《通风安全学》 第三章井巷通风阻力 河南工程学院 安全工程学院
《通 风 安 全 学》 第三章 井巷通风阻力 河南工程学院 安全工程学院
上一章所讲的主要内容 空气的物理性质:温度、密度(比容)、重度 (重率)、湿度(绝对湿度、相对湿度、含湿量)、压 力(压强)、粘性、焓; 风流的点压力及其相互关系; 矿井通风能量方程(空气流动连续性方程、单位 质量流量能量方程、单位体积流量能量方程)及通风 能量(压力)坡度线
空气的物理性质：温度、密度（比容）、重度 (重率)、湿度(绝对湿度、相对湿度、含湿量)、压 力（压强）、粘性、焓； 风流的点压力及其相互关系； 矿井通风能量方程(空气流动连续性方程、单位 质量流量能量方程、单位体积流量能量方程)及通风 能量（压力）坡度线。 上一章所讲的主要内容
第三章井巷通风阻力 本章的主要内容 井巷断面的风速分布,摩擦阻力系数、摩 擦风阻及阻力计算,尼古拉兹实验,矿井局 部阻力系数、局部风阻与阻力,矿井总风阻 与等积孔、降低矿井通风阻力的措施
本章的主要内容： 井巷断面的风速分布，摩擦阻力系数、摩 擦风阻及阻力计算，尼古拉兹实验，矿井局 部阻力系数、局部风阻与阻力，矿井总风阻 与等积孔、降低矿井通风阻力的措施。 第三章 井巷通风阻力
第三章井巷通风阻力 第一节井巷断面上的风速分布 第二节摩擦风阻与阻力 第三节局部风阻与阻力 第四节矿井总风阻与矿井等积孔 第五节降低矿井通风阻力的措施
第一节 井巷断面上的风速分布 第二节 摩擦风阻与阻力 第三节 局部风阻与阻力 第四节 矿井总风阻与矿井等积孔 第五节 降低矿井通风阻力的措施 第三章 井巷通风阻力
第三章井巷通风阻力 当空气沿井巷运动时,由于风流的粘滞性和惯性 以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成通 风阻力,它是造成风流能量损失的原因。 井巷通风阻力可分为两类:摩擦阻力(也称为沿程 阻力)和局部阻力
当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯性 以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成通 风阻力，它是造成风流能量损失的原因。 井巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力(也称为沿程 阻力)和局部阻力。 第三章 井巷通风阻力
第一节井巷断面上风速分布 、风流流态 1、管道流 同一流体在同一管道中流动时,不同的流速,会形成不同的 流动状态。当流速较低时,流体质点互不混杂,沿着与管轴 平行的方向作层状运动,称为层流(或滞流)。当流速较大时, 流体质点的运动速度在大小和方向上都随时发生变化,成为 互相混杂的紊乱流动,称为紊流(或湍流)。 (1)雷诺数一Re Res ld 式中:平均流速ν、管道直径和流体的运动粘性系数,当空气温度为150℃C 时,其值为14.4×10m2/s
一、风流流态 1、管道流 同一流体在同一管道中流动时，不同的流速，会形成不同的 流动状态。当流速较低时，流体质点互不混杂，沿着与管轴 平行的方向作层状运动，称为层流(或滞流)。当流速较大时， 流体质点的运动速度在大小和方向上都随时发生变化，成为 互相混杂的紊乱流动，称为紊流(或湍流)。 （1）雷诺数－Re 式中：平均流速v、管道直径d和流体的运动粘性系数，当空气温度为150℃ 时， 其值为14.4x10-6m 2/s。 Vd Re = 第一节 井巷断面上风速分布
雷诺实验示意图 层流 管子 着色液 Q=VA 柴色线 过渡流动 光滑的很好修圆的进口 QMA)流 (b) 实验表明 Re≤2320层流(下临界雷诺数) Re>4000紊流(上临界雷诺数) 中间为过渡区。 实际工程计算中,为简便起见,通常用Re=230来2 判断管路流动的流态。 Re≤2300层流,Re>2300紊流
雷诺实验示意图 实验表明： Re≤2320 层流（下临界雷诺数） Re＞4000 紊流（上临界雷诺数） 中间为过渡区。 实际工程计算中，为简便起见，通常用Re=2300来 判断管路流动的流态。 Re≤2300 层流， Re＞2300 紊流
第一节井巷断面上风速分布 (2)当量直径 对于非圆形断面的井巷,Re数中的管道直径o应以井巷断面的当量直径de来表 小: S 因此,非圆形断面井巷的雷诺数可用下式表示: 4VS Re 对于不同形状的井巷断面,其周长与断面积s关系,可用下式表示 U=C√S 式中:C断面形状系数:梯形C=416;三心拱c=410;半圆拱 C3.84;圆形拱c=3.54
（２）当量直径 对于非圆形断面的井巷，Re数中的管道直径d应以井巷断面的当量直径de来表 示： 因此，非圆形断面井巷的雷诺数可用下式表示： 对于不同形状的井巷断面，其周长U与断面积S的关系，可用下式表示： 式中：C—断面形状系数：梯形C=4.16；三心拱C=4.10；半圆拱 C=3.84；圆形拱C=3.54 。 U =C S U VS Re 4 = U S de = 4 第一节 井巷断面上风速分布
第一节井巷断面上风速分布 例:某梯形巷道,采用工字钢支护,断面S-9m2,巷道中风量为 Q=240m3/min,试判别风流流态。 解:Re=C√15×10×416×3 4VS 40 4×4 =84615>2300 故巷道中风流为紊流。 例:巷道条件同前,求相应于Re=2300时的层流临界风速。 解:Rel2300×4.16×3×15×106 =0.012m/s 4s 4×9 《规程》规定,井巷中最低允许风速为0.15m/s,由此可见,矿井内所 有通风井巷中的风流均呈紊流状态。只有在采区冒落带,煤岩柱裂隙中 的漏风风流才有可能出现层流状态,用孔隙介质流来判断
例：某梯形巷道，采用工字钢支护，断面S=9m2，巷道中风量为 Q=240m3/min，试判别风流流态。 解： 故巷道中风流为紊流。 例：巷道条件同前，求相应于Re＝2300时的层流临界风速。 解： 《规程》规定，井巷中最低允许风速为0.15m/s，由此可见，矿井内所 有通风井巷中的风流均呈紊流状态。只有在采区冒落带，煤岩柱裂隙中 的漏风风流才有可能出现层流状态，用孔隙介质流来判断。 6 Re 2300 4.16 3 15 10 0.012 / 4 4 9 uv V m s s − = = = 84615 2300 15 10 4 16 3 4 4 4 4 6 = = = = − C S . Q U V S R e 第一节 井巷断面上风速分布
第一节井巷断面上风速分布 2、孔隙介质流 在采空区和煤层等多孔介质中风流的流态判别准数为: VK Re 式中:K—冒落带渗流系数,m2;/—滤流带粗糙度系数,m。 层流,R≤0.25;紊流,R2>2.5;过渡流0.25<R<2.5
2、孔隙介质流 在采空区和煤层等多孔介质中风流的流态判别准数为： 式中：K—冒落带渗流系数，m 2；l—滤流带粗糙度系数，m。 层流，Re≤0.25；紊流，Re＞2.5；过渡流 0.25<Re<2.5 l vK Re = 第一节 井巷断面上风速分布