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1、*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*内蒙古科技大学 王文才(教授)2矿井通风习题解n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。*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*内蒙古科技大学 王文才(教授)4第一章 矿井空气 n （1）矿内空气的主要成分是什么？ n答： O2、N2和CO2。n （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？ n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，成分发生变化，O2减 少，CO2增加，混入的有毒有害气体通常有CH4、 CO
2、2、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。*内蒙古科技大学 王文才(教授)5第一章 矿井空气 n （5）供人员呼吸及其他需要所消耗的氧气 量可折算成每人30 L/min，求每人所需新鲜空 气量为多少? n 解：矿井新鲜空气含O2量不低于20%， 则所 需新鲜空气量为：n （L/min） *内蒙古科技大学 王文才(教授)6第一章 矿井空气 n （6）由于矿井中人员呼吸及其它作业产生的CO2 量为5.52 m
3、3/min。求稀释CO2到允许浓度所需的风 量。n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%。n设所需风量为x m3/min，因新鲜空气含CO2量为 0.04%，则n x=1200（m3/min）*内蒙古科技大学 王文才(教授)7第一章 矿井空气 n （9）说明井下氡的来源。n答：n矿岩壁析出的氡；n爆下矿石析出的氡；n地下水析出的氡；n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。n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
4、氡的主要来源。*内蒙古科技大学 王文才(教授)8第一章 矿井空气 n （10）什么叫矿尘？空气含尘量如何表示？ 卫生标准是什么？n答：矿尘是指在矿山生产和建设过程中所产生 的各种矿、岩微粒的总称。n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。 n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。 *内蒙古科技大学 王文才(教授)9第一章 矿井空气 n（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？n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
5、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。 n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）。 *内蒙古科技大学 王文才(教授)10第一章 矿井空气 n（15）卡他度高，人感到热还是冷？为什么？n 答：卡他度高，人感到冷。这时候因为卡他度高 ，
6、说明环境散热好。n （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。问此种大气条件可适合何种程度的 劳动?n解： n ，适合于轻微劳动。 *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 n（2）何谓大气压力？何谓静压、动压和全压？它 各有什么特性？ n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。n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
7、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。 n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。n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） 。 *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 n（2）何谓大气压力？何谓静压、动压和全压？它 各有什
8、么特性？ n答：风流的全压即该点静压和动压之和。n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。*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 n（3）空气压力单位mmH2O，Pa，mmHg如何换算 ？n 答： 1 mmH2O = 9.8 Pa，n 1个标准大气压=760mmHgn =10336
9、mmH2O n =101.3kPa。*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 n（4）已知大气压力p=101325(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)*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 n（5）冬季进风温度
10、+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，求矿内空 气的相对湿度?n解：含湿量 ，n因d1=d2，所以n解得 =40.94%n温度t=+5时,查得饱和水蒸气分压ps1=872（Pa）n温度t=+15时,查得饱和水蒸气分压ps2=1704(Pa)n湿空气中水蒸气的分压psh=ps*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 n（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。n解：温度t=17时,查得饱和水蒸气分压ps=1937(Pa)
11、n密度 n n =n =1.24（kg/m3）*内蒙古科技大学 王文才(教授)17第二章 矿井风流的基本特性及其测定 n（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）n温度t2=+20时,查得饱和绝对湿度gjb2=17.2(g/m3)， 绝对湿度gjs
12、2=1 gjb2=90%17.2=15.48（g/m3）n每昼夜风流由矿井中带走的水蒸气量为：n25002460(15.48-4.76)/1000000=38.592（t）*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 n（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。 n解：n（a）Hs=-10，Ht=15，Hv=15-(-10)=25；Ht=150 ，压入式通风。n（b）Hv=15，Ht=20，；Ht=200，压入式通风， Hs=20-15=5*内蒙古科技大学 王文才(教授
13、)19第二章 矿井风流的基本特性及其测定 n解：n（c）Hs=20，Ht=10，Ht=0，压入式通风， Hv=40-30=10*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？ *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 n解：n =101324.7
14、2-101724.69+1.2222n -1.21.6722+1.29.8150=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。 *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 n解：n =101324.72-101724.69+1.2222n -1.21.6722+1.29.8150=189.36(Pa)p1=760133.322n=101324.72(Pa ) p2=7631
