《矿井空气流动基本理论(powerpoint 84页)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《矿井空气流动基本理论(powerpoint 84页)（85页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Ventilationand Safety of Mines第二章第二章 矿井空气流动的基本理论矿井空气流动的基本理论2013.81Ventilationand Safety of Mines温故而知新温故而知新上一章我们已经解决的问题：上一章我们已经解决的问题：1.我我们们需要什么需要什么样样的空气？的空气？2.矿井中哪些气体有害？他们是从哪儿来的？矿井中哪些气体有害？他们是从哪儿来的？对他对他们的控制要求是什么？们的控制要求是什么？3.如何评价矿井气候条件？如何评价矿井气候条件？本章需要解决的问题：本章需要解决的问题：1.描述空气流动用到哪些参数？描述空气流动用到哪些参数？ 2.空气流动的
2、内在原因是什么？空气流动的内在原因是什么？3.如何描述空气流如何描述空气流动动的基本的基本规规律？律？4.这些基本规律如何指导矿井通风？这些基本规律如何指导矿井通风？2 2矿矿井井空空气气流流动动基基本理论本理论2.12.1空空气气主主要要物物理理参数参数2.22.2风风流流能能量量与与压压力力2.32.3矿矿井井通通风风中中的的能量方程能量方程2.42.4能能量量方方程程在在矿矿井通风中的应用井通风中的应用2Ventilationand Safety of Mines本章主要内容本章主要内容1、空气的物理参数空气的物理参数-T-T、P P、2、风流的能量与点压力风流的能量与点压力-静压，静压
3、能；动静压，静压能；动压、动能；位能；全压；抽出式和压入式相对压、动能；位能；全压；抽出式和压入式相对静压、相对全压与动压的关系。静压、相对全压与动压的关系。3、能量方程能量方程连续性方程、单位质量能量方程、单位体积能连续性方程、单位质量能量方程、单位体积能量方程量方程4、能量方程在矿井中的应用能量方程在矿井中的应用-边界条件、压边界条件、压力坡度图力坡度图2 2矿矿井井空空气气流流动动基基本理论本理论2.12.1空空气气主主要要物物理理参数参数2.22.2风风流流能能量量与与压压力力2.32.3矿矿井井通通风风中中的的能量方程能量方程2.42.4能能量量方方程程在在矿矿井通风中的应用井通风中
4、的应用3Ventilationand Safety of Mines2.1 空气主要物理参数空气主要物理参数一、温度一、温度 温度是描述物体冷热状态的物理量。矿井表示气候条件温度是描述物体冷热状态的物理量。矿井表示气候条件的主要参数之一，热力学绝对温标的单位的主要参数之一，热力学绝对温标的单位K K。二、压力（压强）二、压力（压强） 空气的压力也称为空气的静压，用符号空气的压力也称为空气的静压，用符号P P表示。压强在矿表示。压强在矿井通风中习惯称为压力。它是空气分子热运动对器壁碰撞的井通风中习惯称为压力。它是空气分子热运动对器壁碰撞的宏观表现。宏观表现。P=2/3n(1/2mvP=2/3n(
5、1/2mv2 2) )矿井常用压强单位：矿井常用压强单位：Pa Mpa mmHg mmHPa Mpa mmHg mmH2 20 mmbar bar 0 mmbar bar atm atm 等等。换算关系：换算关系：atm=760mmHg=1013.25mmbar=101325Pa atm=760mmHg=1013.25mmbar=101325Pa ( (见见P396) P396) mmbar = 100 Pa = 10.2 mmHmmbar = 100 Pa = 10.2 mmH2 20,0, mmHg = 13.6mmHmmHg = 13.6mmH2 20 = 133.32 Pa0 = 13
6、3.32 Pa2 2矿矿井井空空气气流流动动基基本理论本理论2.12.1空空气气主主要要物物理理参数参数2.22.2风风流流能能量量与与压压力力2.32.3矿矿井井通通风风中中的的能量方程能量方程2.42.4能能量量方方程程在在矿矿井通风中的应用井通风中的应用4Ventilationand Safety of Mines2.1 空气主要物理参数空气主要物理参数三、湿度三、湿度 表示空气中所含水蒸汽量的多少或潮湿程度。表示空气中所含水蒸汽量的多少或潮湿程度。表示空气表示空气湿度的方法湿度的方法：绝对湿度、相对温度和含湿量三种。绝对湿度、相对温度和含湿量三种。、绝对湿度、绝对湿度 每每立立方方米米
7、空空气气中中所所含含水水蒸蒸汽汽的的质质量量叫叫空空气气的的绝绝对对湿湿度度。其其单单位位与与密密度度单单位位相相同同（Kg/ Kg/ m m3 3），其其值值等等于于水水蒸蒸汽汽在在其其分分压压力力与与温温度度下的密度。下的密度。 v v=M=Mv v/V/V饱饱和和空空气气：在在一一定定的的温温度度和和压压力力下下，单单位位体体积积空空气气所所能能容容纳纳水水蒸蒸汽汽量量是是有有极极限限的的，超超过过这这一一极极限限值值，多多余余的的水水蒸蒸汽汽就就会会凝凝结结出出来来。这这种种含含有有极极限限值值水水蒸蒸汽汽的的湿湿空空气气叫叫饱饱和和空空气气，这这时时水水蒸蒸气气分分压压力力叫叫饱和水
8、蒸分压力饱和水蒸分压力P PS S，其所含的水蒸汽量叫，其所含的水蒸汽量叫饱和湿度饱和湿度 s s。 2 2矿矿井井空空气气流流动动基基本理论本理论2.12.1空空气气主主要要物物理理参数参数2.22.2风风流流能能量量与与压压力力2.32.3矿矿井井通通风风中中的的能量方程能量方程2.42.4能能量量方方程程在在矿矿井通风中的应用井通风中的应用5Ventilationand Safety of Mines2.1 空气主要物理参数空气主要物理参数、相对湿度、相对湿度 单位体积空气中实际含有的水蒸汽量（单位体积空气中实际含有的水蒸汽量（ V V）与）与其同温度下的饱和水蒸汽含量（其同温度下的饱和
9、水蒸汽含量（ S S）之比称为空气）之比称为空气的相对湿度。的相对湿度。 V V S S反映空气中所含水蒸汽量接近饱和的程度。反映空气中所含水蒸汽量接近饱和的程度。愈小愈小 空气愈干爆，空气愈干爆， 为干空气；为干空气；愈大愈大 空气愈潮湿，空气愈潮湿， 为饱和空气。为饱和空气。 温度下降，其相对湿度增大，冷却到温度下降，其相对湿度增大，冷却到=1=1时的时的温度称为温度称为露点露点。2 2矿矿井井空空气气流流动动基基本理论本理论2.12.1空空气气主主要要物物理理参数参数2.22.2风风流流能能量量与与压压力力2.32.3矿矿井井通通风风中中的的能量方程能量方程2.42.4能能量量方方程程在
10、在矿矿井通风中的应用井通风中的应用6Ventilationand Safety of Mines2.1 空气主要物理参数空气主要物理参数例如：甲地：例如：甲地：t = 18 t = 18 ， V V 0.0107 Kg/m0.0107 Kg/m3 3 乙地：乙地：t = 30 t = 30 ， V V 0.0154 Kg/m0.0154 Kg/m3 3解：查附表解：查附表 当当t t为为1818 ， s s 0.0154 Kg/m0.0154 Kg/m3 3 当当t t为为30 30 ， s s 0.03037 Kg/m0.03037 Kg/m3 3 甲地：甲地： V V S S0.7 0.7
11、 70 %70 % 乙地：乙地： V V S S0.510.5151 %51 % 乙地的绝对湿度大于甲地，但甲地的相对湿度乙地的绝对湿度大于甲地，但甲地的相对湿度大于乙地，故乙地的空气吸湿能力强大于乙地，故乙地的空气吸湿能力强。上例上例 甲地、乙地的露点分别为多少？甲地、乙地的露点分别为多少？2 2矿矿井井空空气气流流动动基基本理论本理论2.12.1空空气气主主要要物物理理参数参数2.22.2风风流流能能量量与与压压力力2.32.3矿矿井井通通风风中中的的能量方程能量方程2.42.4能能量量方方程程在在矿矿井通风中的应用井通风中的应用7Ventilationand Safety of Mine
12、s2.1 空气主要物理参数空气主要物理参数、含湿量、含湿量 含有含有1kg1kg干空气的湿空气中所含干空气的湿空气中所含水蒸汽的质量（水蒸汽的质量（kgkg）称为空气的含湿）称为空气的含湿量。量。 d= d= V V d d V V= =P Ps s/461T /461T d d=(P-=(P-P Ps s)/287T)/287T d=0.622 d=0.622P Ps s/(P-/(P-P Ps s) )2 2矿矿井井空空气气流流动动基基本理论本理论2.12.1空空气气主主要要物物理理参数参数2.22.2风风流流能能量量与与压压力力2.32.3矿矿井井通通风风中中的的能量方程能量方程2.42
13、.4能能量量方方程程在在矿矿井通风中的应用井通风中的应用8Ventilationand Safety of Mines2.1 空气主要物理参数空气主要物理参数四、焓四、焓 焓是一个复合的状态参数，它是内焓是一个复合的状态参数，它是内能能u u和压力功和压力功PVPV之和，焓也称热焓。之和，焓也称热焓。i=ii=id d+di+diV V=1.0045t+d(2501+1.85t)=1.0045t+d(2501+1.85t)实际应用焓实际应用焓- -湿图（湿图（i-di-d图）图）2 2矿矿井井空空气气流流动动基基本理论本理论2.12.1空空气气主主要要物物理理参数参数2.22.2风风流流能能量
14、量与与压压力力2.32.3矿矿井井通通风风中中的的能量方程能量方程2.42.4能能量量方方程程在在矿矿井通风中的应用井通风中的应用9Ventilationand Safety of Mines2.1 空气主要物理参数空气主要物理参数五、粘性五、粘性流体抵抗剪切力的性质。当流体层间发生相对流体抵抗剪切力的性质。当流体层间发生相对运动时，在流体内部两个流体层的接触面上，便产运动时，在流体内部两个流体层的接触面上，便产生粘性阻力生粘性阻力( (内摩擦力内摩擦力) )以阻止相对运动，流体具有以阻止相对运动，流体具有的这一性质，称作流体的粘性。其大小主要取决于的这一性质，称作流体的粘性。其大小主要取决于
15、温度。温度。V y2 2矿矿井井空空气气流流动动基基本理论本理论2.12.1空空气气主主要要物物理理参数参数2.22.2风风流流能能量量与与压压力力2.32.3矿矿井井通通风风中中的的能量方程能量方程2.42.4能能量量方方程程在在矿矿井通风中的应用井通风中的应用10Ventilationand Safety of Mines2.1 空气主要物理参数空气主要物理参数根据牛顿内摩擦定律有：根据牛顿内摩擦定律有：式中：式中：比例系数，代表空气粘性，称为比例系数，代表空气粘性，称为动动力粘性力粘性或或绝对粘度绝对粘度。其国际单位：帕。其国际单位：帕. .秒，写作：秒，写作：Pa.SPa.S。运动粘度
16、为运动粘度为: : 温度是影响流体粘性主要因素，气体随温度升温度是影响流体粘性主要因素，气体随温度升高而增大，液体而降低高而增大，液体而降低2 2矿矿井井空空气气流流动动基基本理论本理论2.12.1空空气气主主要要物物理理参数参数2.22.2风风流流能能量量与与压压力力2.32.3矿矿井井通通风风中中的的能量方程能量方程2.42.4能能量量方方程程在在矿矿井通风中的应用井通风中的应用11Ventilationand Safety of Mines2.1 空气主要物理参数空气主要物理参数六、密度六、密度 单位体积空气所具有的质量称为空气的密度，与单位体积空气所具有的质量称为空气的密度，与P P、t t、湿度等有关。湿空气密度为干空气密度和水蒸汽密度之和，湿度等有关。湿空气密度为干空气密度和水蒸汽密度之和，即：即： 根据气体状态方程，可推出空气密度计算公式：根据气体状态方程，可推出空气密度计算公式：式中：式中：P P为大气压，为大气压，satsat为饱和水蒸汽压，单位：为饱和水蒸汽压，单位：PaPa； 为相对湿度为相对湿度； 为空气绝对温度，为空气绝对温度，T= t + 273 , KT=
