第2章空气流动理论(修).pptVIP

第二章矿井空气流动的基本理论 第二章 矿井空气流动的基本理论 主要研究内容：矿井空气沿井巷流动过程中宏观力学参数的变化规律以及能量的转换关系。介绍空气的主要物理参数、性质，讨论空气在流动过程中所具有的能量（压力）及其能量的变化。根据热力学第一定律和能量守恒及转换定律，结合矿井风流流动的特点，推导了矿井空气流动过程中的能量方程，介绍了能量方程在矿井通风中的应用。 第一节 空气的主要物理参数 一、温度 温度是描述物体冷热状态的物理量。测量温度的标尺简称温标。矿井表示气候条件的主要参数之一。 国际单位为：热力学温标，其单位为K (kelvin),用符号T来表示，热力学温标规定纯水三相态点温度（汽、液、固三相平衡态时的温度）为基本定点，定义为273.15K。 常用的摄氏温标为实用温标，用t表示，单位为摄氏度℃。 摄氏温标的每1℃与热力学温标的每1K完全相同，它们之间的关系为：T=273.15+t 温度是矿井表征气候条件的主要参数，《规程》规定：生产矿井采掘工作面的空气温度不得超过26℃，机电硐室的空气温度不得超过30℃。 二、压力（压强） 在矿井通风学中，习惯把压强称为压力。 大气压力：地球表面一层很厚的空气层对地面所形成的压力。其大小取决于大重力场中位置相对高度，空气相对温度、湿度（相对湿度）和气体成分等参数。 空气的压力也称为空气的静压，用符号P表示。它是空气分子热运动对器壁碰撞的宏观表现。 计算公式为：P=2/3n(1/2mv2) 气体的静压力是单位体积内气体分子不规则热运动总动能的2/3转化为能对外做功的机械能的宏观表现，故压力的大小表示单位体积气体的压能的数量，这是气体所具有的普遍的物理性质，其大小可以用仪器来测量，空盒气压计、水银气压计、水柱计、精密气压计等可以用来测量压力。 三、湿度 表示空气中所含水蒸汽量的多少或潮湿程度。表示空气湿度的方法：绝对湿度、相对温度和含湿量三种 １、绝对湿度 每立方米空气中所含水蒸汽的质量叫空气的绝对湿度。其单位与密度单位相同（Kg/ m3），其值等于水蒸汽在其分压力与温度下的密度。?v=Mv/V 饱和空气：在一定的温度和压力下，单位体积空气所能容纳水蒸汽量是有极限的，超过这一极限值，多余的水蒸汽就会凝结出来。这种含有极限值水蒸汽的湿空气叫饱和空气，这时水蒸气分压力叫饱和水蒸分压力，PS，其所含的水蒸汽量叫饱和湿度?s 。 ２、相对湿度 单位体积空气中实际含有的水蒸汽量（?V）与其同温度下的饱和水蒸汽含量（?S）之比称为空气的相对湿度 　　　　φ＝ ?V／ ?S 反映空气中所含水蒸汽量接近饱和的程度。 Φ愈小 空气愈干爆， φ＝０ 为干空气； φ愈大 空气愈潮湿， φ＝１为饱和空气。 温度下降，其相对湿度增大，冷却到φ=1时的温度称为露点 露点：将不饱和空气冷却时，随着温度逐渐下降，相对湿度逐渐增大，当达到100％时，此时的温度称为露点。 上例 甲地、乙地的露点分别为多少？ ３、含湿量 含有1kg干空气的湿空气中所含水蒸汽的质量（kg）称为空气的含湿量。d= ?V／ ?d, 干空气的气体常数 Rd=287.041J/（kg*k） 水蒸气的气体常数 Rd=461.393J/（kg*k） ?V= φPs/461T ?d=(P-φPs)/287T d=0.622 φPs/(P- φPs) 四、焓 焓是一个复合的状态参数，它是内能u和压力功PV之和，焓也称热焓。i=id+d?iV=1.0045t+d(2501+1.85t) 实际应用焓-湿图（I-d) 五、粘性 流体抵抗剪切力的性质。当流体层间发生相对运动时，在流体内部两个流体层的接触面上，便产生粘性阻力(内摩擦力)以阻止相对运动，流体具有的这一性质，称作流体的粘性。其大小主要取决于温度。 根据牛顿内摩擦定律有： 式中：μ－－比例系数，代表空气粘性，称为动力粘性或绝对粘度。其国际单位：帕.秒，写作：Pa.S。 运动粘度为： 温度是影响流体粘性主要因素，气体，随温度升高而增大，液体而降低 六、密度 单位体积空气所具有的质量称为空气的密度， 与P、t、湿度等有关。湿空气密度为干空气密度和水蒸汽密度之和，即： ?V= φP