矿井空气流动的基本理论能量方程在矿井通风中的应用.PPT

第二章 矿井空气流动的基本理论 第四讲 能量方程在矿井通风中的应用 第四讲 能量方程在矿井通风中的应用 通风能量(压力)坡度线是对能量方程的图形描述。从图形上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换。 一、能量（压力）坡度线的作法 第四讲 能量方程在矿井通风中的应用 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 出口断面处：风流出口断面处的绝对静压等于大气压 对象 通风机－水平风道系统，通风机作压－抽式工作，水平风道 在抽出段有一断面突然扩大和突然缩小，在水平风道出风口 安装了一个喇叭形扩散器。 第四讲 能量方程在矿井通风中的应用 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。 第四讲 能量方程在矿井通风中的应用 图4-1　水平风道的能量(压力)坡度线示意图　 2 ? ? 1 ? ? 11 ? ? 7 ? ? 8 ? ? 9 ? ? 10 ? ? 3 ? ? 4 ? ? 5 ? ? 6 ? ? P0 P 第四讲 能量方程在矿井通风中的应用 通风阻力与能量（压力）坡度线的关系 由于风道是水平的，故各断面间无位能差，且大气压相等。由能量方程知，任意两断面间的通风阻力等于两断面的全压差： ∵ ∴ 二、能量（压力）坡度线的分析 (4-1) 第四讲 能量方程在矿井通风中的应用 抽出段 求入口断面至i断面的通风阻力： 即：入口至任意断面i的通风阻力（hR1～i）就等于该断面的相对全压（hti）的绝对值。 压入段 求任意断面i至出口的通风阻力： 即：压入段任意断面i至出口的通风阻力（hRi～11）等于该断面的相对全压（hti）减去出口断面的动压（hv11）。 (4-3) (4-2) 第四讲 能量方程在矿井通风中的应用 绝对全压（相对全压）沿程是逐渐减小的； 绝对静压（相对静压）沿程分布是随动压的大小变化而变化； 在全压一定的条件下,风流在流动过程中其静压和动压(注意在非水平巷道还有位能)可以相互转换； 在判断风流流动方向时，水平巷道应用全压，倾斜巷道使用全能量； 水平风道中任意两断面间的通风阻力等于全压坡度线上两断面间的全压降低值，通风阻力越大，其全压值下降越多。 能量（压力）坡度线直观明了地表达了风流流动过程中的能量变化 第四讲 能量方程在矿井通风中的应用 扩散器回收动能（相对静压为负值） 扩散器回收动能：在风流出口加设一段断面逐渐扩大的风道， 使得出口风速变小，从而达到减小流入大气的风流动能。 扩散器安设的是否合理，可用回收的动能值（?hv）与扩散器 自身的通风阻力（hRd）相比较来确定，即： ?hv= hvex－hvex’? hRd 合理 ?hv= hvex－hvex’ hRd 不合理 (4-4) 第四讲 能量方程在矿井通风中的应用 在压入段出现相对静压为负值的现象分析， 对 10 ～11 段列能量方程： hR10～11 = (P10＋hv10)－( P11+ hv11) =P10＋hv10－P0－hv11 = h10＋hv10－hv11 ∴h9 = hR10～11－（hv10－hv11） 如果：hv10－hv11 hR10～11，则： h100 （为负值） 因此，测定扩散器中的相对静值就可判断扩散器的安装是否合理，相对静压的负值越大，其扩散器回收动能的效果越好。 (4-5) 第四讲 能量方程在矿井通风中的应用 通风机全压的概念 通风机的作用：就是将电能转换为风流的机械能，促使风流流动。 通风机的全压Ht等于通风机出口全压与入口全压之差： Ht = Pt6－Pt7 三、通风机全压（Ht） (4-6) 第四讲 能量方程在矿井通风中的应用 通风机全压Ht与风道通风阻力、出口动能损失的关系 由能量方程和能量（压力）坡度线可以看出： hR6～11 = Pt7－Pt11 ∴ 　Pt7 = hR7～11＋Pt11， hR1～6 = Pt1－Pt6 ∴ Pt6 = Pt1－hR1～6， Ht = Pt7－Pt6 = hR7～11＋Pt11－（Pt