風(fēng)流基本原理

第二章

空氣流動(dòng)基本原理本章主要內(nèi)容框架連續(xù)性方程通風(fēng)基礎(chǔ)理論壓力計(jì)算及測(cè)試能量方程及應(yīng)用通風(fēng)阻力及計(jì)算網(wǎng)絡(luò)特性及定律本章的重點(diǎn)：1.空氣的物理參數(shù)2.風(fēng)流的能量、點(diǎn)壓力及其關(guān)系3.連續(xù)性方程、能量方程4.能量方程應(yīng)用--壓力坡度圖5.通風(fēng)阻力6.通風(fēng)基本原理及規(guī)律7.自然通風(fēng)、全面通風(fēng)、置換通風(fēng)本章的難點(diǎn)：點(diǎn)壓力之間的關(guān)系能量方程及其應(yīng)用1.風(fēng)流壓力

風(fēng)流壓力（風(fēng)壓）：通風(fēng)中空氣壓力，它是表示運(yùn)動(dòng)空氣所具有的能量,它包括靜壓、動(dòng)壓和全壓。

靜壓：氣體分子對(duì)容器壁所施加的壓力。特點(diǎn)：靜壓總是垂直并指向作用面；靜壓各向同值；

反映單位體積風(fēng)流所具有的對(duì)外作功的靜壓能。表示形式：絕對(duì)靜壓—以絕對(duì)零壓作為基準(zhǔn)的靜壓,P；相對(duì)靜壓—以當(dāng)?shù)卮髿鈮毫榛鶞?zhǔn)的靜壓,h。。

1.1靜壓絕對(duì)真空當(dāng)?shù)卮髿鈮篜hP0絕對(duì)靜壓和相對(duì)靜壓的關(guān)系1.2動(dòng)壓

動(dòng)壓：?jiǎn)挝惑w積風(fēng)流運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能。

特點(diǎn)：（1）它恒為正；（2）具有方向性，它的方向就是風(fēng)流運(yùn)動(dòng)的方向；（3）同一斷面上各點(diǎn)動(dòng)壓不等；（4）某斷面動(dòng)壓即為該斷面平均速度計(jì)算值。1.3位壓位壓：?jiǎn)挝惑w積風(fēng)流對(duì)某基準(zhǔn)面而具有的位能。位壓和靜壓的關(guān)系位壓特點(diǎn)（1）位能是對(duì)某個(gè)基準(zhǔn)面而言的；（2）上斷面對(duì)下斷面的位能不能在上斷面顯現(xiàn)出來，而要在下斷面以靜壓形式顯現(xiàn)，并包含在下斷面的靜壓內(nèi)；（3）不論空氣流動(dòng)與否，上斷面對(duì)下斷面的位能總是存在。1.4風(fēng)流的全壓和機(jī)械能全壓：全壓等于靜壓與動(dòng)壓之和。

絕對(duì)全壓相對(duì)全壓壓入式通風(fēng)：ht＞0,h＞0抽出式通風(fēng)：ht＜0,h＜0風(fēng)流點(diǎn)壓力間的關(guān)系abPa真空P0Pbha(+)hb(-)P0Pathvhat(+)hvhbt(-)Pbt抽出式通風(fēng)壓入式通風(fēng)壓入式通風(fēng)抽出式通風(fēng)單位體積風(fēng)流的機(jī)械能單位體積風(fēng)流的機(jī)械能為單位體積風(fēng)流的靜壓能、動(dòng)能、位能之和。單位體積風(fēng)流的機(jī)械能也稱為單位體積風(fēng)流的總能量。注意：?jiǎn)挝惑w積風(fēng)流的機(jī)械能是一個(gè)相對(duì)值，相對(duì)于某一個(gè)基準(zhǔn)面而言1.5空氣壓力測(cè)定空氣壓力測(cè)定分類絕對(duì)壓力測(cè)定相對(duì)壓力測(cè)定空氣壓力測(cè)定儀器氣壓計(jì)壓差計(jì)壓力傳感器皮托管絕對(duì)壓力測(cè)定方法空盒氣壓計(jì)水銀氣壓計(jì)數(shù)字氣壓計(jì)相對(duì)壓力測(cè)定方法數(shù)字氣壓計(jì)

U型壓力計(jì)傾斜壓力計(jì)補(bǔ)償微壓計(jì)壓力傳感器教材P207-213空盒氣壓計(jì)水銀氣壓計(jì)數(shù)字氣壓計(jì)氣壓計(jì)§2.4.1空氣壓力－測(cè)定（續(xù)2）§2.4.1空氣壓力－測(cè)定（續(xù)3）§2.4.1空氣壓力－測(cè)定（續(xù)5）l—傾斜管始末讀數(shù)差，mm；ρ—液體的密度，kg/m3

原理：

P=P1-P2=ρg（h1+h2）

=ρg（lsinα+lS2/S1）

=ρgl（sinα+S2/S1）

P=Kdwl

Kdw—儀器校正系數(shù)；單管傾斜壓力計(jì)原理壓差計(jì)補(bǔ)償式微壓計(jì)壓差傳感器差動(dòng)變壓器原理鐵芯BKG9501型風(fēng)流壓力傳感器壓力傳感器R0E平衡器工作電源R3R2R4R1Uc原理：壓力傳感器是由四個(gè)應(yīng)變電阻片固定在一個(gè)彎梁上組成的，當(dāng)彎梁受力時(shí)，這四個(gè)應(yīng)變電阻片的阻值發(fā)生變化，從而反應(yīng)彎梁受力的大小應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器，它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性技術(shù)指標(biāo)：差壓0～1000Pa、0～2000Pa，誤差測(cè)量≤6%FS，本質(zhì)安全型皮托管點(diǎn)壓力：靜壓、全壓、速壓速壓靜壓動(dòng)壓法測(cè)定風(fēng)速測(cè)出風(fēng)流動(dòng)壓hv，后按下式計(jì)算出風(fēng)速：hv為斷面風(fēng)流平均動(dòng)壓(Pa)，ρ為空氣密度(kg/m3)平均動(dòng)壓hv確定：圓管等環(huán)面積法：測(cè)點(diǎn)圓環(huán)半徑計(jì)算教材P213Ri——第i個(gè)測(cè)點(diǎn)圓環(huán)半徑，m；R——管道半徑，m；i——從管道中心算起圓環(huán)序號(hào)；n——測(cè)點(diǎn)圓環(huán)數(shù)。一般直徑為300～600mm時(shí)，n取3，直徑為700～1000mm時(shí)，n取4。管道斷面平均動(dòng)壓hv（Pa）計(jì)算式：絕對(duì)壓力相對(duì)全壓壓入式通風(fēng)：ht＞0,h＞0抽出式通風(fēng)：ht＜0,h＜0小結(jié)2.風(fēng)流流動(dòng)基本方程

非恒定流恒定流

2.1空氣流動(dòng)連續(xù)性方程

根據(jù)質(zhì)量守恒定律：對(duì)于穩(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。１２ρ１、ρ2

－1、2斷面上空氣的平均密度，kg/m3

；V1、V2－1、2斷面上空氣的平均流速，m/s；S1、S2－1、２斷面面積，m2。不可壓縮流體注意：（1）流體必須是恒定流（2）流體必須是連續(xù)的（3）要分清是可壓縮流體還是不可壓縮流體（4）中途有流量輸入或輸出時(shí)不可壓縮流體可壓縮流體１３２θ1θ2不可壓縮流體可壓縮流體

2.2可壓縮流體的能量方程能量方程表達(dá)了空氣在流動(dòng)過程中的壓能、動(dòng)能和位能的變化規(guī)律，是能量守恒和轉(zhuǎn)換定律在通風(fēng)中的應(yīng)用。

2.2.1單位質(zhì)量流量的能量方程在通風(fēng)中，風(fēng)流的能量由機(jī)械能和內(nèi)能組成。機(jī)械能：靜壓能、動(dòng)壓能和位能之和。內(nèi)能：風(fēng)流內(nèi)部所具有的分子內(nèi)動(dòng)能與分子位能之和。１２z1z200p1、v1、u1p2、v2、u2qLRqRLR（J/kg）：克服流動(dòng)阻力消耗的能量；qR（J/kg）：LR

部分轉(zhuǎn)化的熱量；

q（J/kg）：外界傳遞給風(fēng)流的熱量。

2.2.2單位體積流量的能量方程

（1）1m3空氣在流動(dòng)過程中的能量損失等于兩斷面間的機(jī)械能差。（2）是1、2兩斷面上的動(dòng)能差。（3）g

m（Z1-Z2）是1、2斷面的位能差。（4）是1、2兩斷面上的動(dòng)能差。

2.2.3使用單位體積流體能量方程的說明

（1）動(dòng)能系數(shù)：是斷面實(shí)際總動(dòng)能與用斷面平均風(fēng)速計(jì)算出的總動(dòng)能的比。用斷面平均風(fēng)速計(jì)算出來的斷面總動(dòng)能與斷面實(shí)際總動(dòng)能不等。需用動(dòng)能系數(shù)Kv加以修正。Kv一般為1.02～1.1。在應(yīng)用能量方程時(shí)，可取Kv為1。

（2）g

m（Z1-Z2）關(guān)鍵是

m的計(jì)算，及基準(zhǔn)面的選取。

m的測(cè)算原則：將1－2測(cè)段分為若干段，計(jì)算各測(cè)定斷面的空氣密度，求其幾何平均值。

基準(zhǔn)面選?。喝y(cè)段之間的最低標(biāo)高作為基準(zhǔn)面。12300

（3）因動(dòng)能差較小，故在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，式中可分別用各自斷面上的密度代替計(jì)算其動(dòng)能差。

（4）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。（5）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。不知風(fēng)流方向，可先假設(shè)風(fēng)流方向，如果計(jì)算出的能量損失為正，說明風(fēng)流方向假設(shè)正確；如果為負(fù)，則風(fēng)流方與假設(shè)相反。無動(dòng)力源有動(dòng)力源

（6）在始、末斷面間有壓源時(shí)，壓源的作用方向與風(fēng)流的方向一致，壓源為正，說明壓源對(duì)風(fēng)流做功；如果兩者方向相反，壓源為負(fù)，則壓源成為通風(fēng)阻力。（7）應(yīng)用能量方程時(shí)要注意各項(xiàng)單位一致性。（8）對(duì)于流動(dòng)過程中流量發(fā)生變化，則按總能量守恒與轉(zhuǎn)換定律列方程312例在某一通風(fēng)管道中，測(cè)得1、2兩斷面的絕對(duì)靜壓分別為101325Pa和101858Pa，若S1=S2，兩斷面間的高差Z1-Z2=100米，管道中

m12=1.2kg/m3，求：1、2兩斷面間的通風(fēng)阻力，并判斷風(fēng)流方向。解：假設(shè)風(fēng)流方向1

2，列能量方程：

=（101325－101858）＋0＋100×9.81×1.2=644.2J/m3（Pa）由于阻力值為正，所以原假設(shè)風(fēng)流方向正確，1

2。Z1-Z212例：如圖，密度為1.2kg/m3的空氣由風(fēng)機(jī)吸入，吸風(fēng)管直徑為D=20cm，在喇叭形進(jìn)口處測(cè)得水柱吸上高度hO=18mm，不考慮損失，求空氣流量Q。2.3風(fēng)道通風(fēng)壓力（能量）分布及分析2.3.1水平風(fēng)道通風(fēng)壓力（能量）分布及分析意義：掌握壓力沿程變化情況；有利于通風(fēng)管理。教材P51012345678910P0壓力Pa流程擴(kuò)散器HthR02hR78作圖步驟（１）以縱坐標(biāo)為壓力（相對(duì)壓力或絕對(duì)壓力），橫坐標(biāo)為風(fēng)流流程。（２）根據(jù)邊界條件確定起始點(diǎn)位置。（３）將各測(cè)點(diǎn)的相對(duì)靜壓和相對(duì)全壓與其流程的關(guān)系描繪在坐標(biāo)上。（４）最后將圖上的同名參數(shù)點(diǎn)用直線或曲線連接起來，就得到所要繪制的能量（壓力）分布線。

分析

（1）通風(fēng)阻力與能量（壓力）分布的關(guān)系任意兩斷面間的通風(fēng)阻力就等于兩斷面的全壓差

（2）能量（壓力）分布線直觀明了地表達(dá)了風(fēng)流流動(dòng)過程中的能量變化絕對(duì)全壓（相對(duì)全壓）沿程是逐漸減小的絕對(duì)靜壓（相對(duì)靜壓）沿程分布是隨動(dòng)壓的大小變化而變化

（3）通風(fēng)機(jī)的作用就是將電能轉(zhuǎn)換為風(fēng)流的機(jī)械能，促使風(fēng)流流動(dòng)。通風(fēng)機(jī)的全壓Ht等于通風(fēng)機(jī)出口全壓與入口全壓之差：

Ht=Pt6－Pt5

無論通風(fēng)機(jī)作何種工作方式，通風(fēng)機(jī)的全壓都是用于克服風(fēng)道的通風(fēng)阻力和出口動(dòng)能損失；其中通風(fēng)機(jī)靜壓用于克服風(fēng)道的通風(fēng)阻力。通風(fēng)機(jī)入口處負(fù)壓最大，通風(fēng)機(jī)出口處全壓最大。0壓入式5抽出式66510

（4）擴(kuò)散器回收動(dòng)能（相對(duì)靜壓為負(fù)值）所謂擴(kuò)散器回收動(dòng)能，就是在風(fēng)流出口加設(shè)一段斷面逐漸擴(kuò)大的風(fēng)道，使得出口風(fēng)速變小，從而達(dá)到減小流入大氣的風(fēng)流動(dòng)能。擴(kuò)散器安設(shè)的是否合理，可用回收的動(dòng)能值（

hv）與擴(kuò)散器自身的通風(fēng)阻力（hRd）相比較來確定。因此，測(cè)定擴(kuò)散器中的相對(duì)靜值就可判斷擴(kuò)散器的安裝是否合理，相對(duì)靜壓的負(fù)值越大，其擴(kuò)散器回收動(dòng)能的效果越好。1099

hv

hRd

合理

hv<hRd

不合理

2.3.2包含非水平風(fēng)道通風(fēng)壓力（能量）分布及分析繪制方法：是沿風(fēng)流流程布設(shè)若干測(cè)點(diǎn)，測(cè)出各點(diǎn)的絕對(duì)靜壓、風(fēng)速、溫度、濕度、標(biāo)高等參數(shù)，計(jì)算出各點(diǎn)的動(dòng)壓、位能和總能量；然后在壓力（縱坐標(biāo)）－風(fēng)流流程（橫坐標(biāo)）坐標(biāo)圖上描出各測(cè)點(diǎn)，將同名參數(shù)點(diǎn)用折線連接起來，即是所要繪制的通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流壓力分布線。作圖步驟：（1）確定基準(zhǔn)面（2）測(cè)算出各斷面的總壓能（3）選擇坐標(biāo)系和適當(dāng)?shù)谋壤?）把各斷面的同名參數(shù)點(diǎn)用折線連接起來01234b0c0d0P0壓能a1a2b2c2a0(a)b

(b1)c(c1)dd1d2PaeEP01EP04HNHt流程

分析（1）清楚反映沿程各斷面全能量與通風(fēng)阻力的關(guān)系。全能量沿程逐漸下降，任意兩斷面間的通風(fēng)阻力等于這兩個(gè)斷面全能量下降值的差。（2）絕對(duì)全壓和絕對(duì)靜壓坡度線的坡度線變化有起伏。說明，靜壓和位能之間可以相互轉(zhuǎn)化。（3）1、４斷面的位能差(EP01-EP04)叫做自然風(fēng)壓(HN)。HN和通風(fēng)機(jī)全壓（Ht)共同克服礦井通風(fēng)阻力和出口動(dòng)能損失。（4）能量（壓力）坡度線可以清楚的看到風(fēng)流沿程各種能量的變化情況。利用任意兩點(diǎn)間的能量大小，判斷風(fēng)流方向。這對(duì)分析均壓防滅火和控制瓦斯涌出是有力的工具。例

如圖所示的同采工作面簡(jiǎn)化系統(tǒng)。如果某一工作面或其采空區(qū)出現(xiàn)有害氣體是否會(huì)影響另一工作面？

解：1－２－３－４線路上各點(diǎn)全能量大于１－５－６－４線路上各對(duì)應(yīng)點(diǎn)全能量。所以工作面Ⅰ通過其采空區(qū)向工作面Ⅱ漏風(fēng)，如果工作面Ⅰ或其采空區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)其有害氣體將會(huì)流向工作面Ⅱ，影響工作面Ⅱ的安全生產(chǎn)。123456ⅠⅡ0123456ⅠⅡ壓力流程

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。井巷通風(fēng)阻力分：摩擦阻力(也稱沿程阻力)和局部阻力。

3.1風(fēng)流流態(tài)與風(fēng)道斷面風(fēng)速分布

3.1.1管道風(fēng)流流態(tài)當(dāng)流速較低時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)互不混雜，沿著與管軸平行的方向作層狀運(yùn)動(dòng)，稱為層流(或滯流)。當(dāng)流速較大時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度在大小和方向上都隨時(shí)發(fā)生變化，成為互相混雜的紊亂流動(dòng)，稱為紊流(或湍流)。3.通風(fēng)阻力Re--雷諾數(shù)

V--平均流速，m/sd--管道直徑，m

--氣體密度，kg/m3--動(dòng)力黏度，Pa.s層流：Re≤2300紊流：Re＞2300

3.1.2風(fēng)道巷道風(fēng)速分布由于空氣粘性和壁面摩擦，斷面上風(fēng)速分布不均勻。層流邊層：在貼近壁面處仍存在層流運(yùn)動(dòng)薄層。層流風(fēng)流：斷面上風(fēng)速分布呈拋物線分布。

δυ?

max?

max

紊流風(fēng)流：層流邊層以外，從管壁向軸心方向，風(fēng)速逐漸增大，呈指數(shù)曲線分布。管壁愈光滑，Kv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

r0—管道半徑?0—最大速度

3.2一般管道通風(fēng)摩擦阻力風(fēng)流在管道中作沿程流動(dòng)時(shí)，由于流體層間的摩擦和流體與壁面之間的摩擦所形成的阻力稱為摩擦阻力(沿程阻力)。層流、紊流摩擦阻力hr(Pa)可用達(dá)西公式計(jì)算：

λ－無因次系數(shù)，即摩擦阻力系數(shù)V-風(fēng)管平均流速，m/sρ-空氣密度，kg/m3L-風(fēng)管長(zhǎng)度，mD—圓形風(fēng)管直徑，非圓形管用當(dāng)量直徑De，mU—管道周長(zhǎng)，m。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，圓C=3.54。hb—比摩阻，Pa/m相對(duì)粗糙度絕對(duì)粗糙度層流區(qū)過渡區(qū)紊流區(qū)（水力光滑區(qū)、水力過渡區(qū)、阻力平方區(qū)）水力過渡區(qū)《全國(guó)通用通風(fēng)管道計(jì)算表》簡(jiǎn)化公式K=0.15mm薄鋼板風(fēng)道比摩阻修正密度、黏度修正溫度、壓力修正粗糙度修正3.3阻力平方區(qū)通風(fēng)風(fēng)道摩擦阻力Rr--摩擦風(fēng)阻，

Ns2/m8α--摩擦阻力系數(shù)，

kg/m3或N.s2/m4例：鍍鋅薄鋼板風(fēng)道的直徑D=400mm，流量Q=2m3/s，空氣溫度20℃，判別空氣處于什么阻力區(qū)？并求沿程阻力系數(shù)？例:某地下風(fēng)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)劃通過風(fēng)量Q=1200m3/min，預(yù)計(jì)風(fēng)道中空氣密度ρ=1.25kg/m3，求該段風(fēng)道的通風(fēng)阻力。解:根據(jù)所給的d0、Δ、S值，由附錄10P256-4-(1)查得:

α0=284.2×10－4×0.88=0.025Ns2/m4

3.4局部阻力由于井巷斷面、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)流的能量損失，這種阻力稱為局部阻力。--局部阻力系數(shù)

3.5風(fēng)道通風(fēng)阻力特性

對(duì)于特定風(fēng)道，R為定值。用縱坐標(biāo)表示通風(fēng)阻力(或壓力)，橫坐標(biāo)表示風(fēng)量，當(dāng)風(fēng)阻為R時(shí)，即可畫出一條拋物線。這條曲線就叫該風(fēng)道的阻力特性曲線。風(fēng)阻R越大，曲線越陡，通風(fēng)越困難。

3.6等積孔

常用等積孔作為衡量通風(fēng)難易程度的指標(biāo)。假定在無限空間有一薄壁，在薄壁上開一面積為A(m2)的孔口。當(dāng)孔口通過的風(fēng)量等于通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量Q(m3/s)，且孔口兩側(cè)的風(fēng)壓差等于通風(fēng)系統(tǒng)阻力h(Pa)時(shí)，則孔口面積A稱為該通風(fēng)系統(tǒng)的等積孔。AIIIP2v2P2,v2A＞２，容易A＝１～2，中等A＜１，困難

設(shè)風(fēng)流從I→II，且無能量損失，則有：得：風(fēng)流收縮處斷面積A2與孔口面積A之比稱為收縮系數(shù)φ，由水力學(xué)可知，一般φ=0.65，故A2=0.65A。則?2＝Q/A2=Q/0.65A，代入得：取ρ=1.2kg/m3，則：因Rm=hＲm／Ｑ2，故有

例：某通風(fēng)系統(tǒng)，測(cè)得通風(fēng)總阻力h=900Pa，總風(fēng)量Q=30m3/s，求總風(fēng)阻R和等積孔A，評(píng)價(jià)其通風(fēng)難易程度。解：通風(fēng)難易程度--中等3.7降低風(fēng)道通風(fēng)阻力措施3.7.1降低風(fēng)道摩擦阻力措施減小摩擦阻力系數(shù)α保證有足夠大的風(fēng)道斷面選用周長(zhǎng)較小的風(fēng)道減少風(fēng)道長(zhǎng)度避免風(fēng)道內(nèi)風(fēng)量過于集中

3.7.2降低局部阻力措施（1）應(yīng)盡量避免風(fēng)道斷面的突然擴(kuò)大或突然縮?。?）風(fēng)流分叉或匯合處連接合理（3）盡量避免風(fēng)流急轉(zhuǎn)彎（4）降低岀口流速（5）風(fēng)道與風(fēng)機(jī)連接應(yīng)合理

3.8風(fēng)道通風(fēng)阻力測(cè)定

3.8.1壓差計(jì)法

＋－＋－z1z2１２２１教材P222

壓差計(jì)兩側(cè)壓力：

壓差計(jì)所示測(cè)值：

設(shè)且與1、2斷面間巷道中空氣平均密度相等，則：

例：壓差計(jì)法測(cè)定傾斜風(fēng)道通風(fēng)阻力，U型垂直壓差計(jì)讀數(shù)為10mmH20，S1=S2=4m2，V1=V2=3m/s，L=400m，半圓拱斷面，

ρ1=1.2kg/m3,ρ2=1.16kg/m3，求風(fēng)道摩擦阻力系數(shù)？局部通風(fēng)阻力、風(fēng)阻和局部阻力系數(shù)測(cè)定123123例：已知L12=200m，L13=300m，hR12=60Pa，hR12=110Pa，Q=10m3/s，S=4m2，求hl、ξ

3.8.2氣壓計(jì)法

hR12=(P1-P2)+(

1?12/2-2?22/2)+

m12gZ12

精密氣壓計(jì)分別測(cè)得1、2斷面的靜壓P1、P2

干濕球溫度計(jì)測(cè)t干、t濕和，計(jì)算1、

2

風(fēng)表測(cè)定1、2斷面的風(fēng)速?1、?2

m12—1、2斷面平均密度，高差不大，算術(shù)平均值；高差大，加權(quán)平均值

Z12—1、2斷面高差逐點(diǎn)測(cè)定法：一臺(tái)儀器在某點(diǎn)監(jiān)視氣壓變化，上式修正

hR12=(P1-P2)+P12+(

1?12/2-2?22/2)+

m12gZ12ε--相對(duì)誤差hRs—全系統(tǒng)阻力測(cè)定之和，PahRm—全系統(tǒng)計(jì)算阻力值，Pa第119條新井投產(chǎn)前必須進(jìn)行1次礦井通風(fēng)阻力測(cè)定，以后每3年至少進(jìn)行1次。礦井轉(zhuǎn)入新水平生產(chǎn)或改變一翼通風(fēng)系統(tǒng)后，必須重新進(jìn)行礦井通風(fēng)阻力測(cè)定。

4.通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流的基本規(guī)律

4.1通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)圖用圖論的方法對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行抽象描述，把通風(fēng)系統(tǒng)變成一個(gè)由線、點(diǎn)及其屬性組成的系統(tǒng)，稱為通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖：用直觀的幾何圖形來表示通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。342151234567

分支：表示一段通風(fēng)管道的有向線段，線段的方向代表管道中的風(fēng)流方向。每條分支可有一個(gè)編號(hào)，稱為分支號(hào)。節(jié)點(diǎn)：是兩條或兩條以上分支的交點(diǎn)。路：是由若干條方向相同的分支首尾相連而成的線路?；芈罚河蓛蓷l或兩條以上分支首尾相連形成的閉合線路。樹：是指任意兩節(jié)點(diǎn)間至少存在一條通路但不含回路的一類特殊圖。由于這類圖的幾何形狀與樹相似，故得名。樹中的分支稱為樹枝。包含通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的全部節(jié)點(diǎn)的樹稱為其生成樹，簡(jiǎn)稱樹。

通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖特點(diǎn)：（1）只反映風(fēng)向及節(jié)點(diǎn)與分支間的相互關(guān)系，節(jié)點(diǎn)位置與分支線的形狀可以任意改變。（2）能清楚反映風(fēng)向和分合關(guān)系，是通風(fēng)計(jì)算的基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)圖兩種類型：一種是與通風(fēng)系統(tǒng)圖形狀基本一致的網(wǎng)絡(luò)圖；另一種是曲線形狀的網(wǎng)絡(luò)圖。但一般常用曲線網(wǎng)絡(luò)圖。繪制步驟：

(1)節(jié)點(diǎn)編號(hào)在交匯點(diǎn)標(biāo)上特定的節(jié)點(diǎn)號(hào)。

(2)繪制草圖畫出節(jié)點(diǎn)符號(hào)，單線條連接通風(fēng)的節(jié)點(diǎn)。

(3)圖形整理按照正確、美觀原則對(duì)網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行修改。

通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的繪制原則：（1）用風(fēng)地點(diǎn)并排布置在網(wǎng)絡(luò)圖中部，進(jìn)風(fēng)節(jié)點(diǎn)位于其下邊；回風(fēng)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)圖的上部，風(fēng)機(jī)出口節(jié)點(diǎn)在最上部；（2）分支方向基本都應(yīng)由下至上；（3）分支間的交叉盡可能少；（4）網(wǎng)絡(luò)圖總的形狀基本為“橢圓”形；

（5）合并節(jié)點(diǎn)，某些距離較近、阻力很小的幾個(gè)節(jié)點(diǎn)，可簡(jiǎn)化為一個(gè)節(jié)點(diǎn)；（６）并分支，并聯(lián)分支可合并為一條分支。

4.2通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流的基本定律

4.2.1風(fēng)量平衡定律

1652４3圖a４2178356圖b一般流入為正，流出為負(fù)

4.2.2壓力平衡定律回路分支風(fēng)向順時(shí)針，阻力取“＋”;逆時(shí)針，阻力取“－”。２-３-４-6：1-2-3-4-5-1：

234564.2.3通風(fēng)阻力定律5.簡(jiǎn)單通風(fēng)網(wǎng)路特性

5.1串聯(lián)風(fēng)路串聯(lián)風(fēng)路特性（1）總風(fēng)量等于各分支的風(fēng)量

MS=M1=M2=…=Mn

當(dāng)各分支的空氣密度相等時(shí)，

QS=Q1=Q2=…=Qn

（2）總風(fēng)壓（阻力）等于各分支風(fēng)壓（阻力）之和458123679123456789（3）總風(fēng)阻等于各分支風(fēng)阻之和

（4）串聯(lián)風(fēng)路等積孔與各分支等積孔間的關(guān)系

繪制串聯(lián)風(fēng)路等效阻力特性曲線方法：（1）h—Q坐標(biāo)圖上分別作出阻力特性曲線R1、R2；（2）根據(jù)串聯(lián)風(fēng)路“風(fēng)量相等，阻力疊加”的原則，得到串聯(lián)風(fēng)路的等效阻力特性曲線上的點(diǎn)；（3）將所有等風(fēng)量線上的點(diǎn)聯(lián)成曲線R3，即為串聯(lián)風(fēng)路的等效阻力特性曲線。２1３１２R1R2R1R2R1+R2QH5.2并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)并聯(lián)風(fēng)路特性：（1）總風(fēng)量等于各分支的風(fēng)量之和當(dāng)各分支的空氣密度相等時(shí)（2）總風(fēng)壓等于各分支風(fēng)壓R1R2...RiRnQS（3）并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)總風(fēng)阻與各分支風(fēng)阻的關(guān)系

（4）并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)等積孔等于各分支等積孔之和

（5）并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的風(fēng)量分配已知并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的總風(fēng)量，在不考慮其它通風(fēng)動(dòng)力及風(fēng)流密度變化時(shí)，可由下式計(jì)算出分支i的風(fēng)量。

R1R2...RiRnQS

繪制并聯(lián)風(fēng)路等效阻力特性曲線方法：（1）在h—Q坐標(biāo)圖上分別作出阻力特性曲線R1、R2；（2）根據(jù)并聯(lián)風(fēng)路“風(fēng)壓（阻力）相等，風(fēng)量疊加”的原則，得到并聯(lián)風(fēng)路的等效阻力特性曲線上的點(diǎn)；（3）將所有等風(fēng)壓線上的點(diǎn)聯(lián)成曲線R3，即為并聯(lián)風(fēng)路的等效阻力特性曲線。2112R1R2R1R2RsQH1并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)：（1）并聯(lián)分支通新風(fēng)（2）并聯(lián)總風(fēng)阻?。?）并聯(lián)分支風(fēng)量可調(diào)節(jié)（4）并聯(lián)某分支發(fā)生事故，并聯(lián)其他分支安全２1３１２R1R22112R1R2１

5.3角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)：是指內(nèi)部存在角聯(lián)分支的網(wǎng)絡(luò)。

角聯(lián)分支：是指位于風(fēng)網(wǎng)的任意兩條有向通路之間、且不與兩通路的公共節(jié)點(diǎn)相連的分支

角聯(lián)通風(fēng)特點(diǎn):對(duì)角巷道中的風(fēng)流不穩(wěn)定，可能反向甚至無風(fēng)

213456復(fù)雜角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)簡(jiǎn)單角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)４1２３１２３４５

分支5無風(fēng)

∵

Q5=0∴Q1=Q3,Q2=Q4

風(fēng)壓平衡定律：h1=h2,h3=h4

阻力定律：

兩式相比得：

即

或４1２３1２３４５分支5風(fēng)向由3→2

分支5風(fēng)向由2→3４1２３1２３４５風(fēng)流風(fēng)流6.1自然風(fēng)壓的產(chǎn)生自然通風(fēng):在自然壓差推動(dòng)下的空氣流動(dòng)根據(jù)壓差形成機(jī)理，可分熱壓和風(fēng)壓分別作用下的自然通風(fēng)根據(jù)建筑構(gòu)造的設(shè)置又可分為有組織的和無組織的自然通風(fēng)6.自然通風(fēng)及火災(zāi)煙氣流動(dòng)原理

特點(diǎn)經(jīng)濟(jì)節(jié)能簡(jiǎn)便易行不需專人管理無噪聲作用壓力有限不能保證送風(fēng)溫度濕度潔凈度的要求不能進(jìn)行凈化處理通風(fēng)效果不穩(wěn)定

△P—窗孔兩側(cè)形成的壓力差，Paξ—窗孔的局部阻力系數(shù)μ—窗孔的流量系數(shù)ρ—空氣密度，kg/m3S—窗孔的面積，m2Q—通風(fēng)量，m3/s6.2自然風(fēng)壓的計(jì)算S

室內(nèi)熱源加熱空氣，密度降低，熱空氣自然上浮，房間上部空氣壓力比房間外部的大氣壓力大，導(dǎo)致室內(nèi)空氣向外流動(dòng)。在房間下部，室外空氣不斷流入，補(bǔ)充因上部空氣流出所引起的下部負(fù)壓空間

6.2.1熱壓形成的自然風(fēng)壓計(jì)算室內(nèi)熱源熱壓作用下的自然通風(fēng)分析

在進(jìn)行自然通風(fēng)的計(jì)算中，通常把外墻內(nèi)外兩側(cè)的壓差稱為余壓。余壓為正，窗孔排風(fēng)，余壓為負(fù)，窗孔則進(jìn)風(fēng)室內(nèi)外壓差為零的平面稱為中和面

6.2.2風(fēng)壓形成的自然通風(fēng)計(jì)算

建筑物的迎風(fēng)面正壓區(qū)，建筑物背風(fēng)面負(fù)壓區(qū)室內(nèi)熱源6.2.3熱壓、風(fēng)壓形成的自然風(fēng)壓計(jì)算6.3自然風(fēng)壓的影響因素6.3.1熱壓形成自然風(fēng)壓的影響因素溫度差空氣成分和濕度與大氣密度不等的有限空間高度大氣壓力6.3.2風(fēng)壓形成自然風(fēng)壓的影響因素室外空氣風(fēng)速室外溫度、大氣壓力和相對(duì)濕度建筑物形狀和風(fēng)向6.4自然通風(fēng)的應(yīng)用◆建筑，尤其是高層建筑，起火因素多。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火勢(shì)蔓延快，撲救疏散困難，損失重大?！艚ㄖ飪?nèi)室內(nèi)用品、家具利用合成材料的較多，燃燒時(shí)熱量釋放速率快，燃燒產(chǎn)生的有害氣體復(fù)雜，火災(zāi)煙氣成為對(duì)人的生命安全威脅最大的因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)，火災(zāi)死亡人中80％由于吸入毒性氣體而致死的。6.5火災(zāi)煙氣流動(dòng)基本原理

外因火災(zāi).a接觸氧x1可燃物火源AB＋x2x3x4x5坑木電纜膠帶其它可燃物＋x6x7x8x9明火電氣火摩擦火其它火源T6.5.1火災(zāi)煙氣的成分和危害性成分:燃燒主要生成物有CO2、CO和水蒸氣塑料燃燒產(chǎn)生Cl2、HCl、COCl2（光氣）織物燃燒產(chǎn)生HCN（氰化氫）、NH3危害性:煙氣的毒害性煙氣的遮光性煙氣的高溫危害

2008年12月29日上海寶山區(qū)華靈西路1225弄一棟三層別墅起火，3人喪命3人受傷。

2009年1月1日廣西河池市九龍大酒店發(fā)生大火，火勢(shì)從1樓燒到14樓。

2009年1月31日福建省福州市長(zhǎng)樂縣拉丁酒吧10名左右青年在開生日聚會(huì)時(shí)，在桌面上燃放煙花，引燃天花板釀成火災(zāi)。15人死亡，20人受傷。

2009年2月20日廣州在建的中央商務(wù)區(qū)（CBD）珠江新城，一棟在建的20多層的高樓頂層突發(fā)大火，濃煙滾滾并有明火冒出，百米之外就能看見。6.5.2促使地面建筑物煙氣流動(dòng)的主要因素?zé)焽栊?yīng)氣體熱膨脹大氣運(yùn)動(dòng)風(fēng)力通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

6.5.3煙氣在建筑物內(nèi)的蔓延規(guī)律

(1)煙氣在著火房間內(nèi)遇到頂棚后水平擴(kuò)散，受周圍建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的阻擋和冷卻，沿墻流動(dòng)的，煙氣不斷產(chǎn)生，上部煙層逐漸增厚到達(dá)門窗開口，通過開啟的門窗向室外和走廊擴(kuò)散。門窗關(guān)閉，至室內(nèi)溫度升高到一般為200～300℃時(shí)，門窗上的玻璃破裂，煙氣從門窗外擴(kuò)散。

(2)煙氣在走廊內(nèi)從房間內(nèi)流向走廊內(nèi)的煙氣，附貼在天棚流動(dòng)，速度一般為每秒0.5～0.8米，受冷卻和空氣混合，煙層變厚。

(3)煙氣沿樓梯間、電梯井、管道井等豎井內(nèi)豎井上下開口的高差大，火災(zāi)時(shí)，建筑物熱壓造成的自然通風(fēng)量加大，煙囪效應(yīng)顯著，火災(zāi)的蔓延迅速，垂直向上的速度約3～4米/秒。6.5.3煙氣在建筑物內(nèi)的蔓延規(guī)律

(1)阻礙防煙

在煙氣擴(kuò)散流動(dòng)的路線上，設(shè)置防火卷簾、防火門、防煙閥、防煙垂壁等以防止煙氣繼續(xù)擴(kuò)散的方式。

(2)加壓防煙對(duì)建筑物著火區(qū)、有煙區(qū)以外的區(qū)域加壓送風(fēng)，維持一定的正壓，防止煙氣侵入

(3)排煙自然排煙機(jī)械排煙6.5.4建筑物內(nèi)的防排煙方式6.5.5機(jī)械送風(fēng)防煙系統(tǒng)的原理加壓送風(fēng)示例7.1全面通風(fēng)作用、分類全面通風(fēng)是在指定空間內(nèi)，對(duì)整個(gè)房間進(jìn)行通風(fēng)換氣稀釋室內(nèi)有害物，消除余熱、余溫，符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求全面通風(fēng)動(dòng)力可是自然風(fēng)壓和熱壓，也可是風(fēng)機(jī)風(fēng)壓全面排風(fēng)、全面送風(fēng)、全面排送風(fēng)和全面送、局部排風(fēng)7.全面通風(fēng)原理

全面機(jī)械送風(fēng)適用于防止鄰近房間污染物串入的房間全面機(jī)械排風(fēng)適用于污染嚴(yán)重的房間事故通風(fēng)：解決生產(chǎn)偶然事故時(shí)，排放有害氣體或爆炸性氣體（屬于全面通風(fēng)）全面機(jī)械送風(fēng)、自然排風(fēng)全面機(jī)械排風(fēng)、自然進(jìn)風(fēng)

全面通風(fēng)系統(tǒng)適用：周圍環(huán)境空氣衛(wèi)生條件差而且室內(nèi)空氣污染嚴(yán)重不可直接排放的情況

全面機(jī)械送風(fēng)、全面機(jī)械排風(fēng)7.2全面通風(fēng)的氣流組織氣流組織：送風(fēng)、排風(fēng)口位置的合理布置選用合理的風(fēng)口形式合理分配風(fēng)流氣流組織原則：能避免把害物吹向作業(yè)人員操作區(qū)能有效地從污染源附近或有害物濃度最大的區(qū)域排出污染空氣能確保在整個(gè)房間內(nèi)進(jìn)風(fēng)氣流均勻分布，盡量減少渦流區(qū)7.3.1空氣質(zhì)量平衡與熱平衡Mjs=Mjp，室內(nèi)外壓差為零，用于無特殊要求車間Mjs>Mjp，室內(nèi)正壓狀態(tài)，適用于潔凈度要求高的車間Mjs<Mjp，室內(nèi)負(fù)壓狀態(tài)，適用于產(chǎn)生污染的車間7.3空氣質(zhì)量平衡與熱平衡7.3.2空氣熱平衡

在通風(fēng)過程中，室內(nèi)空氣通過與進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)和室內(nèi)各種高低溫?zé)嵩催M(jìn)行交換，為了使房間內(nèi)的空氣溫度維持不變，必須使房間內(nèi)的總得熱量∑Qd與總失熱量∑Qs相