第三章井巷通风阻力中国矿天学2、摩擦风阻与阻力口摩擦阻力风流在井巷中作均匀流动时，沿程受到井巷固定壁面的X限制，引起内外摩擦而产生的阻力称作摩擦阻力。（也叫沿程阻力）流态不同的风流，摩擦阻力h的产生情况和大小也不同。它是矿井通风设计，选择主要通风机的主要参数，也沃是生产中分析与改善矿井通风工作的主要对象。米前人实验得出水流在圆管中的沿程阻力公式：905式中入—实验比例系数，无因次一水流的密度，kg/m，圆管的长度，mh圆管的直径，m管内水流的平均速度，m/ss
2、摩擦风阻与阻力 摩擦阻力 第三章 井巷通风阻力 风流在井巷中作均匀流动时，沿程受到井巷固定壁面的 限制，引起内外摩擦而产生的阻力称作摩擦阻力。（也 叫沿程阻力） 流态不同的风流，摩擦阻力hfr的产生情况和大小也不同 。它是矿井通风设计，选择主要通风机的主要参数，也 是生产中分析与改善矿井通风工作的主要对象。 前人实验得出水流在圆管中的沿程阻力公式： 2 2 V d L hfr 式中 λ——实验比例系数，无因次； ρ——水流的密度，kg/m3； L——圆管的长度，m； d——圆管的直径，m； V——管内水流的平均速度，m/s；
第三章井巷通风阻力中国矿亚天学2、摩擦风阻与阻力口摩擦阻力尼古拉兹在壁面分别胶结各种粗细砂粒的圆管中，实验?得出了流态不同的水流入系数同管壁的粗糙程度、雷诺数的关系。管壁的粗糙程度用管道的直径d（m）和管壁平均突起的高度（即砂粒的平均直径）k（m）之比来表示。并用阀门不断改变管内水流速度，结果如图所示。1)在lgRe≤3.3(Re≤2320)时，从图中左边斜线可以看出，所有试验点都分布于其上，入随Re的增加而减小，且与管道的相对粗905糙度无关，这时入与Re的关系式为：入=64/Re
2、摩擦风阻与阻力 摩擦阻力 第三章 井巷通风阻力 尼古拉兹在壁面分别胶结各种粗细砂粒的圆管中，实验 得出了流态不同的水流λ系数同管壁的粗糙程度、雷诺数 的关系。管壁的粗糙程度用管道的直径d (m)和管壁平均 突起的高度(即砂粒的平均直径) k (m)之比来表示。并用 阀门不断改变管内水流速度，结果如图所示。 1) 在lgRe≤3.3(Re≤2320) 时，从图中左边斜线可以 看出，所有试验点都分布 于其上，λ随Re的增加而 减小，且与管道的相对粗 糙度无关，这时λ与Re的 关系式为： λ＝64/Re
第三章井巷通风阻力中国矿亚天学2、摩擦风阻与阻力2)在3.3<lgRe5.0(2320<Re≤100000)的范围内，流体由口摩擦阻力层流向素流过渡，入系数既和Re有关，也和管壁的粗糙度有关。3）当Re≥100000时，流体成为素流流动。入与Re无关，只和管壁的粗糙度有关。管壁的粗o8糙度越大，入系数就越大。其试验式为：元=欢(1.74+lgX完全紊流状态下的摩擦阻力定律ApLV2d=4r=4S/U2d1909ApLUV?a.pLU2f店8S85
2、摩擦风阻与阻力 摩擦阻力 第三章 井巷通风阻力 2) 在3.3<1gRe<5.0(2320＜ Re≤100000)的范围内，流体由 层流向紊流过渡，λ系数既和 Re有关，也和管壁的粗糙度有 关。 3) 当Re≥100000时，流体成为 紊流流动。λ与Re无关，只和 管壁的粗糙度有关。管壁的粗 糙度越大， λ系数就越大。其 试验式为： 2 (1.74 lg ) 1 k d 完全紊流状态下的摩擦阻力定律 2 3 8 Q S LU hfr
第三章井巷通风阻力中国矿天学2、摩擦风阻与阻力口摩擦阻力系数与摩擦风阻因矿井空气密度变化不大，而耳对于尺度和支护已定型的井巷，其壁面的相对光滑度是定值，则在完全紊流状态下，元值是常数，用一个系数α来表示，即p此系数称为摩擦阻力系数，单位为kg/m3或N.s2/m4杰在标准状态（po=1.2kg/m）条件下的井巷的摩擦阻力系数，即所谓标准值ao值，当井巷中空气密度p1.2kg/m时905，其值应按下式修正
2、摩擦风阻与阻力 摩擦阻力系数与摩擦风阻 第三章 井巷通风阻力 因矿井空气密度变化不大，而且对于尺度和支护已定型 的井巷，其壁面的相对光滑度是定值，则在完全紊流状 态下， 值是常数，用一个系数 来表示，即 此系数称为摩擦阻力系数，单位为 kg/m3 或 N.s2 /m4 2 3 Q S LU hf 在标准状态（ρ0=1.2kg/m3）条件下的井巷的摩擦阻力系 数，即所谓标准值α0值，当井巷中空气密度ρ≠1.2kg/m3时 ，其α值应按下式修正： 1.2 0
第三章井巷通风阻力中国矿天学2、摩擦风阻与阻力口摩擦阻力系数与摩擦风阻X矿井中巷道的长度，周界及摩擦阻力系数在巷道形成后般变化较小，可看作常数。LUhf =RO,PaR?3Y此系数称为摩擦风阻，单位为kg/m7或N.s2/m8X这就是完全紊流情况下的摩擦阻力定律；当巷道中的摩擦风阻一定时，摩擦阻力与风量的平方成正比。905
2、摩擦风阻与阻力 摩擦阻力系数与摩擦风阻 第三章 井巷通风阻力 矿井中巷道的长度，周界及摩擦阻力系数在巷道形成后 一般变化较小，可看作常数。 此系数称为摩擦风阻，单位为 kg/m7 或 N.s2 /m8 3 S LU Rfr 这就是完全紊流情况下的摩擦阻力定律；当巷道中的摩 擦风阻一定时，摩擦阻力与风量的平方成正比
第三章井巷通风阻力中国矿天学2、摩擦风阻与阻力口摩擦阻力系数与摩擦风阻层流状态下的摩擦阻力定律Re=4VS/uUd=4r=4S/U1=64/ReApLV?2pLU2vpLUgh, =.$3S2d=aLU?/s3Rf令:α=2vpaLU'ghfr=Rf-g1909S3·这就是风流在层流状态下的摩擦阻力定律；当巷道风阻一定时，月摩擦阻力与风量成正比
2、摩擦风阻与阻力 摩擦阻力系数与摩擦风阻 第三章 井巷通风阻力 层流状态下的摩擦阻力定律 λ=64/Re 令： 这就是风流在层流状态下的摩擦阻力定律；当巷道 风阻一定时，摩擦阻力与风量成正比
第三章井巷通风阻力中国矿天学2、摩擦风阻与阻力口生产矿井一段巷道阻力测定压差计法用压差计法测定通风阻力的实质是测量风流两?点间的势能差和动压差，计算出两测点间的通阻力。(p-号P ]+(ePmZ-gPmz)hr~(P-P,)+其中：右侧的第二项为动压差，通过测定1、2两断面的风速、大气压千湿球温度，即可计算出它们的值。第一项和第三项之和称为势能差科乐压美计，需通过实际测定。米布置方式及连接方法909养压管三架
2、摩擦风阻与阻力 生产矿井一段巷道阻力测定 第三章 井巷通风阻力 压差计法 用压差计法测定通风阻力的实质是测量风流两 点间的势能差和动压差，计算出两测点间的通阻力。 2 m1 1 m2 2 2 2 1 2 1 R 1 2 g g 2 v 2 v h P P Z Z 其中：右侧的第二项为动压差，通过测定１、２两断面的风速、大气压 、干湿球温度，即可计算出它们的值。第一项和第三项之和称为势能差 ，需通过实际测定。 布置方式及连接方法
第三章井巷通风阻力中国矿天学2、摩擦风阻与阻力口生产矿井一段巷道阻力测定阻力计算米“+P+pmg(z+z)压差计感受的压力：“”压差计感受的压力：P+pmZ2故压差计所示测值h=P+P1mg(Z+Z)-(P+P2mgZ2）设pm(Z,+Z2）-Pm2Zz=pmZ12，且与1、2断面间巷道中空气平均密度相等，则：h=(P-P)+Z12PmgX根据能量方程，则1、2巷道段的通风阻力hR12为：909hR12=h+O
2、摩擦风阻与阻力 生产矿井一段巷道阻力测定 第三章 井巷通风阻力 根据能量方程，则1、2巷道段的通风阻力hR12为： ( ) P1 m1 g Z1 Z2 阻力计算 压差计“＋”感受的压力： 压差计“－”感受的压力： P2 m2 Z2 故压差计所示测值： ( ) ( ) h P1 1m g Z1 Z2 P2 2m gZ2 设 ，且与1、2断面间巷 道中空气平均密度相等，则： 1 1 2 2 2 1 2 m (Z Z ) m Z m Z h (P1 P2 ) Z1 2 m g hR h v v 2 2 2 2 1 1 1 2 2 2
第三章井巷通风阻力中国矿天学2、摩擦风阻与阻力口生产矿井一段巷道阻力测定米气压计法由能量方程：hR12=(P1-P2)+(PiV,2/2-P2V22/2)+Pm12gZ12用精密气压计分别测得1，2断面的静压P1，P2用干湿球温度计测得t,t2,t，t2，和P12，进而计算pi，P2用风表测定1，2断面的风速v1,V2Pm12一为1，2断面的平均密度，若高差不大，就用算术平均95值，若高差大，则有加权平均值；Z12—1，2断面高差，从采掘工程平面图查得
2、摩擦风阻与阻力 生产矿井一段巷道阻力测定 第三章 井巷通风阻力 m12—为1，2断面的平均密度，若高差不大，就用算术平均 值，若高差大，则有加权平均值； Z12——1，2断面高差，从采掘工程平面图查得。 气压计法 由能量方程： hR12=(P1 -P2 )+(1v1 2 /2- 2v2 2 /2)+ m12gZ12 用精密气压计分别测得1，2断面的静压P1，P2 用干湿球温度计测得t1 ,t2 ,t1 ’,t2 ’ ,和1 , 2，进而计算1，2 用风表测定1，2断面的风速v1 ,v2
第三章井巷通风阻力中国矿业天学2、摩擦风阻与阻力例：某设计巷道为梯形断面，S=8m2，L=1000m，采用工字钢棚支护，架截面高度dg=14cm，纵口径4=5，计划通过风量Q=1200m2/min，预计巷道中空气密度p=1.25kg/m，求该段巷道的通风阻力。解根据所给的、4、S值，由附表查得α=284.2X10-4×0.88=0.025Ns2/m41.25则：巷道实际摩擦阻力系数P=0.0250.026NS2/mα=α1.21.2巷道摩擦风阻aL4.6V50.026×1000×11.77R-OLU= 0.598 Ns2/m53S83巷道摩擦阻力1200h,=R,Q2=0.598=239.2Pa90560
2、摩擦风阻与阻力 第三章 井巷通风阻力 例：某设计巷道为梯形断面，S=8m 2 ，L=1000m，采用工字钢棚支护， 架截面高度d0=14cm，纵口径Δ=5，计划通过风量Q=1200m 3/min， 预计巷道中空气密度ρ=1.25kg/m3 ，求该段巷道的通风阻力。 解 根据所给的d0、Δ、S值，由附表查得: α0 =284.2×10－4×0.88=0.025Ns2/m4 则：巷道实际摩擦阻力系数 巷道摩擦风阻 巷道摩擦阻力 2 4 0 0.026 / 1.2 1.25 0.025 1.2 NS m 2 8 3 3 3 0.598 Ns /m 8 4.6 0.026 1000 11.77 S L S S LU R f hf Rf Q 239.2Pa 60 1200 0.598 2 2