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矿井通风技术 曹永军 2009年2月28日 第二章 矿井通风压力 一、教学内容 1、空气的主要物理参数； 2、风流的能量与点压力； 3、压力测算基准、测量方法以及压力之间的关系； 4、矿井通风能量方程及其应用。 二、重点难点 1、风流的能量与压力之间的关系； 2、压力测算基准、测量方法以及压力之间的关系； 3、矿井通风能量方程及其应用。 三、教学要求 1、了解风流能量与压力之间的关系； 2、掌握风流的三种点压力的性质、测量方法以及不同压力测算基准下压力之间的关系； 3、掌握矿井通风能量方程，会应用方程解决风流方向的判定以及不同断面之间阻力的计算。 第1节 空气的主要物理性质 一、空气的密度 单位体积空气所具有的质量称为空气的密度，用ρ来表示。即： 式中：ρ—空气的密度，kg/m3； M—空气的质量，kg； V—空气的体积，m3。 空气的密度随温度、压力和湿度而变化。 在标准大气状况下（p=101325Pa，t=0℃ ，φ =0%）,干空气的密度为1.293 kg/m3。 湿空气密度的计算公式为： ρ湿＝0.003484（1－0.378 ） 当压力和温度一定时，湿空气的密度总是小于干空气的密度。 空气压力为101325Pa，温度为20℃，相对湿度60%为标准矿井空气，其密度为1.2kg/m3。 二、空气的比容 单位质量空气所占有的体积叫空气的比容，用υ（m3/kg）表示，比容和密度互为倒数，它们是一个状态参数的两种表达方式。即： 三、空气的压力（压强） 矿井通风中，习惯将压强称为空气的压力。理想气体作用于容器壁的空气压力关系式为： 式中：n—单位体积内的空气分子数； ?mv2—分子平移运动的平均动能。 地面空气压力习惯称为大气压。越靠近地表大气压力越大。此外，大气压力还与当地气候条件有关，即使同一地区，也会随季节变化，甚至一昼夜内都有波动。 四、空气的粘（黏）性 任何流体都有粘性。当流体以任一流速在管道中流动时，相邻两流层之间的接触面上便产生粘性阻力（内摩擦力），以阻止其相对运动。流体具有的这一性质，称为流体的粘性。根据牛顿内摩擦力定律，流体分层间的内摩擦力为： 不论流体是否流动，流体具有粘性的性质不变。 矿井通风中，除了用动力粘性系数μ表示空气粘性大小外，还常用运动粘性系数ν（m2/s）来表示，与动力粘性系数的关系为： 流体的粘性随温度和压力的变化而变化。对空气而言，粘性系数随温度的升高而增大，压力对粘性系数的影响可以忽略。 当温度为20℃，压力为0.1MPa时，空气的动力粘性系数μ=1.808×10-5 Pa·s；运动粘性系数ν =1.501×10-5 m2/s。 五、空气的比热： 质量1kg的气体，升高或降低绝对温度1K时所吸收或放出的热量，叫做气体的质量比热，可写成C＝dq/dT，单位为kJ/(kg·K)。 第2节 风流的能量与压力 风流在井巷断面上所具有的总机械能（包括静压能、动能和位能）及内能之和叫做风流的能量。 风流之所以能够流动，其根本原因是系统中存在着能量差，所以风流的能量是风流流动的动力。 单位体积空气所具有的能够对外做功的机械能就是压力。 能量与压力即有区别又有联系，除了内能是以热的形式存在于风流中外，其它三种能量一般通过压力来体现，也就是说井巷任一通风断面上存在的静压能、动能和位能可用静压、动压、位压来呈现。 一、静压能—静压 1、静压能与静压的概念 空气的分子无时无刻不在作无秩序的热运动。这种由分子热运动产生的分子动能的一部分转化的能够对外作功的机械能叫静压能，用E静表示(J/m3)。 在矿井通风中，压力的概念与物理学中的压强相同，即单位面积上受到的垂直作用力称为静压力，简称静压，用P静表示（N/m2，即Pa）。 静压Pa=N/m2也可称为是静压能，值相等静压和静压能在数值上大小相等，静压是静压能的等效表示值。 2、静压的特点 （1）只要有空气存在，不论是否流动都会呈现静压； （2）