第二章矿井空气流动基本理论.ppt

2.4 通风能量方程 2.4.2 可压缩气体能量方程 多变过程方程式： 2.4 通风能量方程 2.4.2 可压缩气体能量方程 单位体积可压缩气体能量方程 有压源Lt 无压源 2.4 通风能量方程 2.4.2 可压缩气体能量方程 能量方程使用的几点说明： 1、能量方程表示1kg（或1m3）空气在流动过程中所消耗的能量（通风阻力）等于流动前后总机械能（静压能、动压能和位能）的变化量； 2、风流流动是稳定流，即断面上的参数不随时间的变化而变化； 3、风流总是从总能量大的地方流向小的地方。在判断风流方向时，以总能量以依据；当不知风流方向时，可先假设风流方向，经计算出的能量损失为正，则假设正确，否则假设错误。 4、正确选择基准面； 5、有压源时，当压源方向与风流方向一致时，压源为正，压源对风流做功；否则压源为负，压源为通风阻力。 6、当流动过程中有流量变化时，应按总能量的守恒与转换定律列方程。 7、注意各单位的一致性。 例：在某通风井巷中，测得1、2两断面的绝对静压分别为101324.7 Pa和101858 Pa，若S1=S2，两断面间的高差Z1-Z2=100m，巷道中?m12=1.2kg/m3，求：1、2两断面间的通风阻力，并判断风流方向。 解：假设风流方向1?2，列能量方程： =（101324.7-101858）＋0＋100×9.81×1.2 = 643.9 J/m3。 由于阻力值为正，所以原假设风流方向正确，1?2。 2.4 通风能量方程 2.5 能量方程在矿井通风中的应用 2.5.1 始末两端无动力源 1、水平巷道 设断面1和2的标高差为0（ ），空气密度相等（ ），则两断面位压差为0（ ），当两断面面积相等时，根据风流连续性可知，两断面风流流速相等（ ），则两断面速压差等于0，根据能量方程可知： 在上述条件下，两断面的通风阻力等于其绝对静压之差。 当1和2断面面积不等时，即 ，则两断面通风阻力为： 在上述条件下，两断面通风阻力等于其断面绝对静压差和速压差之和，即绝对全压之差。 2.5 能量方程在矿井通风中的应用 2.5.1 始末两端无动力源 2、倾斜或垂直巷道 当风流向下流动时，始断面1的标高大于末断面2的标高，Z12＞0，两断面位压差 ；当风流向上流动时，Z12＜0， ，则根据能量方程有： 两断面通风阻力为绝对全压差与位压差的代数和，当两断面速压差为0时，其通风阻力为两断面的绝对静压差与位压差的代数和，其中风流向下流动时取+，反之取-。 2.5 能量方程在矿井通风中的应用 2.5.2 始末两端有动力源 1 2 3 4 当始末两端有动力源时，其通风阻力应是各段通风阻力之和。 2.5 能量方程在矿井通风中的应用 2.5.3 通风能量（压力）坡度线 能量方程是通风工程的理论基础，而通风能量（压力）坡度线是对能量方程的图形描述，比较直观地反映了空气在流动过程中能量（压力）沿程的变化规律、通风能量（压力）和通风阻力之间的相互关系以及相互转化。正确理解和掌握通风能量（压力）坡度线，将有助于加深对能量方程的理解。 通风能量（压力）坡度线是通风管理和均压防灭火的有力工具。 2.5 能量方程在矿井通风中的应用 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 P0 压力Pa 流程 扩散器 H t hR12 hR78 水平风道的能量（压力）坡度线 2.5.3 通风能量（压力）坡度线 2.5 能量方程在矿井通风中的应用 2.5.3 通风能量（压力）坡度线 １、风流的边界条件 入口断面处：风流入口断面处的绝对全压等于大气压，即： Ptin= P0，所以，htin= 0，hin=-hvin； 出口断面处：风流出口断面处的绝对静压等于大气压，即： Pex= P0，所以，hex= 0，htex=hvex； ２、作图步骤 １）以纵坐标为压力（相对压力或绝对压力），横坐标为风流流程。 ２）根据边界条件确定起始点位置。 ３）将各测点的相对静压和相对全压与其流程的关系描绘在坐标 ４）最后将图上的同名参数点用直线或曲线连接起来，就得到所要绘制的能量（压力）坡度线。 2.5 能量方程在矿井通风中的