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1、太原理工大学矿井通风学矿井通风学实验指导书实验指导书太原理工大学安全工程系二一一年四月前 言实验课是矿井通风学课程重要的教学环节之一。为了适应教学工作需要，加深学生对课堂教学内容的理解，培养学生的科学工作态度和独立工作能力，为将来担负矿山安全生产的重要责任奠定坚实基础。根据教学大纲及实验大纲的要求，参照通风管道实验指导书和相关院校编写的矿井通风实验指导书 ，编写此实验指导书。本实验指导书适用于采矿工程专业矿井通风学课程使用，也可作为矿山通风和安全煤矿工程技术人员参考。实验前，要求学生提前预习指导书，做到心中有数；实验时，认真按照实验要求去做；爱护一切实验仪器和设备，按时完成实验报告。指导书在编
2、写过程中得到了各级领导及老师的支持和帮助，在此一并感谢，由于水平有限，缺点在所难免，敬请批评指正。安全工程系目 录实验一 矿井气候条件测定.1实验二 矿井空气中主要有害气体浓度的测定.5实验三 风表测量风速及风表校正.9实验四 通风压力的测定.18实验五 通风阻力测定.29实验六 主要通风机性能鉴定.331实验一 矿井气候条件测定一、实验目的1掌握测定大气压 P、空气湿度 的方法、测定原理及测试仪表的结构、使用方法。2计算湿空气密度 。二、实验原理与实验仪表1.大气压测定大气压测定仪表有两类，一类是水银气压计，一般用于室内测量，精度较高，另一类是空盒气压计，井下测定使用这种仪表。（1）水银气压
3、计水银气压计有动槽式和定槽式两种。动槽式水银气压计（图 1-1）的主要部件是一根倒置于可动水银槽内的玻璃管，管的上端水银面上是真空的，槽内液面则通向大气，根据托理拆利实验原理，可知玻璃管内水银柱高度就表示了大气压力（毫米汞柱或毫巴） 。53421143211气压计标尺；2-玻璃罐封闭端； 1-水银表面；2-指针；3-玻璃罐； 3-温度计；4-玻璃罐开口端 4-螺钉；5-水银池；6-游标旋钮图 1-1（1）定槽式水银气压计 图 1-1（2）动槽式水银气压计2测定时，转动底部调节螺丝 4，使槽内水银液面正好与象牙指针 2 触及，然后转动螺丝 6，使游标 1的下切口与水银顶面相切，由刻度尺和游标 1
4、 读出大气压的读值（P读） 。因为刻度尺是金属的，热胀冷缩，所以要进行读值的湿度校正，由温度计 5 读出测定的温度，从表 1-1 查出温度校正值 P温，实际大气压 Po=P读+P温定槽式水银气压计的下部水银槽是固定不动的，除不必调节槽内液面高低外，其余使用方法与动槽式相同。黄铜刻度尺换算到 8时温度校正值（P温） （表 1-1）当实测温度值与表中温度不符时，可用插值法求得温度校正值。（2）空盒气压计空盒气压计结构如图 1-2 所示，它是由一个波纹状金属真空盒和杠杆转动机构组成。大气压变化时，盒面变形值随之发生变化。变形值经杠杆机构传动并放大，带动盒面指针转动指出大气压值。图 1-2 空盒气压计
5、空盒气压计使用前应当用水银气压计校正。校正时用小螺丝刀拧转盒背面（或侧面）的调节螺丝，使指针所示气压值与水银气压计一致。测定时，将气压计水平放置，否则会产生误差，仪器完全垂直放置误差可达 0.3mmHg，读数前，还应用手指轻轻敲击盒面数下，以消除因摩擦引起的滞后现象，一般应等待数分钟之后读数，读数应根据仪器所附检定证进行刻度、温度和补充校正。例如某空盒气压计读数为 770mmHg，查得其刻度校正值为 P刻=-0.1mmHg，温度校正为 P温=-0.03mmHg/15=-0.45 mmHg，则实际大气压 P 计算如下：表 1-1 气压计温度校正值气压计读值（P读）温度74075076077078
6、010-1.21-1.22-1.24-1.26-1.2715-1.81-1.83-1.86-1.89-1.9120-2.41-2.44-2.48-2.51-2.5420-3.01-3.05-3.09-3.13-3.17330-3.61-3.26-3.71-3.75-3.80P=P读+P刻+P温+P补=770-0.1-0.45+0.6=770.05mmHg2. 空气相对湿度的测定煤矿井下空气相对湿度常用手摇湿度计和风扇湿度计测定。它们都由两支水银温度计组成，其中一支为干温度计（又叫干球） 另一支水银球上包着纱布，叫做湿温度计（又叫湿球） （图 1-3）321321图 1-3（1）风扇湿度计 图
7、1-3（2）手摇湿度计1-干球温度玻璃罐；2-湿球温度玻璃罐； 1-干球温度玻璃罐；2-湿球温度玻璃罐；3-湿球 3-湿球测定时，先将湿球上的纱布用清水蘸湿，用手摇温度计时，手摇摇把以每分钟 150 转的速度旋转 1-2分钟，立即读出两支温度计的读数（读数时注意勿受人体体温的影响）湿球因其水蒸气吸热，它的示数低于干球，湿度愈高，蒸发吸热愈多，干湿球温差也愈大，根据干（或湿）温度计（t）及温差（t）即可查出空气的相对湿度。用风扇湿度计测定时，用仪器小风扇上的钥匙将发条上紧，风扇转动，使空气以一定速度（1.7-3.0m/s）流经干、湿温度计的水银球周围 1-2 分钟后，两支温度计示数稳定后即可读数
8、。三、实验内容1.分别用水银气压计和空盒气压计测大气压 P。2.分别用手摇湿度计和风扇湿度计测空气的相对湿度，计算绝对湿度。3.计算湿空气密度。4四、实验报告班级 _ 姓名 _仪器名称及型号 _测定地点 _测定日期 _年_月_日。测定数据填入以下表格中，并计算：表 1-2 大气压测定数据计算结果一览表水银气压计空盒气压计序号读数mbar大气压Pa读数mbar温度刻度校正mbar温度校正mbar补充校正mbar大气压Pa123平均表 1-3 相对湿度测定计算结果一览表测定次数干温度 读数订正后值湿温度 读数订正后值干湿温 度差相对湿度%123平均5实验二 矿井空气中主要有害气体浓度的测定一、实验
9、目的通过实验，使学生掌握测定 CO、H2S、CO2等气体的方法，认识 CO、H2S、CO2等有害气体的危害。同时，提高学生的实验技能，增加其感性认识，加深对理论知识的理解。二、实验要求1 掌握 AQY-50 型手动采样器的构造、原理和使用方法。2 掌握比长式检测管测定 CO、H2S、CO2浓度的原理及方法。三、实验内容及方法(一) AQY-50 型手动采样器的构造、原理和使用方法图 2-1 AQY-50 型圆筒形压入式手动采样器结构示意图1气嘴；2接头胶管；3阀门把；4变换阀；5垫圈；6活塞筒；7拉杆；8手柄采样器由变换阀和活塞筒等部分组成。活塞筒 6 用来抽取气样，变换阀 4 则可以改变气样
10、流动方向或切断气流。当阀门把手 3 处于垂直位置时，活塞筒与接头胶管 2 相通；当阀门把手顺时针方向旋转水平位置时，活塞筒与气嘴 1 相通；阀们把手处于 45位置时，变换阀将活塞筒与外界气体隔断。在活塞拉杆 7 上刻有标尺，可以表示出手柄拉动到某一位置时吸入活塞筒的气样体积（ml） 。使用时先将阀门把手转到水平位置，在待测地点拉动活塞拉杆往复抽送气 23 次，使待测气体充满活塞筒，再将把手扳至 45位置；将检测管两端用小砂轮片打开，按检测管上的箭头指向插入胶管接头；将把手扳至垂直位置，按检测管上规定的送气时间（一般 100s）把气样以均匀的速度送入检测管，然后，拔出检测管读数。如果被测环境空气
11、中有害气体的浓度很低，用低浓度检测管也不易测出，可以采用增加送气次数的方法进行测定。测得的浓度值除以送气次数，即为被测对象的实际浓度。若被测环境气体浓度大于检测管的上限（即气样未送完检测管已全部变色） ，在优先考虑测定人员的防毒措施后，可先将待测气体稀释后再进行测定，但测定结果要根据稀释的倍数进行换算。6（二）用比长式检定管测定 CO 和 H2S 的浓度1CO 浓度的检测（1）原理比长式一氧化碳检定管如图 1-3 所示。它是以活性硅胶为载体，吸附化学试剂碘酸钾和发烟硫酸充填于细玻璃管中制成。测量时，含有 CO 气体通过检定管，CO 与指示胶所载化学试剂反应，有碘生成，形成以个棕色环，随气流通过
12、，棕色环前移，而移动的距离与被测环境空气的 CO 含量成正比关系。于是，通过色环所走距离，便可测知矿井空气中 CO 的含量。检定管测定范围有三种规格，即 C1D 型（0.00050.01%） ；C1Z 型（0.0050.1%） ；C1G 型（0.051%） 。供测定不同浓度的 CO 时选用。与检定管配套使用的为吸气泵，其结构见图 1-4 所示。气泵一次动作的吸气体积为 501.5 毫升，CO 通过检定管的时间为 90 秒。当温度在 1030范围内时，其测定结果不受温度的影响。（2）测定方法和步骤按下述方法（如图 1-5）制备 CO，并由实验员（或教师）先测定容器中 CO 浓度，以给学生选定使用
13、那种规格的鉴定管。测定时，将鉴定管两端打开，按箭头指示方向插入 DQJD-1 型气泵的吸气口中；检定管另一端插入连接盛 CO 容器的胶皮管上。如图 1-5 所示。打开弹簧夹，手握气泵至完全压缩为止，放松气泵开始计算时间到 90 秒钟后，拔出鉴定管，即可读数。将测定结果填入实验报告中。2.H2S 的测定（1）原理比长式 H2S 鉴定管外形与 CO 检定管相同，管内装有以素陶瓷做载体，吸附醋酸铅Pb(CH3COO)2和氯化钡(BaCl2)的指示剂。当含有 H2S 的气体通过检定管时，形成褐色硫化铅(PbS)。其变色长度与浓度成正比。其反应式如下：Pb(CH3COO)2+H2SPbS+COOH(2)
14、测定方法和步骤制备 H2S 的设备如图 1-5。在长颈漏斗中改盛盐酸，圆底烧杯中改盛硫化亚铁。其反应式如下：FeS+2HCl=FeCl2+H2S测定方法与测定 CO 的方法相同。检定管测定范围：S1D 型（0.00051%） 。当被测环境空气中，硫化氢含量很低，用 S1D 型低浓度检定管也不易测出，可以增加吸气泵动作次数。最后，硫化氢实际含量为：%2含量空气中吸气泵动作次数检定管刻度示值SH7（三）用比色式检定管测定 CO 浓度1原理比色式 CO 检定器，由检定管与唧筒组成。检定管是一个长 16 厘米两端封闭的玻璃管，管内装以硅胶为载体，吸附酸铵和硫酸钯的混合溶液而成为黄色的指标胶。当 CO
15、和指示胶接触后，在硫酸钯的催化下，酸铵为 CO 还原成钼蓝，随 CO 浓度增加，指示胶颜色由黄变成黄绿、绿黄、绿、蓝绿、蓝。其反应式如下：PdSO4+CO+H2OPd+CO2+H2SO44Pd+(NH4)4Si(MO2O7)8+6H2SO44MO3O8+H2SiO3+2(NH4)2SO4+4PdSO4+7H2O上述反应进行较慢，在温度一定时，指示胶变色程度与通气时间及 CO 浓度的乘积成正比。由于测定地点气体成分不同，CO 检定管分为 A、B、C 三种。如图 1-6 所示。A 型管适用于被测空气不含乙烯和氧化氮的场所。B 型管第一段黄色保护胶为排除乙烯和炭氢化合物的干扰。C 型管第一段橙黄色保护胶为排除硫化氢及氧化氮气体的干扰，第二段黄色保护胶同 B 型管。唧筒由三通开关，比色板和温度计组成。如图 1-7 所示，其容积为 50 毫升。比色板装在熔封得玻璃管中，如图 1-8 所示。2.测定方法和步骤（1）采样，将三通开关置水平位置，拉动活塞几次，将唧筒中余气排除，然后将进气口与 CO 容器的胶皮管连接，拉动活塞，含 CO 的气体进入唧筒中。将开关置于 45o位置，防止漏气。（2）送气：将检定管两端切开，按进气方向将检定管插入唧筒的出气口中（勿漏气） 。然后将开关置于垂直位置，以 3
