第二章第二章 礦井通風(fēng)壓力礦井通風(fēng)壓力 ：介紹空氣的主要物理參數(shù)、性質(zhì)，討論空氣在流動(dòng)介紹空氣的主要物理參數(shù)、性質(zhì)，討論空氣在流動(dòng)過(guò)程中所具有的能量（壓力）及其能量的變化。推導(dǎo)了礦井空氣流動(dòng)過(guò)過(guò)程中所具有的能量（壓力）及其能量的變化。推導(dǎo)了礦井空氣流動(dòng)過(guò)程中的能量方程，介紹了能量方程在礦井通風(fēng)中的應(yīng)用。程中的能量方程，介紹了能量方程在礦井通風(fēng)中的應(yīng)用。第一節(jié)第一節(jié) 空氣的主要物理參數(shù)空氣的主要物理參數(shù)一、溫度一、溫度 溫度是描述物體冷熱狀態(tài)的物理量。礦井表示氣候條件的主溫度是描述物體冷熱狀態(tài)的物理量。礦井表示氣候條件的主要參數(shù)之一。熱力學(xué)絕對(duì)溫標(biāo)的單位要參數(shù)之一。熱力學(xué)絕對(duì)溫標(biāo)的單位K K T=273.15+tT=273.15+t二、壓力（壓強(qiáng)）二、壓力（壓強(qiáng)）空氣的壓力也稱為空氣的靜壓，用符號(hào)空氣的壓力也稱為空氣的靜壓，用符號(hào)P P表示。壓強(qiáng)在表示。壓強(qiáng)在礦井通風(fēng)中習(xí)慣稱為壓力。它是空氣分子熱運(yùn)動(dòng)對(duì)器壁碰撞的宏觀表現(xiàn)。礦井通風(fēng)中習(xí)慣稱為壓力。它是空氣分子熱運(yùn)動(dòng)對(duì)器壁碰撞的宏觀表現(xiàn)。P=2/3n(1/2mvP=2/3n(1/2mv2 2)礦井常用壓強(qiáng)單位：礦井常用壓強(qiáng)單位：Pa Pa MpaMpa mmHg mmH mmHg mmH2 20 0 mmbarmmbar bar bar atmatm 等等。換算關(guān)系：換算關(guān)系：1 1 atmatm=760 mmHg=1013.25 =760 mmHg=1013.25 mmbarmmbar=101325 Pa =101325 Pa mmbarmmbar=100 Pa =10.2 mmH=100 Pa =10.2 mmH2 20,0,mmHg=13.6mmHmmHg=13.6mmH2 20=133.32 Pa0=133.32 Pa三、密度三、密度 單位體積空氣所具有的質(zhì)量稱為空氣的密度，單位體積空氣所具有的質(zhì)量稱為空氣的密度，與與P P、t t、濕度等有關(guān)。濕度等有關(guān)。=M/V =M/V 四、比容四、比容 空氣的比容是指單位質(zhì)量空氣所占有的體積，空氣的比容是指單位質(zhì)量空氣所占有的體積，用符號(hào)用符號(hào)（m m3 3/kg/kg）表示，比容和密度互為倒數(shù)，）表示，比容和密度互為倒數(shù)，它們是一個(gè)狀態(tài)參數(shù)的兩種表達(dá)方式它們是一個(gè)狀態(tài)參數(shù)的兩種表達(dá)方式即即:=V/M=1/=V/M=1/四、粘性四、粘性流體抵抗剪切力的性質(zhì)。當(dāng)流體層間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在流體內(nèi)部?jī)蓚€(gè)流體抵抗剪切力的性質(zhì)。當(dāng)流體層間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在流體內(nèi)部?jī)蓚€(gè)流體層的接觸面上，便產(chǎn)生粘性阻力流體層的接觸面上，便產(chǎn)生粘性阻力(內(nèi)摩擦力內(nèi)摩擦力)以阻止相對(duì)運(yùn)動(dòng)，流以阻止相對(duì)運(yùn)動(dòng)，流體具有的這一性質(zhì)，稱作流體的粘性。其大小主要取決于溫度。體具有的這一性質(zhì)，稱作流體的粘性。其大小主要取決于溫度。式中：式中：比例系數(shù)，代表空氣粘性，稱為比例系數(shù)，代表空氣粘性，稱為動(dòng)力粘性動(dòng)力粘性或或絕對(duì)粘度絕對(duì)粘度。其。其 溫度是影響流體粘性主要因素，氣體，隨溫度升高而增大，液體而降低溫度是影響流體粘性主要因素，氣體，隨溫度升高而增大，液體而降低 V y第二節(jié)第二節(jié) 風(fēng)流能量與壓力風(fēng)流能量與壓力 能量與壓力是通風(fēng)工程中兩個(gè)重要的基本概念，壓力可以理解為：?jiǎn)文芰颗c壓力是通風(fēng)工程中兩個(gè)重要的基本概念，壓力可以理解為：?jiǎn)挝惑w積空氣所具有的能夠?qū)ν庾鞴Φ臋C(jī)械能。位體積空氣所具有的能夠?qū)ν庾鞴Φ臋C(jī)械能。一、風(fēng)的能量與壓力一、風(fēng)的能量與壓力1.1.靜壓能靜壓靜壓能靜壓（1 1）靜壓能與靜壓的概念）靜壓能與靜壓的概念 空氣的分子無(wú)時(shí)無(wú)刻不在作無(wú)秩序的熱運(yùn)動(dòng)。這種由分子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生空氣的分子無(wú)時(shí)無(wú)刻不在作無(wú)秩序的熱運(yùn)動(dòng)。這種由分子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的分子動(dòng)能的一部分轉(zhuǎn)化的能夠?qū)ν庾鞴Φ臋C(jī)械能叫的分子動(dòng)能的一部分轉(zhuǎn)化的能夠?qū)ν庾鞴Φ臋C(jī)械能叫靜壓能靜壓能E E靜靜，J Jm m3 3，在礦井通風(fēng)中，壓力的概念與物理學(xué)中的壓強(qiáng)相同，即單位面積上受在礦井通風(fēng)中，壓力的概念與物理學(xué)中的壓強(qiáng)相同，即單位面積上受到的垂直作用力。到的垂直作用力。靜壓力靜壓力P P靜靜=N/m=N/m2 2也可稱為是靜壓能也可稱為是靜壓能，值相等，值相等（）靜壓特點(diǎn)（）靜壓特點(diǎn) a.a.無(wú)論靜止的空氣還是流動(dòng)的空氣都具有靜壓力；無(wú)論靜止的空氣還是流動(dòng)的空氣都具有靜壓力；b.b.風(fēng)流中任一點(diǎn)的靜壓各向同值，且垂直于作用面；風(fēng)流中任一點(diǎn)的靜壓各向同值，且垂直于作用面；c.c.風(fēng)流靜壓的大?。梢杂脙x表測(cè)量）反映了單位體積風(fēng)流所具有風(fēng)流靜壓的大?。梢杂脙x表測(cè)量）反映了單位體積風(fēng)流所具有的能夠?qū)ν庾鞴Φ撵o壓能的多少。如說(shuō)風(fēng)流的壓力為的能夠?qū)ν庾鞴Φ撵o壓能的多少。如說(shuō)風(fēng)流的壓力為101332Pa101332Pa，則指則指風(fēng)流風(fēng)流1m1m3 3具有具有101332J101332J的靜壓能。的靜壓能。（）壓力的兩種測(cè)算基準(zhǔn)（表示方法（）壓力的兩種測(cè)算基準(zhǔn)（表示方法）根據(jù)壓力的測(cè)算基準(zhǔn)不同，壓力可分為：根據(jù)壓力的測(cè)算基準(zhǔn)不同，壓力可分為：絕對(duì)壓力和相對(duì)壓力絕對(duì)壓力和相對(duì)壓力。A A、絕對(duì)壓力：絕對(duì)壓力：以真空為測(cè)算零點(diǎn)（比較基準(zhǔn)）而測(cè)得的壓力稱之為以真空為測(cè)算零點(diǎn)（比較基準(zhǔn)）而測(cè)得的壓力稱之為絕對(duì)壓力，用絕對(duì)壓力，用 P P 表示。表示。B B、相對(duì)壓力：相對(duì)壓力：以當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)赝瑯?biāo)高的大氣壓力為測(cè)算基準(zhǔn)以當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)赝瑯?biāo)高的大氣壓力為測(cè)算基準(zhǔn)(零點(diǎn)零點(diǎn))測(cè)測(cè)得的壓力稱之為相對(duì)壓力，即通常所說(shuō)的表壓力，用得的壓力稱之為相對(duì)壓力，即通常所說(shuō)的表壓力，用 h h 表示。表示。風(fēng)流的絕對(duì)壓力（風(fēng)流的絕對(duì)壓力（P P）、）、相對(duì)壓力（相對(duì)壓力（h h）和與其對(duì)應(yīng)的大氣壓（和與其對(duì)應(yīng)的大氣壓（P P0 0）三者之間的關(guān)系如下式所示：三者之間的關(guān)系如下式所示：h =P h =P P P0 0P Pi i 與與 h hi i 比較：比較：I I、絕對(duì)靜壓總是為正，而相對(duì)靜壓有絕對(duì)靜壓總是為正，而相對(duì)靜壓有正負(fù)正負(fù)之分；之分；IIII、同一斷面上各點(diǎn)風(fēng)流的絕對(duì)靜壓隨高度的變化而變化，而相對(duì)靜壓與同一斷面上各點(diǎn)風(fēng)流的絕對(duì)靜壓隨高度的變化而變化，而相對(duì)靜壓與高度無(wú)關(guān)。高度無(wú)關(guān)。IIIIII、P Pi i 可能大于、等于或小于與該點(diǎn)同標(biāo)高的大氣壓可能大于、等于或小于與該點(diǎn)同標(biāo)高的大氣壓(P(P0i0i)。2 2、位能、位能（1)1)位能的概念位能的概念 位能的產(chǎn)生位能的產(chǎn)生 如果把質(zhì)量為如果把質(zhì)量為M M（kgkg）的物體從某一基準(zhǔn)面提高的物體從某一基準(zhǔn)面提高Z Z（m m），），就要對(duì)物體克服就要對(duì)物體克服重力作功重力作功M.g.ZM.g.Z（J J），），物體因而獲得同樣數(shù)量（物體因而獲得同樣數(shù)量（M.g.ZM.g.Z）的重力位能。的重力位能。即：即：E EPOPO=M.g.Z =M.g.Z 重力位能是一種潛在的能量，它只有通過(guò)計(jì)算得重力位能是一種潛在的能量，它只有通過(guò)計(jì)算得其大小，而且是一個(gè)其大小，而且是一個(gè)相對(duì)值相對(duì)值 。實(shí)際工作中一般計(jì)算位能差。實(shí)際工作中一般計(jì)算位能差。（）位能計(jì)算（）位能計(jì)算 dzi（3)3)位能與靜壓的關(guān)系位能與靜壓的關(guān)系（4)4)位能的特點(diǎn)位能的特點(diǎn) a.a.位能是相對(duì)某一基準(zhǔn)面而具有的能量，它隨所選基準(zhǔn)面的變化而變位能是相對(duì)某一基準(zhǔn)面而具有的能量，它隨所選基準(zhǔn)面的變化而變化?；５荒懿顬槎ㄖ?。但位能差為定值。b.b.位能是一種潛在的能量，它在本處對(duì)外無(wú)力的效應(yīng)，即不呈現(xiàn)壓力，位能是一種潛在的能量，它在本處對(duì)外無(wú)力的效應(yīng)，即不呈現(xiàn)壓力，故不能象靜壓那樣用儀表進(jìn)行直接測(cè)量。故不能象靜壓那樣用儀表進(jìn)行直接測(cè)量。c.c.位能和靜壓可以相互轉(zhuǎn)化，在進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化時(shí)遵循能量守恒定律。位能和靜壓可以相互轉(zhuǎn)化，在進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化時(shí)遵循能量守恒定律。3.3.動(dòng)能動(dòng)壓動(dòng)能動(dòng)壓（1)1)動(dòng)能與動(dòng)壓的概念動(dòng)能與動(dòng)壓的概念 當(dāng)空氣流動(dòng)時(shí)，除了位能和靜壓能外，還有空氣定向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，當(dāng)空氣流動(dòng)時(shí)，除了位能和靜壓能外，還有空氣定向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，用用E E動(dòng)動(dòng)表示，表示，J/mJ/m3 3；其動(dòng)能所轉(zhuǎn)化顯現(xiàn)的壓力叫其動(dòng)能所轉(zhuǎn)化顯現(xiàn)的壓力叫動(dòng)壓動(dòng)壓或稱或稱速壓速壓，用符號(hào)，用符號(hào)h h動(dòng)動(dòng)表示，單位表示，單位PaPa。（2)2)動(dòng)壓的計(jì)算動(dòng)壓的計(jì)算 單位體積空氣所具有的動(dòng)能為：?jiǎn)挝惑w積空氣所具有的動(dòng)能為：E E動(dòng)動(dòng) i iV V2 20.50.5 式中：式中：i i i i點(diǎn)的空氣密度，點(diǎn)的空氣密度，Kg/mKg/m3 3；v vi i點(diǎn)的空氣流速，點(diǎn)的空氣流速，m/sm/s。E E動(dòng)動(dòng)對(duì)外所呈現(xiàn)的動(dòng)壓對(duì)外所呈現(xiàn)的動(dòng)壓h h動(dòng)動(dòng)，其值相同。，其值相同。（3)3)動(dòng)壓的特點(diǎn)動(dòng)壓的特點(diǎn) a.a.只有作定向流動(dòng)的空氣才具有動(dòng)壓，因此動(dòng)壓具有方向性。只有作定向流動(dòng)的空氣才具有動(dòng)壓，因此動(dòng)壓具有方向性。b.b.動(dòng)壓總是大于零。垂直流動(dòng)方向的作用面所承受的動(dòng)壓最大（即流動(dòng)壓總是大于零。垂直流動(dòng)方向的作用面所承受的動(dòng)壓最大（即流動(dòng)方向上的動(dòng)壓真值）；當(dāng)作用面與流動(dòng)方向有夾角時(shí)，其感受到的動(dòng)方向上的動(dòng)壓真值）；當(dāng)作用面與流動(dòng)方向有夾角時(shí)，其感受到的動(dòng)壓值將小于動(dòng)壓真值。動(dòng)壓值將小于動(dòng)壓真值。c.c.在同一流動(dòng)斷面上，由于風(fēng)速分布的不均勻性，各點(diǎn)的風(fēng)速不相等，在同一流動(dòng)斷面上，由于風(fēng)速分布的不均勻性，各點(diǎn)的風(fēng)速不相等，所以其動(dòng)壓值不等。所以其動(dòng)壓值不等。d.d.某斷面動(dòng)壓即為該斷面平均風(fēng)速計(jì)算值。某斷面動(dòng)壓即為該斷面平均風(fēng)速計(jì)算值。全壓全壓 風(fēng)道中任一點(diǎn)風(fēng)流，在其流動(dòng)方向上同時(shí)存在靜壓和動(dòng)壓風(fēng)道中任一點(diǎn)風(fēng)流，在其流動(dòng)方向上同時(shí)存在靜壓和動(dòng)壓，兩者之兩者之和稱之為該點(diǎn)風(fēng)流的和稱之為該點(diǎn)風(fēng)流的全壓全壓，即：，即：全壓靜壓動(dòng)壓全壓靜壓動(dòng)壓。由于靜壓有絕對(duì)和相對(duì)之分，故全壓也有由于靜壓有絕對(duì)和相對(duì)之分，故全壓也有絕對(duì)和相對(duì)絕對(duì)和相對(duì)之分。之分。、絕對(duì)全壓（、絕對(duì)全壓（P P全）全）P P全全 P P靜靜h h動(dòng)動(dòng) B B、相對(duì)全壓（相對(duì)全壓（h htiti）h h全全P P全全 P Po o 壓入式風(fēng)道中：壓入式風(fēng)道中：h h全全0 0 抽出式風(fēng)道中：抽出式風(fēng)道中：h h全全0 0二、風(fēng)流的點(diǎn)壓力之間相互關(guān)系二、風(fēng)流的點(diǎn)壓力之間相互關(guān)系 風(fēng)流的點(diǎn)壓力是指測(cè)點(diǎn)的單位體積風(fēng)流的點(diǎn)壓力是指測(cè)點(diǎn)的單位體積(1m(1m3 3)空氣所具有的壓力。通風(fēng)管道空氣所具有的壓力。通風(fēng)管道中流動(dòng)的風(fēng)流的點(diǎn)壓力可分為：中流動(dòng)的風(fēng)流的點(diǎn)壓力可分為：靜壓、動(dòng)壓和全壓。靜壓、動(dòng)壓和全壓。風(fēng)流中任一點(diǎn)風(fēng)流中任一點(diǎn)i i的動(dòng)壓、絕對(duì)靜壓和絕對(duì)全壓的關(guān)系為的動(dòng)壓、絕對(duì)靜壓和絕對(duì)全壓的關(guān)系為：h h動(dòng)動(dòng)=P=P全全-P-P靜靜 h hvivi、h hI I和和h htiti三者之間的關(guān)系為：三者之間的關(guān)系為：h h全全 =h=h靜靜 +h+h動(dòng)動(dòng) 。壓入式通風(fēng)（正壓通風(fēng)）壓入式通風(fēng)（正壓通風(fēng)）：風(fēng)流中任一點(diǎn)的：風(fēng)流中任一點(diǎn)的相對(duì)全壓恒相對(duì)全壓恒為正。為正。P P全全 and Pand P靜靜 P Po o h h 全全 0 0，h h靜靜 且且 h h 全全 h h靜靜 ，h h全全 =h=h靜靜 +h+h動(dòng)動(dòng) 壓入式通風(fēng)的實(shí)質(zhì)：使風(fēng)機(jī)出口風(fēng)流的能量增加，即出口風(fēng)流的絕對(duì)壓力壓入式通風(fēng)的實(shí)質(zhì)：使風(fēng)機(jī)出口風(fēng)流的能量增加，即出口風(fēng)流的絕對(duì)壓力大于風(fēng)機(jī)進(jìn)口的壓力大于風(fēng)機(jī)進(jìn)口的壓力。抽出式通風(fēng)（負(fù)壓通風(fēng)）：抽出式通風(fēng)（負(fù)壓通風(fēng)）：風(fēng)流中任一點(diǎn)的相對(duì)全壓恒為負(fù)，對(duì)于抽出式風(fēng)流中任一點(diǎn)的相對(duì)全壓恒為負(fù)，對(duì)于抽出式通風(fēng)由于通風(fēng)由于h h全全 和和 h h靜靜 為負(fù)為負(fù)，即：即：h h全全 =h=h靜靜 h h動(dòng)動(dòng) 抽出式通風(fēng)的實(shí)質(zhì)：使風(fēng)機(jī)入口風(fēng)流的能量降低，即入口風(fēng)流的絕對(duì)壓力抽出式通風(fēng)的實(shí)質(zhì)：使風(fēng)機(jī)入口風(fēng)流的能量降低，即入口風(fēng)流的絕對(duì)壓力小于風(fēng)機(jī)進(jìn)口的壓力小于風(fēng)機(jī)進(jìn)口的壓力。風(fēng)流點(diǎn)壓力間的關(guān)系風(fēng)流點(diǎn)壓力間的關(guān)系例題例題2-2-1 2-2-1 如圖壓入式通風(fēng)風(fēng)筒中某點(diǎn)如圖壓入式通風(fēng)風(fēng)筒中某點(diǎn)i i的的h h靜靜=1000Pa1000Pa，h h動(dòng)動(dòng)=150Pa=150Pa，風(fēng)風(fēng)筒外與筒外與i i點(diǎn)同標(biāo)高的點(diǎn)同標(biāo)高的P P0 0=101332Pa=101332Pa，求：求：(1)i(1)i點(diǎn)的絕對(duì)靜壓點(diǎn)的絕對(duì)靜壓P P靜靜；(2)i(2)i點(diǎn)的相對(duì)全壓點(diǎn)的相對(duì)全壓h h全全；(3)i(3)i點(diǎn)的絕對(duì)全壓點(diǎn)的絕對(duì)全壓P P全全。解：解：(1)P(1)P靜靜=P=P0 0+h+h靜靜=101332+1000=102332Pa=101332+1000=102332Pa (2)h (2)h全全=h=h靜靜+h+h動(dòng)動(dòng)=1000+150=1150Pa=1000+150=1150Pa (3 P (3 P全全=P=P0 0+h+h全全=101332+1150=101332+1150=PaPa例題例題2-2-2 2-2-2 如圖抽出式通風(fēng)風(fēng)筒中某點(diǎn)如圖抽出式通風(fēng)風(fēng)筒中某點(diǎn)i i的的h h靜靜=1000Pa=1000Pa，h h動(dòng)動(dòng)=150Pa=150Pa，風(fēng)風(fēng)筒外與筒外與i i點(diǎn)同標(biāo)高的點(diǎn)同標(biāo)高的P P0 0=101332Pa=101332Pa，求：求：(1)i(1)i點(diǎn)的絕對(duì)靜壓點(diǎn)的絕對(duì)靜壓P P靜靜；(2)i(2)i點(diǎn)的相對(duì)全壓點(diǎn)的相對(duì)全壓h h全全；(3)i(3)i點(diǎn)的絕對(duì)全壓點(diǎn)的絕對(duì)全壓P P靜靜。解：解：(1)P(1)P靜靜=P=P0 0+h+h靜靜=101332.5-1000=100332Pa=101332.5-1000=100332Pa (2)h (2)h全全 =h=h靜靜 h h動(dòng)動(dòng) 1000-150=850Pa1000-150=850Pa (3)P (3)P全全=P=P0 0-h h全全=101332.5-850=100482Pa=101332.5-850=100482Pa三、風(fēng)流點(diǎn)壓力的測(cè)定三、風(fēng)流點(diǎn)壓力的測(cè)定、礦井主要壓力測(cè)定儀器儀表、礦井主要壓力測(cè)定儀器儀表 （）絕對(duì)壓力測(cè)量：空盒氣壓計(jì)、精密氣壓計(jì)、水銀（）絕對(duì)壓力測(cè)量：空盒氣壓計(jì)、精密氣壓計(jì)、水銀氣壓計(jì)等。氣壓計(jì)等。（）壓差及相對(duì)壓力測(cè)量：恒溫氣壓計(jì)、（）壓差及相對(duì)壓力測(cè)量：恒溫氣壓計(jì)、“”水柱水柱計(jì)、補(bǔ)償式微壓計(jì)、傾斜單管壓差計(jì)。計(jì)、補(bǔ)償式微壓計(jì)、傾斜單管壓差計(jì)。（）感壓儀器：皮托管，承受和傳遞壓力，（）感壓儀器：皮托管，承受和傳遞壓力，+-+-測(cè)壓測(cè)壓（1）絕對(duì)壓力測(cè)量?jī)x器：空盒壓差計(jì) 空盒氣壓計(jì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖空盒氣壓計(jì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1、2、3、4傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；5拉桿；6波紋真空膜盒；7指針；8彈簧（2）相對(duì)壓力測(cè)量?jī)x器 A、皮托管 B、U型壓差計(jì) C、單管傾斜壓差計(jì) D、補(bǔ)償式微壓計(jì) 皮托管是承受和傳遞壓力的工具。它由兩個(gè)同心圓管相套組成，其結(jié)構(gòu)如圖所示。內(nèi)管前端有中心孔，與標(biāo)有“+”號(hào)的接頭相通；外管前端側(cè)壁上分布有一組小孔，與標(biāo)有“-”號(hào)的接頭相通，內(nèi)外管互不相通。使用時(shí)，將皮托管的前端中心孔正對(duì)風(fēng)流，此時(shí)，中心孔（+）接受的是風(fēng)流的靜壓和動(dòng)壓（即全壓），側(cè)孔（-）接受的是風(fēng)流的靜壓。通過(guò)皮托管的“+”接頭和“-”接頭，分別將全壓和靜壓傳遞到壓差計(jì)上。B、U形壓差計(jì) U形壓差計(jì)形壓差計(jì)a垂直形垂直形 b傾斜形傾斜形1U形玻璃管；2標(biāo)尺C、單管傾斜壓差計(jì) YYT200型單管傾斜壓差計(jì)結(jié)構(gòu)型單管傾斜壓差計(jì)結(jié)構(gòu)1底座；2水準(zhǔn)指示器；3弧形支架；4加液蓋；5零位調(diào)整旋鈕；6三通閥門柄；7游標(biāo)；8傾斜測(cè)壓管；9調(diào)平螺釘；10大容器；11多向閥門D、補(bǔ)償式微壓計(jì)DJM9型補(bǔ)償式微壓計(jì)型補(bǔ)償式微壓計(jì)（3）礦井通風(fēng)綜合參數(shù)檢測(cè)儀 JFY型礦井通風(fēng)參數(shù)檢測(cè)儀面板圖型礦井通風(fēng)參數(shù)檢測(cè)儀面板圖、壓力測(cè)定、壓力測(cè)定 （）絕對(duì)壓力直接測(cè)量讀數(shù)。（）絕對(duì)壓力直接測(cè)量讀數(shù)。（）相對(duì)靜壓（）相對(duì)靜壓(以如圖負(fù)壓通風(fēng)為例以如圖負(fù)壓通風(fēng)為例)（注意連接方法）：（注意連接方法）：z zP P0 i0 ih h0 00 0推導(dǎo)如圖推導(dǎo)如圖 h=hh=h靜靜?以水柱計(jì)的等壓面以水柱計(jì)的等壓面0 0 0 0 為基準(zhǔn)面，為基準(zhǔn)面，水柱計(jì)右邊等壓面上受到的力：水柱計(jì)右邊等壓面上受到的力：P P左左 P P+gZgZ 水柱計(jì)左邊等壓面上受到的力：水柱計(jì)左邊等壓面上受到的力：P P右右 P P靜靜+m mg(z-h)+hg(z-h)+h 由等壓面的定義有：由等壓面的定義有：P P左左 P P右右 h=h=P P-P-P靜靜說(shuō)明：（說(shuō)明：（I I）水柱計(jì)上下移動(dòng)時(shí)，水柱計(jì)上下移動(dòng)時(shí)，h h 保持不變；保持不變；（IIII）在風(fēng)筒同一斷面上、下移動(dòng)皮托管，水柱計(jì)讀數(shù)不變，說(shuō)明在風(fēng)筒同一斷面上、下移動(dòng)皮托管，水柱計(jì)讀數(shù)不變，說(shuō)明同一斷面上同一斷面上 h h 相同。相同。（）相對(duì)全壓、動(dòng)壓測(cè)量（）相對(duì)全壓、動(dòng)壓測(cè)量 測(cè)定連接如圖（測(cè)定連接如圖（說(shuō)明連接方法及水柱高度變化說(shuō)明連接方法及水柱高度變化）z zP P0 i0 ih ht th hi ih hv v四、通風(fēng)壓力與壓差 1、通風(fēng)壓力與壓差的概念 風(fēng)流在流動(dòng)過(guò)程中，因阻力作用引起通風(fēng)壓力的降落，稱為壓降、壓差、或壓力損失。井巷風(fēng)流中兩斷面之間的總壓差是造成空氣流動(dòng)的根本原因井巷內(nèi)空氣借以流動(dòng)的壓力稱為通風(fēng)壓力。礦井通風(fēng)壓力？2、靜壓差與全壓差測(cè)量 工具：皮托管和壓差計(jì) 連接方法本節(jié)課重點(diǎn)本節(jié)課重點(diǎn) 能量方程及在礦井中的應(yīng)用能量方程及在礦井中的應(yīng)用第三節(jié)第三節(jié) 通風(fēng)能量方程通風(fēng)能量方程 當(dāng)空氣在井巷中流動(dòng)時(shí)，將會(huì)受到通風(fēng)阻力的作用，消耗其當(dāng)空氣在井巷中流動(dòng)時(shí)，將會(huì)受到通風(fēng)阻力的作用，消耗其能量；為保證空氣連續(xù)不斷地流動(dòng)，就必需有通風(fēng)動(dòng)力對(duì)空氣作能量；為保證空氣連續(xù)不斷地流動(dòng)，就必需有通風(fēng)動(dòng)力對(duì)空氣作功，使得通風(fēng)阻力和通風(fēng)動(dòng)力相平衡。功，使得通風(fēng)阻力和通風(fēng)動(dòng)力相平衡。一、空氣流動(dòng)連續(xù)性方程一、空氣流動(dòng)連續(xù)性方程 在礦井巷道中流動(dòng)的風(fēng)流是連續(xù)不斷的介質(zhì)，充滿它所流經(jīng)的空在礦井巷道中流動(dòng)的風(fēng)流是連續(xù)不斷的介質(zhì)，充滿它所流經(jīng)的空間。在間。在無(wú)點(diǎn)源或點(diǎn)匯無(wú)點(diǎn)源或點(diǎn)匯存在時(shí)，存在時(shí)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律根據(jù)質(zhì)量守恒定律：對(duì)于：對(duì)于穩(wěn)定流，穩(wěn)定流，流入某空間的流體質(zhì)量必然等于流出其的流體質(zhì)量。流入某空間的流體質(zhì)量必然等于流出其的流體質(zhì)量。如圖井巷中風(fēng)流從如圖井巷中風(fēng)流從1 1斷面流向斷面流向2 2 斷面，作定常流動(dòng)時(shí)，有：斷面，作定常流動(dòng)時(shí)，有：Mi=constMi=const V V1 1 S S1 1 V V S S 、2 2 1 1、2 2斷面上空氣的平均密度，斷面上空氣的平均密度，kg/mkg/m3 3；V V1 1,，V V2 21 1、2 2 斷面上空氣的平均流速，斷面上空氣的平均流速，m/sm/s；S S1 1、S S2 2 1 1、斷面面積，斷面面積，m m2 2。兩種特例兩種特例：（I I）若若 S S1 1S S2 2 ，則則 V V1 1 V V ；（IIII）若若 ，則則 V V1 1 S S1 1 V V S S 。對(duì)于不可壓縮流體，通過(guò)任一斷面的體積流量相等，即對(duì)于不可壓縮流體，通過(guò)任一斷面的體積流量相等，即Q=Q=v vi iS Si i=const=const課本例題課本例題 二、巷道中風(fēng)流的能量方程二、巷道中風(fēng)流的能量方程能量方程表達(dá)了空氣在流動(dòng)過(guò)程中的壓能、動(dòng)能和位能的變化規(guī)律，是能量守恒和能量方程表達(dá)了空氣在流動(dòng)過(guò)程中的壓能、動(dòng)能和位能的變化規(guī)律，是能量守恒和轉(zhuǎn)換定律在礦井通風(fēng)中的應(yīng)用。轉(zhuǎn)換定律在礦井通風(fēng)中的應(yīng)用。（一）、單位質(zhì)量（一）、單位質(zhì)量(1kg)(1kg)流量的能量方程流量的能量方程在井巷通風(fēng)中，任一斷面單位體積空氣對(duì)某基準(zhǔn)面而言具有三種能量，即在井巷通風(fēng)中，任一斷面單位體積空氣對(duì)某基準(zhǔn)面而言具有三種能量，即（靜壓能、動(dòng)壓能、位能靜壓能、動(dòng)壓能、位能），而這三種能量一般又分別用靜壓，而這三種能量一般又分別用靜壓P P靜靜、動(dòng)壓、動(dòng)壓P P動(dòng)動(dòng)和位壓和位壓P P位位三種壓力來(lái)體現(xiàn)。三種壓力來(lái)體現(xiàn)。推導(dǎo)過(guò)程：推導(dǎo)過(guò)程：結(jié)論：結(jié)論：2211221-2121122vvhPPgZg22Z阻關(guān)于公式的幾點(diǎn)說(shuō)明：關(guān)于公式的幾點(diǎn)說(shuō)明：1 1、1m1m3 3 空氣在流動(dòng)過(guò)程中的能量損失（通風(fēng)阻力）空氣在流動(dòng)過(guò)程中的能量損失（通風(fēng)阻力）等于兩斷面間的機(jī)械能差。等于兩斷面間的機(jī)械能差。2 2、各單位要統(tǒng)一使用各單位要統(tǒng)一使用PaPa3 3、動(dòng)壓計(jì)算時(shí)，分別使用、動(dòng)壓計(jì)算時(shí)，分別使用1-11-1和和2-22-2斷面的空氣密度。斷面的空氣密度。4 4、位壓計(jì)算中的密度，應(yīng)分別取位壓計(jì)算中的密度，應(yīng)分別取1-11-1和和2-22-2斷面與基斷面與基準(zhǔn)面之間的空氣柱的平均密度。準(zhǔn)面之間的空氣柱的平均密度?；鶞?zhǔn)面選取基準(zhǔn)面選?。喝y(cè)段之間的最低標(biāo)高作為基準(zhǔn)面。：取測(cè)段之間的最低標(biāo)高作為基準(zhǔn)面。（二）、關(guān)于能量方程使用的幾點(diǎn)說(shuō)明（二）、關(guān)于能量方程使用的幾點(diǎn)說(shuō)明1.1.能量方程的意義是，表示能量方程的意義是，表示1kg1kg（或或1m1m3 3）空氣由空氣由1 1斷面流向斷面流向2 2斷面的過(guò)程中斷面的過(guò)程中所消耗的能量（通風(fēng)阻力），等于流經(jīng)所消耗的能量（通風(fēng)阻力），等于流經(jīng)1 1、2 2斷面間空氣總機(jī)械能（靜壓斷面間空氣總機(jī)械能（靜壓能、動(dòng)壓能和位能）的變化量。能、動(dòng)壓能和位能）的變化量。2.2.風(fēng)流流動(dòng)必須是穩(wěn)定流，即斷面上的參數(shù)不隨時(shí)間的變化而變化；所風(fēng)流流動(dòng)必須是穩(wěn)定流，即斷面上的參數(shù)不隨時(shí)間的變化而變化；所研究的始、末斷面要選在緩變流場(chǎng)上。研究的始、末斷面要選在緩變流場(chǎng)上。3.3.風(fēng)流總是從總能量（機(jī)械能）大的地方流向總能量小的地方。在判斷風(fēng)流總是從總能量（機(jī)械能）大的地方流向總能量小的地方。在判斷風(fēng)流方向時(shí)，應(yīng)用始末兩斷面上的總能量來(lái)進(jìn)行，而不能只看其中的某風(fēng)流方向時(shí)，應(yīng)用始末兩斷面上的總能量來(lái)進(jìn)行，而不能只看其中的某一項(xiàng)。如不知風(fēng)流方向，列能量方程時(shí)，一項(xiàng)。如不知風(fēng)流方向，列能量方程時(shí)，應(yīng)先假設(shè)風(fēng)流方向應(yīng)先假設(shè)風(fēng)流方向，如果計(jì)算，如果計(jì)算出的能量損失（通風(fēng)阻力）出的能量損失（通風(fēng)阻力）為正為正，說(shuō)明風(fēng)流方向假設(shè)正確；如果，說(shuō)明風(fēng)流方向假設(shè)正確；如果為負(fù)為負(fù)，則風(fēng)流方與假設(shè)相反。則風(fēng)流方與假設(shè)相反。4.4.正確選擇求位能時(shí)的基準(zhǔn)面。正確選擇求位能時(shí)的基準(zhǔn)面。5.5.應(yīng)用能量方程時(shí)要注意各項(xiàng)單位的一致性。應(yīng)用能量方程時(shí)要注意各項(xiàng)單位的一致性。6 6、對(duì)于流動(dòng)過(guò)程中流量發(fā)生變化，則按總能量守恒與轉(zhuǎn)換定律列方程、對(duì)于流動(dòng)過(guò)程中流量發(fā)生變化，則按總能量守恒與轉(zhuǎn)換定律列方程 R133R122323333322222221211111hQhQ2vPZQ2vPZQ2vPZQgggmmm312三、能量方程在礦井通風(fēng)中的應(yīng)用三、能量方程在礦井通風(fēng)中的應(yīng)用 1、計(jì)算井巷通風(fēng)阻力并判斷風(fēng)流方向 例 2、通風(fēng)阻力與某斷面相對(duì)壓力之間的關(guān)系通風(fēng)阻力與某斷面相對(duì)壓力之間的關(guān)系（1）抽出式通風(fēng)礦井 h阻h靜4h動(dòng)4h自h全4h自，Pa 規(guī)程要求，都要在主通風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)安裝水柱計(jì)，此儀器就是顯示風(fēng)硐斷面相對(duì)壓力的垂直U型壓差計(jì)，一般是靜壓水柱計(jì)。例：例：某礦井采用抽出式通風(fēng)如圖所示，測(cè)得風(fēng)硐斷面的風(fēng)量Q50m3/s，風(fēng)硐凈斷面積S45m2，空氣密度41.14kg/m3，風(fēng)硐外與其同標(biāo)高的大氣壓力P0101324.5Pa，主通風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)靜壓水柱計(jì)的讀數(shù)h靜42240 Pa，礦井的自然風(fēng)壓H自120 Pa，自然風(fēng)壓的方向幫助主通風(fēng)機(jī)工作。試求P靜4、h動(dòng)4、P全4、h全4和礦井的通風(fēng)阻力h阻各為多大？解解：P靜4P0h靜4101324.5224099084.5 Pa h動(dòng)44v42/24（Q/S）2/21.14（50/5）2/257 Pa P全4P靜4h動(dòng)499084.55799141.5 Pa h全4h靜4h動(dòng)42240572183 Pa h阻h靜4h動(dòng)4h自2240571202303 Pa（2）壓入式通風(fēng)礦井 h阻（h靜2h動(dòng)2）（h靜3h動(dòng)3h自）h全2h全3h自，Pa 說(shuō)明：對(duì)于壓入式通風(fēng)礦井，吸風(fēng)道1-2段的阻力，不論在通風(fēng)設(shè)計(jì)中或通風(fēng)管理中都應(yīng)該考慮，不可忽略。例：如圖 所示的壓入式通風(fēng)礦井中，已知主通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)段2斷面與風(fēng)硐3斷面的靜壓水柱計(jì)讀數(shù)分別為h靜2162 Pa，h靜31468 Pa；測(cè)得兩斷面的動(dòng)壓分別為h動(dòng)2110Pa，h動(dòng)388 Pa；地面大氣壓力P0101324 Pa，自然風(fēng)壓 h自100 Pa，自然風(fēng)壓的作用方向與主通風(fēng)機(jī)風(fēng)流方向相同。試求2、3斷面的絕對(duì)靜壓、絕對(duì)全壓、相對(duì)全壓和礦井的通風(fēng)阻力各為多大？（P靜2101162 Pa，P靜3102792 Pa；P全2101272 Pa，P全3102880 Pa；h全252 Pa，h全31556 Pa；h阻1708 Pa）