通風(fēng)阻力資料PPT課件

1、本章目錄第一節(jié)第一節(jié) 風(fēng)流的流動狀態(tài)風(fēng)流的流動狀態(tài)第二節(jié)第二節(jié) 摩擦阻力摩擦阻力一、摩擦阻力的意義和理論基礎(chǔ)一、摩擦阻力的意義和理論基礎(chǔ)二、完全紊流狀態(tài)下的摩擦阻力定律二、完全紊流狀態(tài)下的摩擦阻力定律三、層流狀態(tài)下的摩擦阻力定律三、層流狀態(tài)下的摩擦阻力定律四、摩擦阻力的計算方法四、摩擦阻力的計算方法五、降低摩擦阻力的措施五、降低摩擦阻力的措施第1頁/共49頁第三節(jié)第三節(jié) 局部阻力局部阻力一、局部阻力的概念一、局部阻力的概念二、局部阻力定律二、局部阻力定律三、局部阻力的計算方法三、局部阻力的計算方法四、降低局部阻力的措施四、降低局部阻力的措施第四節(jié)第四節(jié) 通風(fēng)阻力定律和特性通風(fēng)阻力定律和特性一、

2、通風(fēng)阻力定律一、通風(fēng)阻力定律二、井巷的通風(fēng)特性二、井巷的通風(fēng)特性三、風(fēng)流的功率與電耗三、風(fēng)流的功率與電耗本章目錄本章目錄第2頁/共49頁第五節(jié)第五節(jié) 通風(fēng)阻力測量通風(fēng)阻力測量一、通風(fēng)阻力測量的內(nèi)容與意義一、通風(fēng)阻力測量的內(nèi)容與意義二、用傾斜壓差計測算井巷的風(fēng)阻二、用傾斜壓差計測算井巷的風(fēng)阻三、用傾斜壓差計測算井巷的摩擦阻力系數(shù)三、用傾斜壓差計測算井巷的摩擦阻力系數(shù)四、用氣壓計測算井巷的風(fēng)阻四、用氣壓計測算井巷的風(fēng)阻五、測算礦井的通風(fēng)總阻力和總風(fēng)阻五、測算礦井的通風(fēng)總阻力和總風(fēng)阻 本章目錄本章目錄第3頁/共49頁第三章第三章 井巷通風(fēng)阻力井巷通風(fēng)阻力風(fēng)流流動時，必須具有一定的能量風(fēng)流流動時，必須

3、具有一定的能量( (通風(fēng)壓力通風(fēng)壓力) )，用以克服井巷，用以克服井巷及空氣分子之間的摩擦對風(fēng)流所產(chǎn)生的阻力。通風(fēng)壓力克服通風(fēng)阻及空氣分子之間的摩擦對風(fēng)流所產(chǎn)生的阻力。通風(fēng)壓力克服通風(fēng)阻力，兩者因次相同，數(shù)值相等，方向相反。知道通風(fēng)阻力的大小就力，兩者因次相同，數(shù)值相等，方向相反。知道通風(fēng)阻力的大小就能確定所需通風(fēng)壓力的大小。在礦井通風(fēng)中，存在著摩擦阻力和局能確定所需通風(fēng)壓力的大小。在礦井通風(fēng)中，存在著摩擦阻力和局部阻力，必須分析研究它們的特性、測定方法以及降低措施等，從部阻力，必須分析研究它們的特性、測定方法以及降低措施等，從而作為選擇通風(fēng)設(shè)備，進行通風(fēng)管理與設(shè)計的依據(jù)。這在通風(fēng)設(shè)計而作為選

4、擇通風(fēng)設(shè)備，進行通風(fēng)管理與設(shè)計的依據(jù)。這在通風(fēng)設(shè)計中尤其重要。中尤其重要。 第4頁/共49頁3.1 風(fēng)流的流態(tài)流體產(chǎn)生的阻力與流體流動流體產(chǎn)生的阻力與流體流動過程中的狀態(tài)有關(guān)。流體流動時過程中的狀態(tài)有關(guān)。流體流動時有兩種狀態(tài)；一種是流體呈層狀有兩種狀態(tài)；一種是流體呈層狀流動，各層間流體互不混合，流流動，各層間流體互不混合，流體質(zhì)點流動的軌跡為直線或有規(guī)體質(zhì)點流動的軌跡為直線或有規(guī)則的平滑曲線，這一狀態(tài)稱為則的平滑曲線，這一狀態(tài)稱為層層流流。在流速很小、管徑很小、或。在流速很小、管徑很小、或粘性較大的流體流動時會發(fā)生層粘性較大的流體流動時會發(fā)生層流。流。第5頁/共49頁 另一種是流體流動時，各部

5、分流體強烈地互相混合，流體質(zhì)另一種是流體流動時，各部分流體強烈地互相混合，流體質(zhì)點的流動軌跡是極不規(guī)則的。除了有沿流體總方向的位移外，還點的流動軌跡是極不規(guī)則的。除了有沿流體總方向的位移外，還有垂直于液流總方向的位移，流體內(nèi)部存在著時而產(chǎn)生時而消滅有垂直于液流總方向的位移，流體內(nèi)部存在著時而產(chǎn)生時而消滅的漩渦，這種狀態(tài)稱為的漩渦，這種狀態(tài)稱為紊流紊流。研究層流與紊流的主要意義在于兩。研究層流與紊流的主要意義在于兩種流態(tài)有著不同的阻力定律。種流態(tài)有著不同的阻力定律。第6頁/共49頁雷諾數(shù)雷諾數(shù)試驗證明，層流與紊流彼此間的轉(zhuǎn)變關(guān)系決定于液體的密度試驗證明，層流與紊流彼此間的轉(zhuǎn)變關(guān)系決定于液體的密度

6、、絕對粘性系數(shù)絕對粘性系數(shù)，流體的平均速度，流體的平均速度V V與管道水力直徑與管道水力直徑d d，這些因素的，這些因素的綜合影響可以用雷諾數(shù)來表示為：綜合影響可以用雷諾數(shù)來表示為： 式中，式中，運動粘性系數(shù)，運動粘性系數(shù)，m m2 2/s/s。VdVdRe第7頁/共49頁當(dāng)當(dāng)Re2000Re2000時，流體呈層流流動；時，流體呈層流流動；當(dāng)當(dāng)ReRe20002000時，液流開始向紊流流動過渡；時，液流開始向紊流流動過渡；當(dāng)當(dāng)ReRe100000100000時，流體完全呈現(xiàn)為紊流。時，流體完全呈現(xiàn)為紊流。 礦井巷道很少為圓形，對于非圓形通風(fēng)巷道，以礦井巷道很少為圓形，對于非圓形通風(fēng)巷道，以4S

7、/U(4S/U(水力直徑水力直徑) )代替上式中的代替上式中的d d，即：，即： 式中，式中，UU巷道周界長度，巷道周界長度，m m。 cc斷面形狀系數(shù)，梯形斷面斷面形狀系數(shù)，梯形斷面c=4.16c=4.16；三心拱；三心拱c=3.85c=3.85； 半圓拱半圓拱c=3.90c=3.90；圓斷面，；圓斷面，c=3.54c=3.54。USV4Re ScU 第8頁/共49頁 例：某巷道的斷面S2.5m2，周界U6.58m，風(fēng)流的14.4106m2/s，試計算出風(fēng)流開始出現(xiàn)紊流時的平均風(fēng)速？解：當(dāng)風(fēng)流開始出現(xiàn)紊流時，則其Re2000，當(dāng)完全紊流時， Re100000，因此：由于煤礦中大部分巷道的斷面

8、均大于2.5m2，井下巷道中的最低風(fēng)速均在0.25米/秒以上，所以說井巷中的風(fēng)流大部為紊流，很少為層流。 smSUV/19.05.24104.1458.620004Re6smSUV/95.05.24104.1458.60000104Re6第9頁/共49頁3.2 3.2 摩摩 擦擦 阻阻 力力 一、摩擦阻力及影響因素一、摩擦阻力及影響因素 風(fēng)流在井巷中作均勻流動時，沿程受到井巷固定壁面的限制，風(fēng)流在井巷中作均勻流動時，沿程受到井巷固定壁面的限制，引起內(nèi)外摩擦，因而產(chǎn)生阻力，這種阻力，叫做引起內(nèi)外摩擦，因而產(chǎn)生阻力，這種阻力，叫做摩擦阻力摩擦阻力。所謂。所謂均勻流動是指風(fēng)流沿程的速度和方向都不變，

9、而且各斷面上的速均勻流動是指風(fēng)流沿程的速度和方向都不變，而且各斷面上的速度分布相同。流態(tài)不同的風(fēng)流，摩擦阻力度分布相同。流態(tài)不同的風(fēng)流，摩擦阻力h hfrfr的產(chǎn)生情況和大小也的產(chǎn)生情況和大小也不同。一般情況下，不同。一般情況下，摩擦阻力要占能量方程中通風(fēng)阻力的摩擦阻力要占能量方程中通風(fēng)阻力的80809090，它是礦井通風(fēng)設(shè)計，選擇扇風(fēng)機的主要參數(shù)，也是生產(chǎn)中分它是礦井通風(fēng)設(shè)計，選擇扇風(fēng)機的主要參數(shù)，也是生產(chǎn)中分析與改善礦井通風(fēng)工作的主要對象。析與改善礦井通風(fēng)工作的主要對象。第10頁/共49頁 前人實驗得出水流在圓管中的沿程阻力公式（達西公式）是：前人實驗得出水流在圓管中的沿程阻力公式（達西公

10、式）是： 式中式中 實驗比例系數(shù)，無因次；實驗比例系數(shù)，無因次； 水流的密度，水流的密度，kg/mkg/m3 3 ； LL圓管的長度，圓管的長度，m m； dd圓管的直徑，圓管的直徑，m m； VV管內(nèi)水流的平均速度，管內(nèi)水流的平均速度，m/sm/s。第11頁/共49頁 尼古拉茲在壁面分別膠結(jié)各種粗細砂粒的圓管中，實驗得出了尼古拉茲在壁面分別膠結(jié)各種粗細砂粒的圓管中，實驗得出了流態(tài)不同的水流流態(tài)不同的水流系數(shù)同管壁的粗糙程度、雷諾數(shù)的關(guān)系。管壁的系數(shù)同管壁的粗糙程度、雷諾數(shù)的關(guān)系。管壁的粗糙程度用管道的直徑粗糙程度用管道的直徑 d (m)d (m)和管壁平均突起的高度和管壁平均突起的高度( (

11、即砂粒的平即砂粒的平均直徑均直徑) k (m) k (m)之比來表示。并用閥門不斷改變管內(nèi)水流速度，結(jié)之比來表示。并用閥門不斷改變管內(nèi)水流速度，結(jié)果如圖所示。果如圖所示。第12頁/共49頁 試驗結(jié)果可分以下幾種情況：試驗結(jié)果可分以下幾種情況： 1)1) 在在lgRe3.3(Re2320)lgRe3.3(Re2320)時，即當(dāng)液體作層流流動，由左時，即當(dāng)液體作層流流動，由左邊斜線可以看出，所有試驗點都分布于其上，邊斜線可以看出，所有試驗點都分布于其上，隨隨ReRe的增加而減的增加而減小，且與管道的相對粗糙度無關(guān)，這時小，且與管道的相對粗糙度無關(guān)，這時與與ReRe的關(guān)系式為：的關(guān)系式為：64/Re

12、64/Re 2)2) 在在3.31gRe5.0(23203.31gRe5.0(2320Re100000)Re100000)的范圍內(nèi)，流體由的范圍內(nèi)，流體由層流向紊流過渡，層流向紊流過渡，系數(shù)既和系數(shù)既和ReRe有關(guān)，也和管壁的粗糙度有關(guān)。有關(guān)，也和管壁的粗糙度有關(guān)。 第13頁/共49頁 3)3) 當(dāng)當(dāng)Re100000Re100000時，流體成為紊流流動。時，流體成為紊流流動。與與ReRe無關(guān)，只和管壁的粗無關(guān)，只和管壁的粗糙度有關(guān)。管壁的粗糙度越大，糙度有關(guān)。管壁的粗糙度越大， 系數(shù)就越大。其試驗式為：系數(shù)就越大。其試驗式為： 礦井巷道中的風(fēng)流，其性質(zhì)與上面完全一樣，所不同的是礦井巷道的粗糙礦

13、井巷道中的風(fēng)流，其性質(zhì)與上面完全一樣，所不同的是礦井巷道的粗糙度較大，在較小的度較大，在較小的ReRe時，便開始由層流變?yōu)槲闪?；此外，由于大多?shù)礦井時，便開始由層流變?yōu)槲闪?；此外，由于大多?shù)礦井巷道風(fēng)流的巷道風(fēng)流的ReRe均大于均大于100000100000，故，故值僅決定于井巷壁的相對粗糙度，而與值僅決定于井巷壁的相對粗糙度，而與ReRe無關(guān)。在一定時期內(nèi)，各井巷壁的相對粗糙度可認(rèn)為不變，因之無關(guān)。在一定時期內(nèi)，各井巷壁的相對粗糙度可認(rèn)為不變，因之值即值即為常量。為常量。2)lg74. 1 (1kd第14頁/共49頁二、井巷摩擦阻力計算公式二、井巷摩擦阻力計算公式由于礦井巷道極少為圓形，可用

14、當(dāng)量直徑由于礦井巷道極少為圓形，可用當(dāng)量直徑d d4S/U4S/U代入沿程阻代入沿程阻力公式得：力公式得：令：令：是巷道的摩擦阻力系數(shù)，與巷道幫壁的粗糙程度有關(guān)。則：是巷道的摩擦阻力系數(shù)，與巷道幫壁的粗糙程度有關(guān)。則：23222QSLUSQSLUSLUVhfr第15頁/共49頁 由于礦井中巷道的長度，周界及摩由于礦井中巷道的長度，周界及摩擦阻力系數(shù)在巷道形成后一般變化較擦阻力系數(shù)在巷道形成后一般變化較小，可看作常數(shù)。再令：小，可看作常數(shù)。再令： R Rfrfr為巷道的摩擦風(fēng)阻。為巷道的摩擦風(fēng)阻。 這時：這時： 這就是完全紊流情況下的摩擦阻力這就是完全紊流情況下的摩擦阻力定律。當(dāng)巷道風(fēng)阻一定時，

15、摩擦阻力定律。當(dāng)巷道風(fēng)阻一定時，摩擦阻力與風(fēng)量的平方成正比。與風(fēng)量的平方成正比。823,msNSLURfrPaQRhfrfr,2第16頁/共49頁三、井巷摩擦阻力的計算 例例1 1 某梯形木支架煤巷，長某梯形木支架煤巷，長200200米，斷面積為米，斷面積為4m4m2 2，沿斷面，沿斷面的周長為的周長為8.3m8.3m，巷道摩擦阻力系數(shù)，巷道摩擦阻力系數(shù)通過查表得到的標(biāo)準(zhǔn)值為通過查表得到的標(biāo)準(zhǔn)值為0.018Ns0.018Ns2 2/m/m4 4，若通過巷通的風(fēng)量為，若通過巷通的風(fēng)量為960m960m3 3/min/min，試求其摩擦，試求其摩擦阻力阻力? ? 解：解： 答：該巷道的摩擦阻力為答

16、：該巷道的摩擦阻力為119.5Pa119.5Pa。 應(yīng)當(dāng)注意，巷道的應(yīng)當(dāng)注意，巷道的值隨值隨的改變而改變，在高原地區(qū)，空的改變而改變，在高原地區(qū)，空氣稀薄，當(dāng)?shù)氐臍庀”。?dāng)?shù)氐闹敌柽M行校正。校正式如下：值需進行校正。校正式如下：PaQSLUhfr5 .119)60960(43 . 8200018. 02323第17頁/共49頁四、降低井巷摩擦阻力的措施四、降低井巷摩擦阻力的措施 井巷通風(fēng)阻力是引起風(fēng)壓損失的主要根源，因此降低井巷通風(fēng)阻井巷通風(fēng)阻力是引起風(fēng)壓損失的主要根源，因此降低井巷通風(fēng)阻力，特別是降低摩擦阻力就能用較少的風(fēng)壓消耗而通過較多的風(fēng)力，特別是降低摩擦阻力就能用較少的風(fēng)壓消耗而通過較

17、多的風(fēng)量。許多原來是阻力大，通風(fēng)困難的礦井，經(jīng)降低阻力后即變?yōu)榱俊ＴS多原來是阻力大，通風(fēng)困難的礦井，經(jīng)降低阻力后即變?yōu)樽枇π?、通風(fēng)容易的礦井。阻力小、通風(fēng)容易的礦井。 根據(jù)根據(jù)h hfrfr(LU/S(LU/S3 3)Q)Q2 2的關(guān)系式可以看出，保證一定風(fēng)量，的關(guān)系式可以看出，保證一定風(fēng)量，降低摩擦阻力的方法就是降低摩擦風(fēng)阻，根據(jù)影響降低摩擦阻力的方法就是降低摩擦風(fēng)阻，根據(jù)影響R Rfrfr的各因素，的各因素，降低摩擦阻力的主要措施有：降低摩擦阻力的主要措施有： 第18頁/共49頁降低井巷摩擦阻力的措施1 1）降低）降低R Rfrfr與與成正比，而成正比，而主要決定于巷道粗糙度，因此降低主要

18、決定于巷道粗糙度，因此降低，就應(yīng)盡量使，就應(yīng)盡量使巷道光滑。當(dāng)采用棚子支護巷道時，要很好地剎幫背頂，在無支護的巷道，要注意盡可巷道光滑。當(dāng)采用棚子支護巷道時，要很好地剎幫背頂，在無支護的巷道，要注意盡可能把頂?shù)装寮皟蓭托拚?；對于井下的主要巷道，在采用料石或混凝土砌璇，特別是采能把頂?shù)装寮皟蓭托拚?；對于井下的主要巷道，在采用料石或混凝土砌璇，特別是采用錨桿支護技術(shù)時，更能有效地使用錨桿支護技術(shù)時，更能有效地使系數(shù)減小。系數(shù)減小。2 2）擴大巷道斷面）擴大巷道斷面S S因因R Rfrfr與與S S3 3成反比，所以擴大巷道斷面有時成為降低摩擦阻力的主成反比，所以擴大巷道斷面有時成為降低摩擦阻力

19、的主要措施。由于摩擦阻力又與風(fēng)量的平方成正比，因此在采用這種措施時，應(yīng)抓主要矛盾，要措施。由于摩擦阻力又與風(fēng)量的平方成正比，因此在采用這種措施時，應(yīng)抓主要矛盾，即首先應(yīng)考慮風(fēng)量大、斷面小的總回風(fēng)道的擴大，其次再考慮其它巷道的擴大。即首先應(yīng)考慮風(fēng)量大、斷面小的總回風(fēng)道的擴大，其次再考慮其它巷道的擴大。第19頁/共49頁降低井巷摩擦阻力的措施 3 3）減少周界長）減少周界長U UR Rfrfr與與U U成正比，在斷面積相等的條件下，選用成正比，在斷面積相等的條件下，選用周長較小的拱形斷面比周長較大的梯形斷面好。周長較小的拱形斷面比周長較大的梯形斷面好。4 4）減少巷道長）減少巷道長L LR Rfr

20、fr與與L L成正比，進行開拓設(shè)計時，就應(yīng)在滿足成正比，進行開拓設(shè)計時，就應(yīng)在滿足開采需要的條件下，盡可能縮短風(fēng)路的長度。例如，當(dāng)采用中央并開采需要的條件下，盡可能縮短風(fēng)路的長度。例如，當(dāng)采用中央并列式通風(fēng)系統(tǒng)，如阻力過大時，即可將其改為兩翼式通風(fēng)系統(tǒng)以縮列式通風(fēng)系統(tǒng)，如阻力過大時，即可將其改為兩翼式通風(fēng)系統(tǒng)以縮短回風(fēng)路線。短回風(fēng)路線。 降低摩擦阻力，還應(yīng)同時結(jié)合井巷的其它用途與經(jīng)濟等因素進行降低摩擦阻力，還應(yīng)同時結(jié)合井巷的其它用途與經(jīng)濟等因素進行綜合考慮。如斷面過大，不但不經(jīng)濟，而且也不好維護，反而不如綜合考慮。如斷面過大，不但不經(jīng)濟，而且也不好維護，反而不如選用雙巷。選用雙巷。 第20頁/

21、共49頁3.3 3.3 局局 部部 阻阻 力力一、局部阻力的產(chǎn)生一、局部阻力的產(chǎn)生風(fēng)流流經(jīng)井巷的某些局部地點風(fēng)流流經(jīng)井巷的某些局部地點突然擴大或縮小、轉(zhuǎn)彎、交突然擴大或縮小、轉(zhuǎn)彎、交岔以及堆積物或礦車等，由于速度或方向發(fā)生突然的變化，導(dǎo)致風(fēng)岔以及堆積物或礦車等，由于速度或方向發(fā)生突然的變化，導(dǎo)致風(fēng)流本身產(chǎn)生劇烈的沖擊，形成極為紊亂的渦流，從而損失能量。造流本身產(chǎn)生劇烈的沖擊，形成極為紊亂的渦流，從而損失能量。造成這種沖擊與渦流的阻力即稱為局部阻力。成這種沖擊與渦流的阻力即稱為局部阻力。第21頁/共49頁二、局部阻力定律二、局部阻力定律 實驗證明，在完全紊流狀態(tài)下，不論井巷局部地點的斷面、實驗證

22、明，在完全紊流狀態(tài)下，不論井巷局部地點的斷面、形狀和拐彎如何變化，所產(chǎn)生的局部阻力形狀和拐彎如何變化，所產(chǎn)生的局部阻力h herer，都和局部地點的前，都和局部地點的前面或后面斷面上的面或后面斷面上的h hv1v1或或h hv2v2成正比：成正比： 1 1、2 2局部阻力系數(shù)，無因次，分別對應(yīng)于局部阻力系數(shù)，無因次，分別對應(yīng)于h hv1v1、h hv2v2。可?？蛇x用其中一個系數(shù)和相應(yīng)的速壓計算；選用其中一個系數(shù)和相應(yīng)的速壓計算；PaVVhhhvver,222222112211第22頁/共49頁 若通過局部地點的風(fēng)量是若通過局部地點的風(fēng)量是Q(mQ(m3 3/s)/s)，前后兩個斷面積是，前后

23、兩個斷面積是S S1 1和和S S2 2(m(m2 2) )，則兩個斷面上的平均風(fēng)速為：，則兩個斷面上的平均風(fēng)速為： V Vl lQ/SQ/S1 1；V V2 2Q/SQ/S2 2，m/sm/s 代入上式：代入上式： 令：令： 式中式中R Rerer叫做局部風(fēng)阻。由此得到：叫做局部風(fēng)阻。由此得到：h hererR RererQ Q2 2，PaPa 上式表示完全紊流狀態(tài)下的局部阻力定律，和完全紊流狀態(tài)下的上式表示完全紊流狀態(tài)下的局部阻力定律，和完全紊流狀態(tài)下的摩擦阻力定律一樣，當(dāng)摩擦阻力定律一樣，當(dāng)R Rerer一定時，一定時，h herer和和Q Q的平方成正比。的平方成正比。 PaQSQS2

24、vhh121v1er,2222222211182222211,22msNSSRer第23頁/共49頁三、局部阻力的計算方法計算局部阻力時，先要根據(jù)井巷局部地點的特征，對照前人實驗計算局部阻力時，先要根據(jù)井巷局部地點的特征，對照前人實驗查出局部阻力系數(shù)查出局部阻力系數(shù)，然后用其指定的相應(yīng)風(fēng)速，然后用其指定的相應(yīng)風(fēng)速V V進行計算：進行計算：PaVVhhhvver,222222112211第24頁/共49頁第25頁/共49頁四、降低局部阻力的措施 由于局部阻力是風(fēng)流在局部阻力地點發(fā)生劇烈的沖擊而產(chǎn)生的，故由于局部阻力是風(fēng)流在局部阻力地點發(fā)生劇烈的沖擊而產(chǎn)生的，故降低局部阻力的措施主要是：降低局部阻

25、力的措施主要是： 1 1）在容易發(fā)生局部阻力的地點，應(yīng)盡量減少局部風(fēng)阻值）在容易發(fā)生局部阻力的地點，應(yīng)盡量減少局部風(fēng)阻值值。如值。如采用斜線形或圓弧形連接斷面不同的巷道。巷道轉(zhuǎn)彎時，轉(zhuǎn)角采用斜線形或圓弧形連接斷面不同的巷道。巷道轉(zhuǎn)彎時，轉(zhuǎn)角愈愈小愈好。小愈好。 2 2）盡量減少產(chǎn)生局部阻力的條件，如不用或少用直徑很小的鐵筒）盡量減少產(chǎn)生局部阻力的條件，如不用或少用直徑很小的鐵筒風(fēng)橋，避免在主要巷道內(nèi)任意停放礦車、堆積木材、器材等；風(fēng)橋，避免在主要巷道內(nèi)任意停放礦車、堆積木材、器材等； 3 3）局部阻力與）局部阻力與V V2 2成正比，故應(yīng)特別注意降低總回風(fēng)道和風(fēng)峒的局成正比，故應(yīng)特別注意降低總

26、回風(fēng)道和風(fēng)峒的局部阻力，及時清掃風(fēng)峒內(nèi)的堆積物，在井筒與風(fēng)峒的轉(zhuǎn)彎處做成圓部阻力，及時清掃風(fēng)峒內(nèi)的堆積物，在井筒與風(fēng)峒的轉(zhuǎn)彎處做成圓滑的壁面?；谋诿?。第26頁/共49頁3.4 3.4 井巷風(fēng)阻與等積孔井巷風(fēng)阻與等積孔 一、井巷風(fēng)阻及其阻力特性一、井巷風(fēng)阻及其阻力特性 在礦井巷道中，任何井巷的通風(fēng)阻力，不管它是摩擦阻力、局在礦井巷道中，任何井巷的通風(fēng)阻力，不管它是摩擦阻力、局部阻力或系兩者同時具有的阻力，其阻力公式均可寫成通式：部阻力或系兩者同時具有的阻力，其阻力公式均可寫成通式： hRQ2 第27頁/共49頁當(dāng)研究井巷通風(fēng)阻力時，為了在概念上更形象化，有時采用井巷等積孔來代替井巷風(fēng)阻。等積孔

27、就是用一個與井巷風(fēng)阻值相當(dāng)?shù)睦硐肟椎拿娣e值來衡量井巷通風(fēng)的難易程度。設(shè)想將一個礦井的入風(fēng)口到出風(fēng)口，沿著井下主要巷道進行均勻壓縮，最后形成一個薄片，在這個薄片上將形成一個孔口，這個孔口面積A使得薄片的兩端作用有礦井的風(fēng)壓差P時，通過孔口的風(fēng)量正好為該礦井的風(fēng)量Q，這時，該孔口面積即為礦井的等積孔。二、井巷等積孔第28頁/共49頁 設(shè)當(dāng)空氣自左向右流經(jīng)此孔時，無阻力，無能量損失，并設(shè)設(shè)當(dāng)空氣自左向右流經(jīng)此孔時，無阻力，無能量損失，并設(shè)當(dāng)空氣從此孔流出后，在其流線斷面最小處當(dāng)空氣從此孔流出后，在其流線斷面最小處( (虛線位置虛線位置) )的流速為的流速為V(m/s)V(m/s)，則這個理想孔左、右

28、兩側(cè)的靜壓差可全部變?yōu)樗賶海瑒t這個理想孔左、右兩側(cè)的靜壓差可全部變?yōu)樗賶? (靜靜壓能全部轉(zhuǎn)化為動能壓能全部轉(zhuǎn)化為動能) )，由此可得：，由此可得： 實驗證明，在出口流線斷面最小處的面積一般為實驗證明，在出口流線斷面最小處的面積一般為0.65A(m0.65A(m2 2) )，再當(dāng)流量為再當(dāng)流量為Q(mQ(m3 3/s)/s)時，時，V VQ/0.65AQ/0.65A，以此，以此V V值與值與1.2 kg/m1.2 kg/m3 3代入上式，即得：代入上式，即得：2,2VhPa22221.21.42,2 (0.65 )hQQ PaAA第29頁/共49頁由此得到：由此得到：這就是計算礦井等積孔常用的

29、公式。計算出礦井的風(fēng)阻和等這就是計算礦井等積孔常用的公式。計算出礦井的風(fēng)阻和等積孔后，就可以對該礦井的通風(fēng)難易程度進行評價，評價的標(biāo)準(zhǔn)積孔后，就可以對該礦井的通風(fēng)難易程度進行評價，評價的標(biāo)準(zhǔn)如下表：如下表：2,1917. 1mhQA 第30頁/共49頁 例例 已知礦井總阻力為已知礦井總阻力為1440Pa1440Pa，風(fēng)量為，風(fēng)量為60m60m3 3/s/s，試求該礦井的，試求該礦井的風(fēng)阻與等積孔風(fēng)阻與等積孔? ?如生產(chǎn)上要求將風(fēng)量提高到如生產(chǎn)上要求將風(fēng)量提高到70m70m3 3/s /s ，問風(fēng)阻與等積，問風(fēng)阻與等積孔之值是否改變孔之值是否改變? ?阻力增加到多少阻力增加到多少? ? 解：解：

30、 當(dāng)井巷的規(guī)格尺寸與連接形式?jīng)]有改變及采掘工作面沒有移動當(dāng)井巷的規(guī)格尺寸與連接形式?jīng)]有改變及采掘工作面沒有移動時，則風(fēng)量的增加并不改變等積孔與風(fēng)阻之值。由于風(fēng)量增加到時，則風(fēng)量的增加并不改變等積孔與風(fēng)阻之值。由于風(fēng)量增加到70m70m3 3/s/s，故阻力增加到：，故阻力增加到： h hRQRQ2 20.40.470702 21960 Pa1960 Pa2884. 11440601917. 11917. 1mhQA82224 . 0601440msNQhR第31頁/共49頁 三、風(fēng)流的功率與電耗物體在單位時間內(nèi)所做的功叫做功率，其計量單位是物體在單位時間內(nèi)所做的功叫做功率，其計量單位是Nm/s

31、Nm/s。風(fēng)流的風(fēng)壓風(fēng)流的風(fēng)壓h h乘風(fēng)量乘風(fēng)量Q Q的計量單位就是的計量單位就是N/mN/m2 2m m3 3/s/s Nm/sNm/s。故風(fēng)。故風(fēng)流功率流功率N N的計算式為的計算式為 N=hQ/1000N=hQ/1000，kW kW 礦井一天的通風(fēng)電費是：礦井一天的通風(fēng)電費是：式中，式中，ee每度電的單價，每度電的單價，y/(kWh)y/(kWh)； 風(fēng)機、輸電、變電、傳動等總效率。直接傳動時，風(fēng)機、輸電、變電、傳動等總效率。直接傳動時，取取0.60.6；間接傳動時，?。婚g接傳動時，取0.50.5。dyeQhCff,100024第32頁/共49頁例：如圖所示的礦井，左右兩翼的通風(fēng)阻力分別

32、是；例：如圖所示的礦井，左右兩翼的通風(fēng)阻力分別是； h hr1r11274Pa1274Pa；h hr2r21960Pa1960Pa通過兩翼主扇的風(fēng)量分別是通過兩翼主扇的風(fēng)量分別是Q Qf1f160m60m3 3/s/s；Q Qf2f270m70m3 3/s/s。兩翼。兩翼的外部漏風(fēng)率分別是的外部漏風(fēng)率分別是L Le1e14%4%；L Le2e25%5%。則兩翼不包括漏風(fēng)的風(fēng)量。則兩翼不包括漏風(fēng)的風(fēng)量分別是：分別是： Q Qm1m1(1(1L Le1e1)Q)Qf1f1(1(14%)4%)606057.6m57.6m3 3/s/s Q Qm2m2(1(1L Le2e2)Q)Qf2f2(1(15%

33、)5%)707066.5m66.5m3 3/s/s第33頁/共49頁 兩翼不包括外部漏風(fēng)的風(fēng)阻分別是：兩翼不包括外部漏風(fēng)的風(fēng)阻分別是： R R1 1h hr1r1/Q/Qm1m12 21274/(57.6)1274/(57.6)2 20.38399N.s0.38399N.s2 2/m/m8 8 R R2 2h hr2r2/Q/Qm2m22 21960/(66.5)1960/(66.5)2 20.44321N.s0.44321N.s2 2/m/m8 8 兩翼不包括外部漏風(fēng)的等積孔分別是：兩翼不包括外部漏風(fēng)的等積孔分別是：2111923. 112746 .571917. 11917. 1mhQAr

34、m222279. 119605 .661917. 11917. 1mhQArm第34頁/共49頁 為了計算全礦的總風(fēng)阻和總等積孔，須先求出全礦的總阻力為了計算全礦的總風(fēng)阻和總等積孔，須先求出全礦的總阻力h hr r，因全礦的風(fēng)流總功率等于左右兩翼風(fēng)流的功率之和，即因全礦的風(fēng)流總功率等于左右兩翼風(fēng)流的功率之和，即h hr r(Q(Qm1m1Q Qm2m2) )h hr1r1Q Qm1m1h hr2r2Q Qm2m2，W W 故故 則全礦不包括外部漏風(fēng)的總風(fēng)阻是：則全礦不包括外部漏風(fēng)的總風(fēng)阻是： PaQQQhQhhmmmrmrr6 .16415 .666 .575 .6619606 .571274

35、2122118222110659. 0)5 .666 .57(6 .1641msNQQhRmmr第35頁/共49頁全礦不包括外部漏風(fēng)的總等積孔是：全礦不包括外部漏風(fēng)的總等積孔是： 對于用多臺主扇通風(fēng)的礦井，都要用這種方法計算全礦的總風(fēng)阻對于用多臺主扇通風(fēng)的礦井，都要用這種方法計算全礦的總風(fēng)阻和總等積孔。只有和總等積孔。只有h hr1r1h hr2r2時，才能用時，才能用A AA A1 1A A2 2計算。設(shè)兩翼主計算。設(shè)兩翼主扇的風(fēng)壓分別等于其通風(fēng)阻力。則兩翼的通風(fēng)電費分別為：扇的風(fēng)壓分別等于其通風(fēng)阻力。則兩翼的通風(fēng)電費分別為：22165. 36 .16415 .666 .571917. 1)

36、(1917. 1mhQQArmmdy526112eQhCff.6 . 01000. 024601274100024111dy610972eQhCff.6 . 01000. 024701960100024222第36頁/共49頁3.5 3.5 井巷通風(fēng)阻力測定井巷通風(fēng)阻力測定一、阻力測定的內(nèi)容與意義一、阻力測定的內(nèi)容與意義 1. 1. 測算風(fēng)阻測算風(fēng)阻 2. 2. 測算摩擦阻力系數(shù)測算摩擦阻力系數(shù) 3. 3. 測量通風(fēng)阻力的分配情況測量通風(fēng)阻力的分配情況第37頁/共49頁測算風(fēng)阻測算風(fēng)阻 是通過測量各巷道的通風(fēng)阻力和風(fēng)量以標(biāo)定它們的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)阻是通過測量各巷道的通風(fēng)阻力和風(fēng)量以標(biāo)定它們的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)阻值值

37、( (指井下平均空氣密度的風(fēng)阻值指井下平均空氣密度的風(fēng)阻值) )，并編輯成表，作為基本資料。，并編輯成表，作為基本資料。這種測量內(nèi)容不受風(fēng)壓和風(fēng)量變化的影響，但精度要求較高，故這種測量內(nèi)容不受風(fēng)壓和風(fēng)量變化的影響，但精度要求較高，故可用一個小組可用一個小組(4(45 5人人) )逐段進行，不趕時間，力求測準(zhǔn)。只要井逐段進行，不趕時間，力求測準(zhǔn)。只要井巷的斷面和支護方式不發(fā)生變化，測一次即可，發(fā)生變化時，才巷的斷面和支護方式不發(fā)生變化，測一次即可，發(fā)生變化時，才需重測。對于掘進通風(fēng)用的各種風(fēng)筒，也要標(biāo)定出標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)阻表以需重測。對于掘進通風(fēng)用的各種風(fēng)筒，也要標(biāo)定出標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)阻表以備用。為了檢查或分析比較

38、，有時還要測算各采區(qū)、各水平和全備用。為了檢查或分析比較，有時還要測算各采區(qū)、各水平和全礦井的總風(fēng)阻或總等積孔。礦井的總風(fēng)阻或總等積孔。 第38頁/共49頁測算摩擦阻力系數(shù)測算摩擦阻力系數(shù)為了適應(yīng)礦井通風(fēng)設(shè)計工作的需要，須通過測量通風(fēng)阻力和風(fēng)量以標(biāo)定各種類為了適應(yīng)礦井通風(fēng)設(shè)計工作的需要，須通過測量通風(fēng)阻力和風(fēng)量以標(biāo)定各種類型的井巷的摩擦阻力系數(shù)，編集成表。這也是一項精度要求較高，以小組人力進型的井巷的摩擦阻力系數(shù)，編集成表。這也是一項精度要求較高，以小組人力進行的細致工作。各種風(fēng)筒的摩擦阻力系數(shù)也要進行標(biāo)定。行的細致工作。各種風(fēng)筒的摩擦阻力系數(shù)也要進行標(biāo)定。 第39頁/共49頁測量通風(fēng)阻力的分

39、配情況測量通風(fēng)阻力的分配情況為了尋求和分析問題，有時需要沿著通風(fēng)阻力大的路線，在盡可能短的時間為了尋求和分析問題，有時需要沿著通風(fēng)阻力大的路線，在盡可能短的時間內(nèi)，連續(xù)測量各個區(qū)段的通風(fēng)阻力，以得出整個路線上通風(fēng)阻力的分配情況。內(nèi)，連續(xù)測量各個區(qū)段的通風(fēng)阻力，以得出整個路線上通風(fēng)阻力的分配情況。由于各區(qū)段的通風(fēng)阻力難免有波動，故要根據(jù)測量路線的長短，分成若干小組，由于各區(qū)段的通風(fēng)阻力難免有波動，故要根據(jù)測量路線的長短，分成若干小組，分段同時進行。分段同時進行。 第40頁/共49頁二、阻力測定方法與原理二、阻力測定方法與原理 測定方法：測定方法： 壓差計法壓差計法 氣壓計法氣壓計法 測定原理：測定原理：)22()()22221111121VVZZgPPh222f（第41頁/共49頁 通風(fēng)阻力測量儀器、儀表和用品序號序號名名 稱稱型型 號號數(shù)數(shù) 量量用用 途途1 1精密氣壓計精密氣壓計1 1測氣壓測氣壓2 2干濕溫度計干濕溫度計1 1測干濕溫度測干濕溫度3 3高、中、低速風(fēng)表高、中、低速風(fēng)表3 3測風(fēng)速測風(fēng)速4 4秒表秒表1 1測風(fēng)計時測風(fēng)計時5 5皮尺皮尺5 m5 m1 1測斷面尺寸測斷面尺寸6 6手表