第二章矿井空气流动的基本理论
本章的重点：
1、空气的物理参数----T、P、Φ、μ、ρ；
2、风流的能量与点压力----静压，静压能；动压、动能；位能；全压；抽出式和
压入式相对静压、相对全压与动压的关系
3、能量方程
连续性方程；单位质量能量方程、单位体积能量方程
4、能量方程在矿井中的应用----边界条件、压力坡度图
本章的难点：
点压力之间的关系
能量方程及其在矿井中的应用
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。矿井表示气候条件的主要参数之一。热力学绝对温标的单位K，摄式温标T=273.15+t
二、压力（压强）
空气的压力也称为空气的静压，用符号P表示。压强在矿井通风中习惯称为压力。
它是空气分子热运动对器壁碰撞的宏观表现。
P=2/3n(1/2mv2)
矿井常用压强单位：Pa Mpa mmHg mmH20 mmbar bar atm 等。
换算关系：1 atm = 760 mmHg = 1013.25 mmbar = 101325 Pa
(见P396) １mmbar = 100 Pa = 10.2 mmH20,
１mmHg = 13.6mmH20 = 133.32 Pa
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温度。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。
ρv=M v/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，P S，其所含的水蒸汽量叫饱和湿度ρs。
２、相对湿度
单位体积空气中实际含有的水蒸汽量（ρV）与其同温度下的饱和水蒸汽含量（ρS）之比称为空气的相对湿度
φ＝ρV／ρS
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
例如：甲地：t = 18 ℃，ρV＝0.0107 Kg/m3,
乙地：t = 30 ℃，ρV＝0.0154 Kg/m3
解：查附表当t为18 ℃，ρs＝0.0154 Kg/m3, ,
当t为30 ℃，ρs＝0.03037 Kg/m3,
∴甲地：φ＝ρV／ρS＝0.7 ＝70 %
乙地：φ＝ρV／ρS＝0.51＝51 %
乙地的绝对湿度大于甲地，但甲地的相对湿度大于乙地，故乙地的空气吸湿能力强。
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= ρV ／ ρd, ρV = φPs/461T ρd =(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=i d +d•i V =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：
运动粘度为： m 2/s
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 。
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
dy
dv
S F μ=ρ
μν=
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：
根据气体状态方程，可推出空气密度计算公式：
kg/m 3 式中：P 为大气压，Ｐsat 为饱和水蒸汽压，单位：Pa ； φ为相对湿度；
Ｔ为空气绝对温度，T= t + 273 , K 。
kg/m 3 式中：P 为大气压，Ｐsat 为饱和水蒸汽压，单位：mmHg 。 注意：Ｐ和Ｐsat 单位一致。 空气比容：ν=V/M=1/ ρ
第二节 风流的能量与压力
能量与压力是通风工程中两个重要的基本概念，压力可以理解为：单位体积空气所具有的能够对外作功的机械能。 一、风流的能量与压力 1.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，
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。静压也可称为是静压能。 （２）静压特点
)
1(003484.0378.0P
P T
P sa t
φρ-
=)
1(46457.0378.0P
P T
P sa t
φρ-
=v
a d ρρρ+=.
