力比值 标高z/m +1000 ±0 -1000 p/po 0.888 1.0 1.126 实际上各地的大气压力还和地表气象因素有关，一年四季，甚至 一昼夜内都有明显的变化。例如：淮南一昼夜内气压变化一般为270～ 400Pa有时可达1300Pa，一年中大气压变化可高达4000～5300Pa。 一般来讲，在同一水平面，不大的范围内，可以认为空气压力是 相同的。 第一节 空气的主要物理参数