第三章 通风阻力课件.ppt

矿井通风与安全 甘肃煤炭工业学校 2009年10月 本章目录 第一节 井巷断面上的风速分布 第二节 矿井通风阻力 第三节 通风阻力定律及其特征 第四节 矿井通风阻力测定 第一节 井巷断面上的风速分布 一、风流流态 　（一）层流与紊流 风流流态指风流的流动状态。1883年英国物理学家雷诺通过实验发现，同一流体在同一管道中流动时，不同的流速会形成不同的流动状态。风流的流动状态有两种：层流和紊流。 （二）井巷风流的流动状态 雷诺曾用各种流体在不同直径的管路中进行了大量的实验，发现流体的流动状态与平均流速、管道直径和流体的粘性系数有关。流体的速度越大，粘性越小，管道尺寸越大，则流体越易成为紊流，反之，越易成为层流。这里可用一个无因次参数Re（雷诺数）来表示上述三因素的综合影响。 对于圆形管道： （3—1） 式中 V─管道中流体的平均速度，m/s； 　　d─圆形管道的直径，m； 　 v─流体的运动粘性系数，与流体的温度、压力有关，对于矿井风流，通常取平均值14.4×10-6m2/s。 [例3—1]某一巷道，断面形状为三心拱形，断面积9m2，巷道中供给风量为7m3/s，试判断其风流流态。 [解] 故此巷道中风流流态为紊流。 [例3—2 ] 条件同例题1，试求风流由层流向紊流过渡时的平均风速。 [解] 《煤矿安全规程》规定，井巷中风流的最低允许风速为0.15m/s，远远大于上述计算的临界风速，故井下巷道中风流都是呈紊流状态。只有在采空区漏风的情况下，采空区中风流才可能出现层流状态。 第二节 矿井通风阻力 矿井通风阻力通常分为摩擦阻力（沿程阻力）、局部阻力两种。 一、摩擦阻力 （一）摩擦阻力的定义和物理基础 空气在井巷中流动时，由于空气和井巷周壁之间的摩擦以及流体层间空气分子发生的摩擦而造成的能量损失称为摩擦阻力（也叫沿程阻力）。 在矿井通风中，克服沿程阻力的能量损失，常用单位体积1m3风流的能量损失hf来表示，无论层流还是紊流，都可以用下列通式来计算： ， Pa （3—4） 式中 L—风道长度， m； d—圆形风道直径，或非圆形风道的当量直径，m； V —断面平均风速，m/s； —空气的密度，kg/m3； —摩擦阻力系数，无因次。 这一公式不是严格的理论式，是根据长期的工程实践和实验，把能量计算问题转化为确定阻力系数的问题。无因次系数必须通过大量典型实验求得。这样，公式中没有给出的其它因素就包含在阻力系数之中。 第三节 通风阻力定律及其特性 一、通风阻力定律 从前面的分析可知，尽管引起摩擦阻力与局部阻力的原因不同，但从摩擦阻力定律表达式和局部阻力定律表达式可以看出，它们有共同的规律性：表达式的形式和度量单位完全相同，故可以将摩擦阻力定律和局部阻力定律综合表示为通风阻力定律，即 ， Pa （3—15） 式中 h——矿井（或井巷）总阻力，简称通风阻力或阻力，其值为摩擦阻力和局部阻力之和，单位为Pa； R——矿井（或井巷）总风阻，简称风阻，单位为kg/m7或Ns2/m8； Q——通过矿井（或井巷）的风量，单位为m3/s。 上式就是矿井通风学中的一个重要定律：完全紊流状态下的通风阻力定律。它说明了通风阻力与风阻、风量之间的关系，阻力与风阻的一次方成正比，与风量的平方成正比。 只有井下个别风速很小的地方才可能用到层流或中间过渡状态下的通风阻力定律。 第四节 矿井通风阻力测定 一、 矿井通风阻力测定的目的与基本内容 （一）测定目的 《煤矿安全规程》第一百一十九条规定：新井投产前必须进行1次矿井通风阻力测定，以后每3年至少进行1次。矿井转入新水平生产或改变一翼通风系统后，必须重新进行矿井通风阻力测定。 矿井通风阻力大小及其分布是否合理，直接影响主通风机的工作状态和井下采掘工作面的风量分配，也是评价矿井通风系统和通风管理优