第三章井巷通風(fēng)阻力

第三章井巷通風(fēng)阻力第1頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本章主要內(nèi)容第一節(jié)井巷斷面上風(fēng)速分布

一、風(fēng)流流動(dòng)狀態(tài)二、井巷斷面上風(fēng)速分布第二節(jié)摩擦阻力一、摩擦阻力二、摩擦阻力系數(shù)與摩擦風(fēng)阻三、井巷摩擦阻力計(jì)算方法第三節(jié)局部阻力一、局部阻力及其計(jì)算二、局部阻力系數(shù)和局部風(fēng)阻第2頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本章主要內(nèi)容第四節(jié)礦井總風(fēng)阻與等級(jí)孔一、井巷阻力特性二、礦井總風(fēng)阻三、礦井等級(jí)孔第五節(jié)井巷通風(fēng)阻力測(cè)算一、通風(fēng)阻力hR測(cè)算二、局部阻力測(cè)算三、井筒阻力測(cè)算四、測(cè)算結(jié)果分析第六節(jié)降低礦井通風(fēng)阻力措施一、降低井巷摩擦阻力的措施二、降低局部阻力措施第3頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本章主要內(nèi)容本章重點(diǎn)和難點(diǎn)：摩擦阻力和局部阻力產(chǎn)生的原因和測(cè)算第4頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三章井巷通風(fēng)阻力

當(dāng)空氣沿井巷運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于風(fēng)流的粘滯性和慣性以及井巷壁面等對(duì)風(fēng)流的阻滯、擾動(dòng)作用而形成通風(fēng)阻力，它是造成風(fēng)流能量損失的原因。井巷通風(fēng)阻力可分為兩類(lèi)：摩擦阻力(也稱(chēng)為沿程阻力)和局部阻力。第一節(jié)井巷斷面上風(fēng)速分布第5頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)井巷斷面上風(fēng)速分布

一、風(fēng)流流態(tài)1、管道流層流：同一流體在同一管道中流動(dòng)時(shí)，不同的流速，會(huì)形成不同的流動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)流速較低時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)互不混雜，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為直線或有規(guī)則的平滑曲線且與管道軸線基本平行，稱(chēng)為層流(或滯流)。第6頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)井巷斷面上風(fēng)速分布

紊流：當(dāng)流速較大時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)烈互相混合，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡不規(guī)則，有總方向上位移，也有垂直總方向的位移，且流體內(nèi)部存在時(shí)而產(chǎn)生，時(shí)而消失的漩渦流動(dòng)，稱(chēng)為紊流(或湍流)。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。第7頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)井巷斷面上風(fēng)速分布

風(fēng)流流態(tài)判斷（１）雷諾數(shù)－Re平均流速v、管道直徑d和流體的運(yùn)動(dòng)粘性v系數(shù)。在實(shí)際工程計(jì)算中，通常以Re=2300作為管道流動(dòng)流態(tài)的判定準(zhǔn)數(shù)，即：

Re≤2300層流，Re＞2300紊流第8頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)井巷斷面上風(fēng)速分布

（２）當(dāng)量直徑對(duì)于非圓形斷面的井巷，Re數(shù)中的管道直徑d應(yīng)以井巷斷面的當(dāng)量直徑de來(lái)表示：非圓形斷面井巷的雷諾數(shù)對(duì)于不同形狀的井巷斷面，其周長(zhǎng)U與斷面積S的關(guān)系，可用下式表示：C—斷面形狀系數(shù)：梯形C=4.16；三心拱C=3.85；半圓拱C=3.90。第9頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)井巷斷面上風(fēng)速分布

（3）、孔隙介質(zhì)流在采空區(qū)和煤層等多孔介質(zhì)中風(fēng)流的流態(tài)判別準(zhǔn)數(shù)為：式中：K—冒落帶滲流系數(shù)，m2；l—濾流帶粗糙度系數(shù)，m。層流，Re≤0.25；紊流，Re＞2.5；過(guò)渡流0.25<Re<2.5例：某巷道采用工字鋼支護(hù)，S=9m2，Q=240m3/min=4m3/s，判斷風(fēng)流流態(tài)。解：Re=Vd/ν=4VS/(Uν)=4×4×9/(15×10-6×4.16×3)=84615>2300,紊流巷道條件同上，Re=2300層流臨界風(fēng)速：V=Re×U×ν/4S=2300×4.16×3×15×10-6/(4×9)=0.012m/s<0.15第10頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)井巷斷面上風(fēng)速分布

由于煤礦中大部分巷道的斷面均大于2.5m2，井下巷道中的最低風(fēng)速均在0.25m/S以上，所以說(shuō)井巷中的風(fēng)流大部為紊流，很少為層流。第11頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)井巷斷面上風(fēng)速分布

二、井巷斷面上風(fēng)速分布（１）紊流脈動(dòng)風(fēng)流中各點(diǎn)的流速、壓力等物理參數(shù)隨時(shí)間作不規(guī)則（２）時(shí)均速度:即瞬時(shí)風(fēng)速的平均值（巷道斷面某點(diǎn)風(fēng)速）瞬時(shí)速度vx隨時(shí)間τ的變化。其值雖然不斷變化，但在一足夠長(zhǎng)的時(shí)間段T內(nèi)，流速vx總是圍繞著某一平均值上下波動(dòng)。Tvxvxt第12頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)井巷斷面上風(fēng)速分布

(３）巷道風(fēng)速分布

由于空氣的粘性和井巷壁面摩擦影響，井巷斷面上風(fēng)速分布是不均勻的。

層流邊層：在貼近壁面處仍存在層流運(yùn)動(dòng)薄層，即層流邊層。其厚度δ隨Re增加而變薄，它的存在對(duì)流動(dòng)阻力、傳熱和傳質(zhì)過(guò)程有較大影響。第13頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)井巷斷面上風(fēng)速分布

在層流邊層以外，從巷壁向巷道軸心方向，風(fēng)速逐漸增大，呈拋物線分布。δvvmaxvmax巷道剖面第14頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

第一節(jié)井巷斷面上風(fēng)速分布平均風(fēng)速：

式中：巷道通過(guò)風(fēng)量Q。則：Q＝V×S風(fēng)速分布系數(shù)：斷面上平均風(fēng)速v與最大風(fēng)速vmax的比值稱(chēng)為風(fēng)速分布系數(shù)(速度場(chǎng)系數(shù))，用Kv表示：

巷壁愈光滑，Kv值愈大，即斷面上風(fēng)速分布愈均勻。

砌碹巷道，Kv=0.8～0.86；木棚支護(hù)巷道，Kv=0.68～0.82；無(wú)支護(hù)巷道，Kv=0.74～0.81。速度分布不對(duì)稱(chēng)最大風(fēng)速不在軸線上！第15頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)井巷中風(fēng)速與風(fēng)量的測(cè)定

風(fēng)速既是影響氣候條件的主要因素之一，又是測(cè)定井下巷道風(fēng)量的基礎(chǔ)。單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)井巷斷面的空氣體積叫做風(fēng)量，它等于井巷的斷面積與通過(guò)井巷的平均風(fēng)速的乘積。因此，測(cè)量風(fēng)量時(shí)必然測(cè)定風(fēng)速。風(fēng)速和風(fēng)量測(cè)定是礦井通風(fēng)測(cè)定技術(shù)中的重要組成部分，也是礦井通風(fēng)管理中的基礎(chǔ)性工作。

第16頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月《規(guī)程》規(guī)定：礦井必須建立測(cè)風(fēng)制度，每10天進(jìn)行一次全面測(cè)風(fēng)。對(duì)采掘工作面和其它用風(fēng)地點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要隨時(shí)測(cè)風(fēng)，每次測(cè)風(fēng)結(jié)果應(yīng)記錄并寫(xiě)在測(cè)風(fēng)地點(diǎn)的記錄牌上。礦井應(yīng)根據(jù)測(cè)風(fēng)結(jié)果采取措施，進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。需要注意的是，由于受到井巷斷面形狀、支護(hù)形式、直線程度及障礙物的影響，最大風(fēng)速不一定正好位于井巷的中軸線上，風(fēng)速分布也不一定具有對(duì)稱(chēng)性。巷道斷面風(fēng)速分布圖第17頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、測(cè)風(fēng)儀表測(cè)量井巷風(fēng)速的儀表叫風(fēng)表，又稱(chēng)風(fēng)速計(jì)。目前，煤礦中常用的風(fēng)表按結(jié)構(gòu)和原理不同可分為機(jī)械式、熱效式、電子葉輪式和超聲波式等幾種；風(fēng)表按測(cè)量風(fēng)速的范圍不同分為高速風(fēng)表（0.8~25m/s）、中速風(fēng)表（0.5~10m/s）和微（低）速風(fēng)表（0.3~5m/s）三種。三種風(fēng)表的結(jié)構(gòu)大致相同，只是葉片的厚度不同，起動(dòng)風(fēng)速有差異。第18頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第19頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、測(cè)風(fēng)方法及步驟（一）測(cè)風(fēng)地點(diǎn)井下測(cè)風(fēng)要在測(cè)風(fēng)站內(nèi)進(jìn)行，為了準(zhǔn)確、全面的測(cè)定風(fēng)速、風(fēng)量，每個(gè)礦井都必須建立完善的測(cè)風(fēng)制度和分布合理的固定測(cè)風(fēng)站。對(duì)測(cè)風(fēng)站的要求如下：1．應(yīng)在礦井的總進(jìn)風(fēng)、總回風(fēng)，各水平、各翼的總進(jìn)風(fēng)、總回風(fēng)，各采區(qū)和各用風(fēng)地點(diǎn)的進(jìn)、回風(fēng)巷中設(shè)置測(cè)風(fēng)站，但要避免重復(fù)設(shè)置。2．測(cè)風(fēng)站應(yīng)設(shè)在平直的巷道中，其前后各10m范圍內(nèi)不得有風(fēng)流分叉、斷面變化、障礙物和拐彎等局部阻力。

第20頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．采煤工作面不設(shè)固定的測(cè)風(fēng)站，但必須隨工作面的推進(jìn)選擇支護(hù)完好、前后無(wú)局部阻力物的斷面上測(cè)風(fēng)。4．若測(cè)風(fēng)站位于巷道斷面不規(guī)整處，其四壁應(yīng)用其它材料襯壁呈固定形狀斷面，長(zhǎng)度不得小于4m。5．測(cè)風(fēng)站內(nèi)應(yīng)懸掛測(cè)風(fēng)記錄板（牌），記錄板上寫(xiě)明測(cè)風(fēng)站的斷面積、平均風(fēng)速、風(fēng)量、空氣溫度、大氣壓力、瓦斯和二氧化碳體積分?jǐn)?shù)（含量）、測(cè)定日期以及測(cè)定人等項(xiàng)目。第21頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）井巷斷面上的風(fēng)速分布及測(cè)定方法1．風(fēng)速分布空氣在井巷中流動(dòng)時(shí)，由于空氣的粘性和井巷壁面粗糙程度的影響，風(fēng)速在巷道斷面上的分布是不均勻的。一般來(lái)說(shuō)，位于巷道軸心部分的風(fēng)速最大，靠近巷道周壁部分的風(fēng)速最小，如圖1-7所示，通常所謂巷道內(nèi)的風(fēng)速都是指平均風(fēng)速v均。

第22頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月平均風(fēng)速v均與最大風(fēng)速v大的比值叫做巷道的風(fēng)速分布系數(shù)（速度場(chǎng)系數(shù)），用K速表示，其值與井巷粗糙程度有關(guān)，巷道周壁越光滑，K速就越大，即斷面上的風(fēng)速分布越均勻。據(jù)調(diào)查，對(duì)于砌碹巷道，K速=0.8~0.86；木棚支護(hù)巷道，K速=0.68~0.82；無(wú)支護(hù)巷道，K速=0.74~0.81。第23頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．測(cè)風(fēng)方法由井巷斷面上的風(fēng)速分布可知，巷道斷面上的各點(diǎn)風(fēng)速是不同的，為了測(cè)得平均風(fēng)速，可采用線路法或定點(diǎn)法。線路法是風(fēng)表按一定的線路均勻移動(dòng)；定點(diǎn)法是將巷道斷面分為若干格，風(fēng)表在每一個(gè)格內(nèi)停留相等的時(shí)間進(jìn)行測(cè)定，如圖1-9所示，根據(jù)斷面大小，常用的有9點(diǎn)法、12點(diǎn)法等。第24頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月測(cè)風(fēng)時(shí)，根據(jù)測(cè)風(fēng)員的站立姿勢(shì)不同又分為迎面法和側(cè)身法兩種。迎面法是測(cè)風(fēng)員面向風(fēng)流，手持風(fēng)表，將手臂伸向正前方測(cè)風(fēng)。由于測(cè)風(fēng)斷面位于人體前方，且人體阻擋了風(fēng)流，使風(fēng)表的讀數(shù)值偏小，為了消除人體對(duì)風(fēng)速的影響，需將測(cè)得的真風(fēng)速乘以1.14的校正系數(shù)，才能得到實(shí)際風(fēng)速。側(cè)身法是測(cè)風(fēng)員背向巷道壁站立，手持風(fēng)表，將手臂向風(fēng)流垂直方向伸直，然后在巷道斷面內(nèi)作均勻移動(dòng)。由于測(cè)風(fēng)員立于測(cè)風(fēng)斷面內(nèi)減少了通風(fēng)面積，從而增大了風(fēng)速，測(cè)量結(jié)果較實(shí)際風(fēng)速偏大，故需對(duì)測(cè)得的真風(fēng)速進(jìn)行校正。校正系數(shù)K由下式計(jì)算：第25頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）用機(jī)械式風(fēng)表測(cè)風(fēng)步驟1．測(cè)風(fēng)員進(jìn)入測(cè)風(fēng)站或待測(cè)巷道中，根據(jù)實(shí)際情況估測(cè)風(fēng)速范圍，然后選用相應(yīng)量程的風(fēng)表。2．測(cè)風(fēng)員在測(cè)風(fēng)前，先將風(fēng)表指針和秒表回零，然后使風(fēng)表葉輪平面面向風(fēng)流，并與風(fēng)流方向垂直，待葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)正常后（約20~30s），同時(shí)打開(kāi)風(fēng)表的計(jì)數(shù)器開(kāi)關(guān)和秒表，在1min的時(shí)間內(nèi)，風(fēng)表要均勻地走完測(cè)量路線（或測(cè)量點(diǎn)），然后同時(shí)關(guān)閉秒表和計(jì)數(shù)器開(kāi)關(guān)，讀取風(fēng)表指針讀數(shù)。為保證測(cè)定準(zhǔn)確，一般在同一地點(diǎn)要測(cè)三次，取平均值，并按下式計(jì)算表速：第26頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

式中v表——風(fēng)表測(cè)得的表速，m/s；

n——風(fēng)表刻度盤(pán)的讀數(shù)，取三次平均值，m；

t——測(cè)風(fēng)時(shí)間，一般60s。3．根據(jù)表速查風(fēng)表校正曲線，求出真風(fēng)速v真。

風(fēng)表的校正曲線還可用下面的表達(dá)式來(lái)表示：

v真＝a＋bv表

式中v真——真風(fēng)速，m/s；

a——表明風(fēng)表啟動(dòng)初速的常數(shù)，決定于風(fēng)表轉(zhuǎn)動(dòng)部件的慣性和摩擦力；

b——校正常數(shù)，決定于風(fēng)表的構(gòu)造尺寸；

v表——風(fēng)表的指示風(fēng)速，m/s。根據(jù)表速查風(fēng)表校正曲線，求出真風(fēng)速v真。第27頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4．根據(jù)測(cè)風(fēng)員的站立姿勢(shì)，將真風(fēng)速乘以校正系數(shù)K得實(shí)際平均風(fēng)速v均，即：v均=Kv真，m/s5．根據(jù)測(cè)得的平均風(fēng)速和測(cè)風(fēng)站的斷面積，按下式計(jì)算巷道通過(guò)的風(fēng)量：Q=v均S

式中

Q——測(cè)風(fēng)巷道通過(guò)的風(fēng)量，m3/s；S——測(cè)風(fēng)站的斷面積，m2，按下列公式測(cè)算：矩形和梯形巷道：S=H·B三心拱巷道：S=B（H－0.07B）半圓拱巷道：S=B（H－0.11B）H——巷道靜高，m；B——梯形巷道為半高處寬度，拱形巷道為凈寬，m。第28頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（四）測(cè)風(fēng)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題1．風(fēng)表使用一定時(shí)間后，必須按規(guī)定進(jìn)行檢修、校正，以免造成測(cè)量誤差。2．風(fēng)表的測(cè)量范圍要與所測(cè)風(fēng)速相適應(yīng)，避免風(fēng)速過(guò)高、過(guò)低造成風(fēng)表?yè)p壞或測(cè)量不準(zhǔn)。3．風(fēng)表葉輪平面要與風(fēng)流方向垂直，偏角不得超過(guò)10°，在傾斜巷道中測(cè)風(fēng)時(shí)尤其要注意。4．風(fēng)表不能距離人體和巷道壁太近，否則會(huì)引起較大誤差。第29頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5．按線路法測(cè)風(fēng)時(shí)，路線分布要合理，風(fēng)表的移動(dòng)速度要均勻，防止忽快忽慢，造成讀數(shù)偏差。6．秒表和風(fēng)表的開(kāi)關(guān)要同步，確保在1min內(nèi)測(cè)完全線路（或測(cè)點(diǎn)）。7．有車(chē)輛或行人時(shí)，要等其通過(guò)后風(fēng)流穩(wěn)定時(shí)再測(cè)。8．同一斷面需測(cè)定三次，三次測(cè)得的計(jì)數(shù)器讀數(shù)之差不應(yīng)超過(guò)5%，然后取其平均值。第30頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、微風(fēng)測(cè)量當(dāng)風(fēng)速很?。ǖ陀?.1～0.2m/s）時(shí)，很難吹動(dòng)機(jī)械風(fēng)表的葉輪，即便能使葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)也難測(cè)得準(zhǔn)確結(jié)果，此時(shí)可以采用煙霧、氣味或者粉末作為風(fēng)流的傳遞物進(jìn)行風(fēng)速測(cè)定。具體方法為：在通風(fēng)巷道兩端各安排一名測(cè)風(fēng)員，位于上風(fēng)側(cè)的測(cè)風(fēng)員帶發(fā)煙器（發(fā)味器或粉末）和聲響（或光信號(hào)）發(fā)射器具；下風(fēng)側(cè)測(cè)風(fēng)員帶秒表。一人放出煙霧（氣味或粉末），同時(shí)發(fā)出聲響或光信號(hào)，另一人聽(tīng)到信號(hào)后開(kāi)始記時(shí)，接到煙霧（氣味或粉末）為止關(guān)閉秒表。用下式計(jì)算巷道內(nèi)的平均風(fēng)速：

式中v——巷道斷面內(nèi)的平均風(fēng)速，m/s；

L——風(fēng)流流經(jīng)的巷道距離，m；

t——風(fēng)流流經(jīng)巷道所用的時(shí)間，s。第31頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例題：使用具有回零裝置的機(jī)械——葉片式風(fēng)表測(cè)量某巷道中的風(fēng)速，用迎風(fēng)法測(cè)得的三次讀數(shù)分別為210m、214m、206m，每次側(cè)風(fēng)時(shí)間均為1min。若巷道凈斷面積為5.8m，風(fēng)表的校正曲線方程為V真=0.8V表+1.2，試求巷道中的平均風(fēng)速和通過(guò)該巷道的風(fēng)量。解：1、檢驗(yàn)3次測(cè)量結(jié)果的最大誤差：最大誤差=（最大誤差-最小誤差）/最小誤差×100%=（214-206）/206×100%=3.9%＜5%；3次測(cè)量結(jié)果的最大誤差小于5%，測(cè)量精度符合要求，測(cè)量數(shù)據(jù)有效。

2、求表速：(210+214+206)/3/60=3.5m/S3、由校正曲線方程求真風(fēng)速：V真=0.8V表+1.2=0.8×3.5+1.2=4m/S第32頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

4、求巷道中平均風(fēng)速：V均=KV真=1.14×4=4.56m/S5、求巷道通過(guò)風(fēng)量：Q=SV均=5.8×4.56=26.5m3/S第33頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月用皮托管和壓差計(jì)可測(cè)量扇風(fēng)機(jī)風(fēng)硐或風(fēng)筒內(nèi)高速風(fēng)速的測(cè)定，他是通過(guò)測(cè)量測(cè)點(diǎn)的動(dòng)壓，然后按下式換算出測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速：皮托管與精度為0.01毫米的水柱壓差計(jì)配合使用，在測(cè)定1.5米、/秒以上風(fēng)速時(shí)，其誤差不超過(guò)5%，當(dāng)風(fēng)速過(guò)低或壓差計(jì)精度不夠是誤差比表大。圓形風(fēng)筒的橫斷面應(yīng)劃分成若干個(gè)等面積同心部分，每個(gè)等面積里相應(yīng)的有一個(gè)測(cè)點(diǎn)圓環(huán)，用皮托管和壓差計(jì)測(cè)定時(shí)，在互相垂直的兩個(gè)直徑上，可以測(cè)得每個(gè)測(cè)點(diǎn)圓環(huán)的四個(gè)動(dòng)壓值，以此一系列的動(dòng)壓值即可計(jì)算風(fēng)筒全斷面的平均風(fēng)速。第34頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

測(cè)點(diǎn)圓環(huán)的數(shù)量n，根據(jù)被測(cè)風(fēng)筒直徑確定，一般直徑為300-600毫米時(shí)n=3，直徑為700——1000時(shí)n=4。式中：Ri——第i個(gè)測(cè)點(diǎn)圓環(huán)半徑；R——風(fēng)筒半徑；i——從風(fēng)筒中心算起圓環(huán)序號(hào)；n——測(cè)點(diǎn)圓環(huán)數(shù)。風(fēng)筒全斷面的平均風(fēng)速即可算出，其式為：風(fēng)筒全斷面的平均風(fēng)速即可算出，其式為：式中：hv——各測(cè)點(diǎn)動(dòng)壓；m——測(cè)點(diǎn)總數(shù)第35頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

第三章井巷通風(fēng)阻力第二節(jié)摩擦風(fēng)阻與阻力第36頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)摩擦風(fēng)阻與阻力

一、摩擦阻力風(fēng)流在井巷中作沿程流動(dòng)時(shí)，由于流體層間的摩擦和流體與井巷壁面之間的摩擦所形成的阻力稱(chēng)為摩擦阻力(也叫沿程阻力)。由流體力學(xué)可知，無(wú)論層流還是紊流，以風(fēng)流壓能損失來(lái)反映的摩擦阻力可用下式來(lái)計(jì)算：Pa

λ－無(wú)因次系數(shù)，即摩擦阻力系數(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)求得。d－圓形風(fēng)管直徑，非圓形管用當(dāng)量直徑；第37頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)摩擦風(fēng)阻與阻力

1．尼古拉茲實(shí)驗(yàn)?zāi)芰繐p失原因：內(nèi)因：取決于粘滯力和慣性力的比值，用雷諾數(shù)Re來(lái)衡量；外因：是固體壁面對(duì)流體流動(dòng)的阻礙作用，與管道長(zhǎng)度、斷面形狀及大小、壁面粗糙度有關(guān)。壁面粗糙度的影響通過(guò)λ值來(lái)反映。絕對(duì)糙度：砂粒的直徑ε就是管壁凸起的高度，相對(duì)糙度：絕對(duì)糙度ε與管道半徑r的比值ε/r第38頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)摩擦風(fēng)阻與阻力

1．尼古拉茲實(shí)驗(yàn)1932～1933年間，尼古拉茲把經(jīng)過(guò)篩分、粒徑為ε的砂粒均勻粘貼于管壁。水作為流動(dòng)介質(zhì)、對(duì)相對(duì)糙度分別為1/15、1/30.6、1/60、1/126、1/256、1/507六種不同的管道進(jìn)行試驗(yàn)研究。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上畫(huà)出λ與Re的關(guān)系曲線，如圖下頁(yè)所示(書(shū)中圖3-2-1)。第39頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

第二節(jié)摩擦風(fēng)阻與阻力Ⅰ區(qū)—層流區(qū)當(dāng)Re＜2320(即lgRe＜3.36)時(shí),只與Re有關(guān)，且λ=64/Re。與ε/r無(wú)關(guān);Ⅱ區(qū)—過(guò)渡流區(qū)。2320≤Re≤4000(即3.36≤lgRe≤3.6)，不同的管內(nèi)流體由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鳌＆穗SRe增大而增大，與ε/r無(wú)明顯關(guān)系。Ⅲ區(qū)—水力光滑管區(qū)。紊流狀態(tài)(Re＞4000)λ與ε仍然無(wú)關(guān)，只與Re有關(guān)Ⅳ區(qū)—紊流過(guò)渡區(qū)，各種不同相對(duì)糙度的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)各自分散呈一波狀曲線，λ值既與Re有關(guān)，也與ε/r有關(guān)。第40頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)摩擦風(fēng)阻與阻力

2．層流摩擦阻力當(dāng)流體在圓形管道中作層流流動(dòng)時(shí)，從理論上可以導(dǎo)出摩擦阻力計(jì)算式：

∵μ=ρ·ν（ν——運(yùn)動(dòng)粘度，μ——?jiǎng)恿φ扯龋?/p>

∴可得圓管層流時(shí)的沿程阻力。層流摩擦阻力和平均流速的一次方成正比。第41頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)摩擦風(fēng)阻與阻力

3、紊流摩擦阻力

對(duì)于紊流運(yùn)動(dòng)，λ=f(Re，ε/r)，關(guān)系比較復(fù)雜。用當(dāng)量直徑de=4S/U代替d，代入阻力通式，則得到紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計(jì)算式：第42頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)摩擦風(fēng)阻與阻力

二、摩擦阻力系數(shù)與摩擦風(fēng)阻1．摩擦阻力系數(shù)α大多數(shù)通風(fēng)井巷風(fēng)流的Re值已進(jìn)入阻力平方區(qū)，λ值只與相對(duì)糙度有關(guān)，對(duì)于幾何尺寸和支護(hù)已定型的井巷，相對(duì)糙度一定，則λ可視為定值；在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣密度ρ=1.2kg/m3。令：α稱(chēng)為摩擦阻力系數(shù)，單位為kg/m3或N.s2/m4。第43頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)摩擦風(fēng)阻與阻力

標(biāo)準(zhǔn)摩擦阻力系數(shù)：通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和實(shí)測(cè)所得的、在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（ρ0=1.2kg/m3）條件下的井巷的摩擦阻力系數(shù)，即所謂標(biāo)準(zhǔn)值α0值，井巷中空氣密度ρ≠1.2kg/m3時(shí)，α值應(yīng)修正：則得到紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計(jì)算式寫(xiě)為：第44頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)摩擦風(fēng)阻與阻力

α系數(shù)影響因素對(duì)于砌碹、錨噴巷道—只考慮橫斷面上方向相對(duì)粗糙度；對(duì)于木棚、工字鋼、U型棚等還要考慮縱口徑Δ=l/d0ld0工字鋼支架在巷道中流動(dòng)狀態(tài)α隨Δ變化實(shí)驗(yàn)曲線第45頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)摩擦風(fēng)阻與阻力

2．摩擦風(fēng)阻Rf對(duì)于已給定的井巷，L、U、S都為已知數(shù)，故可把上式中的α、L、U、S歸結(jié)為一個(gè)參數(shù)Rf：Rf稱(chēng)為巷道的摩擦風(fēng)阻，其單位為：kg/m7或N.s2/m8。工程單位：kgf.s2/m8，或?qū)懗蒶μ,1N.s2/m8=9.8kμ

第46頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)摩擦風(fēng)阻與阻力

Rf＝f(ρ,ε,S,U,L)。在正常條件下當(dāng)某一段井巷中的空氣密度ρ一般變化不大時(shí)，可將Rf看作是反映井巷幾何特征的參數(shù)。則得到紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計(jì)算式寫(xiě)為：此式就是完全紊流(進(jìn)入阻力平方區(qū))下的摩擦阻力定律。

Rf與hf區(qū)別：Rf是風(fēng)流流動(dòng)的阻抗參數(shù)；hf是流動(dòng)過(guò)程能量損失。第47頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)摩擦風(fēng)阻與阻力

三、井巷摩擦阻力計(jì)算方法

新建礦井：查表得α0→計(jì)算α→計(jì)算Rf→計(jì)算hf→計(jì)算總阻力損失→選擇通風(fēng)設(shè)備

生產(chǎn)礦井：測(cè)得hf→計(jì)算Rf→計(jì)算α→計(jì)算α0

→指導(dǎo)生產(chǎn)第48頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)摩擦風(fēng)阻與阻力

例題3-3某設(shè)計(jì)巷道為梯形斷面，S=8m2，L=1000m，采用工字鋼棚支護(hù)，支架截面高度d0=14cm，縱口徑Δ=5，計(jì)劃通過(guò)風(fēng)量Q=1200m3/min，預(yù)計(jì)巷道中空氣密度ρ=1.25kg/m3，求該段巷道的通風(fēng)阻力。解根據(jù)所給的d0、Δ、S值，由P401附錄4附表4-4查得:α0=284.2×10－4×0.88=0.025Ns2/m4實(shí)際摩擦阻力系數(shù)Ns2／m4巷道摩擦風(fēng)阻巷道摩擦阻力 第49頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)摩擦風(fēng)阻與阻力

四、通風(fēng)阻力功耗和電耗設(shè)主要通風(fēng)機(jī)效率η=60%，為了克服這段阻力，一年耗多少度電？第50頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

第三章井巷通風(fēng)阻力第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力第51頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力

由于井巷斷面、方向變化以及分岔或匯合等原因，使均勻流動(dòng)在局部地區(qū)受到影響而破壞，從而引起風(fēng)流速度場(chǎng)分布變化和產(chǎn)生渦流等，造成風(fēng)流能量損失，這種阻力稱(chēng)為局部阻力。由于局部阻力所產(chǎn)生風(fēng)流速度場(chǎng)分布的變化比較復(fù)雜性，對(duì)局部阻力的計(jì)算一般采用經(jīng)驗(yàn)公式。第52頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力

一、局部阻力及其計(jì)算和摩擦阻力類(lèi)似，局部阻力hl一般也用動(dòng)壓的倍數(shù)來(lái)表示：

ξ——局部阻力系數(shù)，無(wú)因次。層流ξ：

計(jì)算局部阻力，關(guān)鍵是局部阻力系數(shù)確定，因v=Q/S,當(dāng)ξ確定后，便可用：第53頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力

幾種常見(jiàn)的局部阻力產(chǎn)生的類(lèi)型：１、突變紊流通過(guò)突變部分時(shí)，由于慣性作用，出現(xiàn)主流與邊壁脫離的現(xiàn)象，在主流與邊壁之間形成渦漩區(qū)，從而增加能量損失。第54頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力

２、漸變主要是由于沿流動(dòng)方向出現(xiàn)減速增壓現(xiàn)象，在邊壁附近產(chǎn)生渦漩。因?yàn)閂↓hv↓p，壓差的作用方向與流動(dòng)方向相反，使邊壁附近，流速本來(lái)就小，趨于0,在這些地方主流與邊壁面脫離，出現(xiàn)與主流相反的流動(dòng)，面渦漩。θ第55頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力

３、轉(zhuǎn)彎處流體質(zhì)點(diǎn)在轉(zhuǎn)彎處受到離心力作用，在外側(cè)出現(xiàn)減速增壓，出現(xiàn)渦漩。４、分岔與會(huì)合上述的綜合?！嗑植孔枇Φ漠a(chǎn)生主要是與渦漩區(qū)有關(guān)，渦漩區(qū)愈大，能量損失愈多，局部阻力愈大。第56頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力

二、局部阻力系數(shù)和局部風(fēng)阻(一)局部阻力系數(shù)ξ紊流局部阻力系數(shù)ξ一般主要取決于局部阻力物的形狀，而邊壁的粗糙程度為次要因素。第57頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力

1．突然擴(kuò)大或v1、v2——分別為小斷面和大斷面的平均流速，m/s；S1、S2——分別為小斷面和大斷面的面積，m；ρm——空氣平均密度，kg/m3。對(duì)于粗糙度較大的井巷，可進(jìn)行修正：

第58頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力

2．突然縮小對(duì)應(yīng)于小斷面的動(dòng)壓，ξ值可按下式計(jì)算：

第59頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力

3．逐漸擴(kuò)大逐漸擴(kuò)大的局部阻力比突然擴(kuò)大小得多，其能量損失可認(rèn)為由摩擦損失和擴(kuò)張損失兩部分組成。當(dāng)Θ＜20°時(shí)，漸擴(kuò)段的局部阻力系數(shù)ξ可用下式求算：

α—風(fēng)道的摩擦阻力系數(shù)，Ns2/m4；n—風(fēng)道大、小斷面積之比，即Ｓ2／Ｓ1；

θ—擴(kuò)張角。

第60頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力

4．轉(zhuǎn)彎巷道轉(zhuǎn)彎時(shí)的局部阻力系數(shù)(考慮粗糙程度)可按下式計(jì)算：當(dāng)巷高與巷寬之比H/b=0.2～1.0時(shí)，當(dāng)H/b=1～2.5時(shí)ξ0——假定邊壁完全光滑時(shí)，90°轉(zhuǎn)彎的局部阻力系數(shù)，其值見(jiàn)教材表3-3-1；

α——巷道的摩擦阻力系數(shù)，N.s2/m4；β——巷道轉(zhuǎn)彎角度影響系數(shù)，見(jiàn)教材表3-3-2。第61頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力

5．風(fēng)流分叉與匯合1)風(fēng)流分叉典型的分叉巷道如圖所示，1～2段的局部阻力hl１～2和1～3段的局部阻力hl１～3分別用下式計(jì)算：θ2θ3123第62頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力

2)風(fēng)流匯合如圖所示，1～3段和2～3段的局部阻力hl１～3、hl2～3分別按下式計(jì)算：１３２θ1θ2第63頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力

(二)局部風(fēng)阻在局部阻力計(jì)算式中，令，則有：式中Rl稱(chēng)為局部風(fēng)阻，其單位為N.s2/m8或kg/m7。此式表明，在紊流條件下局部阻力也與風(fēng)量的平方成正比第64頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力

hR=hf+hl一般Hf和hl不易分開(kāi)，對(duì)于轉(zhuǎn)彎，Hf和hl可分開(kāi)；突然擴(kuò)大，Hf占比重少，局部區(qū)段hR=hl正面阻力：罐籠、礦車(chē)、采煤機(jī)第65頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力

例1：某巷道突然擴(kuò)大段，砌碹支護(hù)，斷面S1=6m2，S2=24m2，通過(guò)風(fēng)量Q=48m3/s，空氣密度ρ=1.25kg/m3，求突然擴(kuò)大局部阻力；突然縮小則如何？解：設(shè)砌碹巷道α=0.005kg/m3ξ=(1-S1/S2)2=(1-6/24)2=0.563ξ’=ξ(1+α/0.01)=0.563(1+0.005/0.01)=0.845h大=ξ’ρV12/2=ξ’ρ(Q/S1)2/2=0.845×1.25(48/6)2/2=33.8Pa

ξ=0.5(1-S1/S2)2ξ=0.5(1-S1/S2)=0.375ξ’=ξ(1+α/0.013)=0.375（1+0.005/0.013）=0.52H小=ξ’ρV12/2=0.52*1.25*(48/6)2/2=20.8Pa第66頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力

例2：某回風(fēng)道，斷面高2.8m，寬2.5m，混凝土棚支護(hù)，α=0.02kg/m3，有一直角轉(zhuǎn)彎，內(nèi)角沒(méi)有弧度，求轉(zhuǎn)彎處的局部阻力系數(shù)ξ’解：表3-3-1，ξ0=0.93，由表3-3-2，β=1.0H/b=2.8/2.5=1.12,ξ’=[(ξ0+28α)b/H]β=[(0.93+28×0.02)2.5/2.8]×1=1.33若V=6m/s，ρ=1.2kg/m3,則：hL=ξ’ρV2/2=1.33×1.2×6×6/2=57Pa第67頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力

例3：某直角分叉巷道，θ2=0，θ3=90°，α=0.015kg/m3，V1=8m/s,V2=6m/s,V3=3m/s,ρ=1.25kg/m3,求hL1-2,hL1-3解：已知α=0.015kg/m3，Kα=1.35（巷道粗糙度影響系數(shù)，查P47表3-3-3可知）hL1-2=Kαρ/2

(V12-2V1V2cosθ2+V22)=1.35×1.25/2(82-2×8×6×1+62)=3.37PahL1-3=Kαρ/2

(V12-2V1V3cosθ3+V32)=1.35×1.25/2(82-2×8×3×0+32)=71.59Paθ2θ3123第68頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力

例4：某直角匯流巷道，θ1=0，θ2=90°，α=0.015kg/m3，V1=5m/s,V2=6m/s,V3=8m/s,ρ=1.25kg/m3,求hL1-3,hL2-3解：已知α=0.015kg/m3，Kα=1.35cosθ1=1,cosθ2=0,ω=Q1V1cosθ1/Q3=3.125hL1-3=Kαρ/2

(V12-2V3ω+V32)=1.35×1.25/2(52-2×8×3.125+82)=39PahL2-3=Kαρ/2

(V22-2V3ω

+V32)=1.35×1.25/2(62-2×8×33.125+82)=42Pa１３２θ1θ2第69頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

第三章井巷通風(fēng)阻力第四節(jié)礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔第70頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔

一、井巷阻力特性

在紊流條件下，摩擦阻力和局部阻力均與風(fēng)量的平方成正比。故可寫(xiě)成一般形式：h＝RQ2

Pa。對(duì)于特定井巷，R為定值。用縱坐標(biāo)表示通風(fēng)阻力(或壓力)，橫坐標(biāo)表示通過(guò)風(fēng)量，當(dāng)風(fēng)阻為R時(shí)，則每一風(fēng)量Qi值，便有一阻力hi值與之對(duì)應(yīng)，根據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)（Qi,hi）即可畫(huà)出一條拋物線。這條曲線就叫該井巷的阻力特性曲線。風(fēng)阻R越大，曲線越陡。０QhR第71頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔

二、礦井總風(fēng)阻

從入風(fēng)井口到主要通風(fēng)機(jī)入口，把順序連接的各段井巷的通風(fēng)阻力累加起來(lái)，就得到礦井通風(fēng)總阻力hRm，這就是井巷通風(fēng)阻力的疊加原則。已知礦井通風(fēng)總阻力hRm和礦井總風(fēng)量Q，即可求得礦井總風(fēng)阻：N.s2/m8

Rm是反映礦井通風(fēng)難易程度的一個(gè)指標(biāo)。Rm越大，礦井通風(fēng)越困難；第72頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔

三、礦井等積孔礦井等積孔作為衡量礦井通風(fēng)難易程度的指標(biāo)。假定在無(wú)限空間有一薄壁，在薄壁上開(kāi)一面積為A(m2)的孔口。當(dāng)孔口通過(guò)的風(fēng)量等于礦井風(fēng)量，且孔口兩側(cè)的風(fēng)壓差等于礦井通風(fēng)阻力時(shí)，則孔口面積A稱(chēng)為該礦井的等積孔。AIIIP2,v2P2,v2第73頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔

設(shè)風(fēng)流從I→II，且無(wú)能量損失，則有：得：風(fēng)流收縮處斷面面積A2與孔口面積A之比稱(chēng)為收縮系數(shù)φ，由水力學(xué)可知，一般φ=0.65，故A2=0.65A。則v2＝Q/A2=Q/0.65A，代入上式后并整理得：第74頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔

取ρ=1.2kg/m3，則：因Rm=hＲm／Ｑ2，故有A是Rm的函數(shù)，故可以表示礦井通風(fēng)的難易程度。

當(dāng)A＞２，容易；A＝１~2，中等；A＜１困難。第75頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔

對(duì)于多風(fēng)井通風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)各風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的通風(fēng)阻力hRi和風(fēng)量Qi，按風(fēng)量加權(quán)平均求出全礦井總阻力：式中n風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)hRm意義是全礦井各系統(tǒng)平均m3空氣所消耗能量。多風(fēng)井系統(tǒng)的礦井等級(jí)孔A計(jì)算式：第76頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔

例1：某礦井為中央式通風(fēng)系統(tǒng)，測(cè)得礦井通風(fēng)總阻力hRm=2800Pa，礦井總風(fēng)量Q=70m3/s，求礦井總風(fēng)阻Rm和等積孔A，評(píng)價(jià)其通風(fēng)難易程度。解第77頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔

例2：某對(duì)角式通風(fēng)礦井，東風(fēng)井的阻力hR1=280*9.81Pa，風(fēng)量Q1=80m3/s；西風(fēng)井的阻力hR2=100*9.81Pa，風(fēng)量Q2=60m3/s；求礦井總等級(jí)孔。解法一第78頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解法二：根據(jù)功率相等，設(shè)礦井總通風(fēng)阻力為hr；hrQ總=hr1*Q1+hr1*Q2第79頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

第三章井巷通風(fēng)阻力第五節(jié)井巷通風(fēng)阻力測(cè)定第80頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)井巷通風(fēng)阻力測(cè)定

一、通風(fēng)阻力hR測(cè)算阻力測(cè)定目的：1、阻力分布，降阻增風(fēng)；2、提供阻力系數(shù)和R，為設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)解算、改造、均壓防火；能力核定。1)測(cè)定路線的選擇和測(cè)點(diǎn)布置如果測(cè)定的目的是為了了解通風(fēng)系統(tǒng)的阻力分布，則必須選擇最大阻力路線；如果測(cè)量的目的是為了獲取摩擦阻力系數(shù)和分支風(fēng)阻，則應(yīng)選擇不同支護(hù)形式、不同類(lèi)型的典型巷道。第81頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)井巷通風(fēng)阻力測(cè)定

測(cè)點(diǎn)布置應(yīng)考慮：1、測(cè)點(diǎn)間的壓差不小于10~20Pa；2、盡量避免靠近井筒和風(fēng)門(mén)；3、選擇風(fēng)量較穩(wěn)定的巷道內(nèi)；4、局部阻力物前3倍巷寬，后8~12倍巷寬；5、風(fēng)流穩(wěn)定，無(wú)匯合交叉，測(cè)點(diǎn)前后3m巷道支護(hù)完好。2)一段巷道的通風(fēng)阻力hR測(cè)算兩種方法：壓差計(jì)法和氣壓計(jì)法第82頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第83頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第84頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月補(bǔ)償微壓計(jì)單管傾斜壓差計(jì)第85頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)井巷通風(fēng)阻力測(cè)定

(1)壓差計(jì)法測(cè)量原理Z1Z212用壓差計(jì)法測(cè)定通風(fēng)阻力的實(shí)質(zhì)：測(cè)量風(fēng)流兩點(diǎn)間的勢(shì)能差和動(dòng)壓差壓差計(jì)左右兩側(cè)所受壓力分別為：則壓差計(jì)所示測(cè)值為：設(shè)且則第86頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)井巷通風(fēng)阻力測(cè)定

(1)壓差計(jì)法測(cè)量原理Z1Z212則1、2間巷道通風(fēng)阻力為：該式成立的前提是：膠皮管內(nèi)的空氣平均密度與井巷中的空氣平均密度相等。為此，在測(cè)量前，應(yīng)將膠皮管放置在巷道相應(yīng)位置上保存一段時(shí)間，或用打氣筒將巷道空氣轉(zhuǎn)換掉膠皮管中空氣。第87頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)井巷通風(fēng)阻力測(cè)定

單管氣壓計(jì)放置位置對(duì)測(cè)量效果的影響：Z1Z212現(xiàn)假設(shè)單管氣壓計(jì)放置在兩測(cè)點(diǎn)中間則：左右側(cè)液面承壓分別為：則壓差計(jì)計(jì)數(shù)為：同理：且則1、2間巷道通風(fēng)阻力為：第88頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)井巷通風(fēng)阻力測(cè)定

(2)氣壓計(jì)法原理：用此方法測(cè)定通風(fēng)阻力，實(shí)質(zhì)是用精密氣壓計(jì)測(cè)出測(cè)點(diǎn)間的絕對(duì)靜壓差，再加上動(dòng)壓差和位能差，以計(jì)算通風(fēng)阻力。用氣壓計(jì)測(cè)絕對(duì)靜壓P1、P2，同時(shí)測(cè)定t1、t2和φ1、φ2；用風(fēng)表測(cè)每斷面平均風(fēng)速v1、v2；查測(cè)點(diǎn)標(biāo)高Z1、Z2；P1-P2測(cè)準(zhǔn)，兩臺(tái)溫漂相同儀器同時(shí)測(cè)量，逐點(diǎn)和雙測(cè)點(diǎn)測(cè)定21AB第89頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)井巷通風(fēng)阻力測(cè)定

氣壓計(jì)法的測(cè)定步驟：

1、在1號(hào)測(cè)點(diǎn)A、B儀器同時(shí)PA1、PB1；2、A儀器不動(dòng)，B儀器移到2，3、同時(shí)約定時(shí)間同時(shí)讀數(shù)，PA2、PB24、P1-P2=(PB1-PB2)+(PA2-PA1),上式右端第一項(xiàng)為B儀器在1、2測(cè)點(diǎn)的測(cè)值差，第二項(xiàng)為A儀器在1測(cè)點(diǎn)不同時(shí)間的測(cè)值差，它是前后兩次讀數(shù)時(shí)地面大氣壓變化（認(rèn)為基點(diǎn)氣壓變化與地面氣壓變化同步）和通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)氣壓變化的修正值。（修正值大則測(cè)定無(wú)效，很小則可認(rèn)為是地面大氣壓影響。）

5、將P1-P2代入上頁(yè)公式即可。21AB思考：1、為什么要用兩臺(tái)氣壓計(jì)？用一臺(tái)氣壓計(jì)先測(cè)1號(hào)點(diǎn)，再測(cè)2號(hào)點(diǎn)不行嗎？第90頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)井巷通風(fēng)阻力測(cè)定

3)摩擦阻力系數(shù)測(cè)算(1)測(cè)試方法—壓差計(jì)法；(2)支護(hù)方式和測(cè)段一致，無(wú)變化；(3)測(cè)點(diǎn)位置在局部阻力物前3~5巷寬，后8~12倍；(4)系統(tǒng)穩(wěn)定(5)hf和Q測(cè)準(zhǔn)Rf=hf/Q2α=RfS3/LU第91頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)井巷通風(fēng)阻力測(cè)定

二、局部阻力測(cè)算用壓差計(jì)測(cè)出1-2段阻力hR1-2和1-3段阻力hR1-3,若斷面一致，則hf與長(zhǎng)度L成正比。則單純巷道轉(zhuǎn)彎的局部阻力hL。hL=hR1-3-（hR1-2/L12）L13RL=hL/Q2RL=ξ（ρ/2S2）ξ=2S2RL/ρ123第92頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)井巷通風(fēng)阻力測(cè)定

三、井筒通風(fēng)阻力測(cè)定1、進(jìn)風(fēng)井筒阻力測(cè)定1)壓差計(jì)法—吊測(cè)法50m,80m,100m,120m,150m,(H)h1,h2,h3,h4,h5Hf=a+bH（線性回歸求a，b）hR=hf+2hL2)氣壓計(jì)法從地表開(kāi)始，每隔50m，測(cè)量P，t,t’→ρ靜壓差ΔPi，高差Z，hR=∑ΔPi+ρmZg-0.5ρV2井筒單管壓差計(jì)測(cè)繩膠皮管靜壓重錘第93頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)井巷通風(fēng)阻力測(cè)定

2、回風(fēng)井筒阻力測(cè)定1)壓差計(jì)法--吊測(cè)法防爆蓋上打孔；或在安全門(mén)內(nèi)2)氣壓計(jì)法在井底用氣壓計(jì)讀出相對(duì)壓力，在安全門(mén)內(nèi)再讀出相對(duì)壓力，兩者差值ΔP，hR=ΔP+ρmZg+0.5ρV2底-0.5ρV2井筒井筒單管壓差計(jì)測(cè)繩膠皮管靜壓重錘第94頁(yè)，課件共106頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)井巷通風(fēng)阻力測(cè)定

3、風(fēng)峒阻力測(cè)定1)壓差計(jì)法2)氣壓計(jì)法在安全門(mén)內(nèi)再讀出相對(duì)壓力，再接水柱計(jì)讀出相對(duì)壓力，兩者差值Δ