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1、2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),1,矿井通风与空气调节习题解答,2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),2,矿井通风习题解,针对矿井通风与空气调节（主编：吴超，中南大学出版社）教材中的习题进行讲解。,2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),3,矿 井 通 风习题解,示例： 布置作业,2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),4,第一章 矿井空气, （1）矿内空气的主要成分是什么？ 答： O2、N2和CO2。 （2）新鲜空气进入矿井后，受到矿内作业影响，气体成分有哪些变化？ 答：地面新鲜空气进入矿井后，由于物质氧化、分解和其他气体与矿尘的混入，成分发
2、生变化，O2减少，CO2增加，混入的有毒有害气体通常有CH4、CO2、CO、H2S、NO2、SO2、H2等，井下有内燃设备的还有内燃机的废气，开采含U（铀）、Th（钍）等伴生元素的金属矿床时，还将混入放射性气体Rn（氡）及其子体（RaARaD），开采汞、砷的矿井还有可能混入Hg和As的蒸气。,2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),6,第一章 矿井空气, （6）由于矿井中人员呼吸及其它作业产生的CO2量为5.52 m3/min。求稀释CO2到允许浓度所需的风量。 解：我国“地下矿通风规范”规定，有人工作或可能到达的井巷，CO2浓度不得大于0.5%。 设所需风量为x m3/min，因新
3、鲜空气含CO2量为0.04%，则 x=1200（m3/min）,2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),7,第一章 矿井空气, （9）说明井下氡的来源。 答： 矿岩壁析出的氡； 爆下矿石析出的氡； 地下水析出的氡； 地面空气中的氡随入风风流进入井下，这决定于所处地区的自然本底浓度。一般来说，它在数量上是极微小的，可忽略不计。 以上是矿井空气中氡的来源，在一些老矿山，由于开采面积较大，崩落区多，采空区中积累的氡有时也会成为氡的主要来源。,2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),8,第一章 矿井空气, （10）什么叫矿尘？空气含尘量如何表示？卫生标准是什么？ 答：矿尘是指在矿山
4、生产和建设过程中所产生的各种矿、岩微粒的总称。 生产性粉尘的允许浓度，目前各国多以质量法表示，即规定每m3空气中不超过若干mg。 我国规定，含游离SiO2 10%以上的粉尘，每m3空气不得超过2mg。一般粉尘不得超过10mg/m3。,2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),9,第一章 矿井空气,（14）为什么要创造良好的矿井气候条件？常用矿井气候条件舒适度的指标是什么？,答：温度低时，对流与辐射散热太强，人易感冒。温度适中，人就感到舒适。如超过25时，对流与辐射大为减弱，汗蒸发散热加强。气温达37时，对流与辐射散热停止，唯一散热方式是汗液蒸发。温度超过37时，人将从空气中吸热，而感到
5、烦闷，有时会引起中暑。因此矿井内气温不宜过高或过低。矿井通风作业面的温度不超过28为宜。散热条件的好坏与空气的温度、湿度和风速有关。气候条件是温度、湿度和风速三者的综合作用结果。,答：常用矿井气候条件舒适度的指标有：干球温度；湿球温度；等效温度；同感温度；卡他度；热应力指数（HSI）。,2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),10,第一章 矿井空气,（15）卡他度高，人感到热还是冷？为什么？ 答：卡他度高，人感到冷。这时候因为卡他度高，说明环境散热好。 （17）用湿卡他计测定某矿井气候条件，当湿卡他计由38冷却到35时，所需的时间t=23(s)，湿卡他计的常数F=508。问此种大气条
6、件可适合何种程度的劳动? 解： ，适合于轻微劳动。,2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),11,第二章 矿井风流的基本特性及其测定,（2）何谓大气压力？何谓静压、动压和全压？它各有什么特性？,答：大气压力是地面静止空气的静压力，它等于单位面积上空气柱的重力。 空气的静压是气体分子间的压力或气体分子对容器壁所施加的压力。空气的静压在各个方向上均相等。根据量度空气静压大小所选择的基准不同，有绝对压力和相对压力之分。绝对静压是以真空状态绝对零压为比较基准的静压，即以零压力为起点表示的静压。绝对静压恒为正值，记为 P0。,答：相对静压是以当地大气压力(绝对静压)P0为比较基准的静压，即绝对
7、静压与大气压力P0之差。如果容器或井巷中某点的绝对静压大于大气压力P0，则称正压，反之叫做负压。相对静压(用Hs表示)随选择的基准P0变化而变化。 动压因空气运动而产生，它恒为正值并具有方向性。当风流速度为v(m/s)，单位体积空气的质量为(kg/m3)，则某点风流的动压为Hvv2/2（Pa）。,2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),12,第二章 矿井风流的基本特性及其测定,（2）何谓大气压力？何谓静压、动压和全压？它各有什么特性？,答：风流的全压即该点静压和动压之和。 当静压用绝对压力Ps表示时，叠加后风流的压力为绝对全压Pt。绝对全压等于绝对静压与动压Hv之和，即；如果静压用相
8、对压力Hs表示时，叠加后风流的压力就是相对全压Ht。相对全压等于相对静压与动压Hv的代数和，即Ht=Hs+Hv。抽出式通风风流中的Ht和Hs均为负值，压入式通风风流中的Ht为正值，Hs有时为正有时为负。,2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),13,第二章 矿井风流的基本特性及其测定,（3）空气压力单位mmH2O，Pa，mmHg如何换算？ 答： 1 mmH2O = 9.8 Pa， 1个标准大气压=760mmHg =10336mmH2O =101.3kPa。,2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),14,第二章 矿井风流的基本特性及其测定,（4）已知大气压力p=101325(
9、Pa) ，相对湿度=80，温度t=30，求湿空气的d、psh、js和i。 解：温度t=30时,查得饱和水蒸气分压ps=4244 （Pa） 湿空气中水蒸气分压psh=ps=80%4244 =3395.2(Pa) 含湿量 (kg/kg) 密度 = =1.15(kg/m3) 湿空气焓 =(1.01+1.850.0216) 30+25010.216=85.82(kJ/kg),2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),15,第二章 矿井风流的基本特性及其测定,（5）冬季进风温度+5，相对湿度80%，大气压力101.3 kPa，进入矿井后，空气温度增至+15，大气压力基本不变。若空气的含湿量不变，
10、求矿内空气的相对湿度? 解：含湿量 ， 因d1=d2，所以 解得 =40.94%,温度t=+5时,查得饱和水蒸气分压ps1=872（Pa） 温度t=+15时,查得饱和水蒸气分压ps2=1704(Pa) 湿空气中水蒸气的分压psh=ps,2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),16,第二章 矿井风流的基本特性及其测定,（7）已知某矿内空气压力p=103958 Pa，空气温度t=17，空气的相对湿度60%，求空气的密度。 解：温度t=17时,查得饱和水蒸气分压ps=1937(Pa) 密度 = =1.24（kg/m3）,2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),17,第二章 矿井风
11、流的基本特性及其测定,（8）某矿井总进风量Q=2500(m3/min)，地表大气压力为101.3(kPa)，进风温度t1=+5，空气相对湿度1=70%，空气密度=1.267(kg/m3)。矿井排风井口气温t2=20，相对湿度2=90%，求每昼夜风流由矿井中带走的水蒸气量。 解：温度t1=+5时,查得饱和绝对湿度gjb1=6.8(g/m3)，绝对湿度gjs1=1 gjb1=70%6.8=4.76（g/m3） 温度t2=+20时,查得饱和绝对湿度gjb2=17.2(g/m3)，绝对湿度gjs2=1 gjb2=90%17.2=15.48（g/m3） 每昼夜风流由矿井中带走的水蒸气量为： 250024
12、60(15.48-4.76)/1000000=38.592（t）,2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),18,第二章 矿井风流的基本特性及其测定,（12）用皮托管和U型管压差计测得几种通风管道中压力的结果分别如图2-26所示。问静压、动压和全压各为多少？并判断其通风方式。,解： （a）Hs=-10，Ht=15，Hv=15-(-10)=25；Ht=150，压入式通风。 （b）Hv=15，Ht=20，；Ht=200，压入式通风，Hs=20-15=5,2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),19,第二章 矿井风流的基本特性及其测定,解： （c）Hs=20，Ht=10，Ht=0，
13、压入式通风，Hv=40-30=10,2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),20,第三章 矿井风流流动的能量方程及其应用,解：2=1.25kg/m3 =1.15kg/m3, 所以水柱计右边水 面高。其读数为： (Pa),（1）如图所示矿井,把左侧进口封闭后引出一胶管与水柱计连接。若左侧井内空气平均密度1=1.15kg/m3,右侧井内空气平均密度2=1.25kg/m3。试问水柱计哪边水面高？读数是多少？,2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),21,第三章 矿井风流流动的能量方程及其应用,解： =101324.72-101724.69+1.2222 -1.21.6722+1.
14、29.8150=189.36(Pa),（2）如图,某倾斜巷道面积S1=5m2, S2=6m2, 两断面垂直高差50m,通过风量600m3/min,巷道内空气平均密度为1.2kg/m3,1、2两断面处的绝对静压分别为760 mmHg与763 mmHg (1mmHg=133.322 Pa)。求该段巷道的通风阻力。,2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),22,第三章 矿井风流流动的能量方程及其应用,解： =101324.72-101724.69+1.2222 -1.21.6722+1.29.8150=189.36(Pa),p1=760133.322 =101324.72(Pa) p2=7
15、63133.322 =101724.69(Pa) v1=Q/60/S1 =600/60/5 =2（m/s） v2=Q/60/S2 =600/60/6 =5/3=1.67(m/s) 风流方向12。,2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),23,第三章 矿井风流流动的能量方程及其应用,解： =1500+1.25822-1.2422+1.259.81150 -1.209.81150=1603.98（Pa）,（3）某矿井深150m,采用压入式通风。已知风硐与地表的静压差为1500Pa,入风井空气的平均密度为1.25kg/m3,出风井为1.2kg/m3，风硐中平均风速为8m/s,出风口的风速为4m/s。求矿井通风阻力。,2020/7/3,内蒙古科技大学 王文才(教授),24,第三章 矿井风流流动的能量方程及其应用,解： =2200+0-1.2822+1.259.81200 -1.209.8
