第八章《矿山流体机械》

矿山机械工程设计理论——流体机械部分1、何谓流体机械？《煤矿安全规程》规定：煤矿用水泵必须有（）、（）和（）的水泵。

答：流体机械是指以水或空气为工作介质的机械、包括排水设备、通风设备和压缩空气设备，它们都是矿山大型固定设备。

煤矿用水泵必须工作、备用和检修的水泵。

2、卧式离心泵启动和停止操作过程？答：(1)卧式离心泵的启动a．灌水b．启动电动机c．操作闸门（2）离心式水泵的停泵a．慢慢关闭闸阀，使水泵进入空转状态b．关闭压力表和真空表止压阀c．切断电动机的电源，电动机停止运行。

3、画出离心泵排水过程示意图，叙述其排水工作原理；画出排水管路特性曲线并解释符号意义。

答：排水设备示意图p208图8-13排水管性能曲线p209.图8-144、何谓离心式水泵的汽蚀现象？离心式水泵正常工作的3个条件是什么？（1）汽蚀现象：在叶轮入口最低压力等于该温度下的饱和蒸汽压时，该处的水汽化形成气泡，气泡随着水流运动到高压区突然破裂，使叶轮金属表面受到高频的水力冲击，将发生疲劳破坏而剥落，称其为汽蚀现象。

（2）正常工作条件。

a。

不发生汽蚀条件、稳定工作条件和经济工作条件。

5、何谓离心式水泵的工况点？并以图示。

答：泵在一定的管路上工作时，它的杨程、流量、轴功率和效率等参数是确定的，这些确定值可由水泵的实际杨程特性曲线绘制在同一坐标图上的管路特性曲线的交点来确定，称此点为工况点。

6、离心泵改变泵特性曲线的调节方法有哪几种?答：有三种（1）改变转速调节法.根据运转比定律可知，水泵的流量、杨程和功率随着水泵转速的改变而改变、即水泵特性曲线随水泵转速的变化而变化。

（2）减少叶轮数目调节法（3）削短叶轮叶片长度调节法7、叙述多级分段离心泵平衡盘平衡轴向力的工作原理。

答：平衡盘与平衡座之间为平衡室，并经设计的蹿水间隙与末一级叶轮的高压水相通，平衡盘右侧空间经回水管与吸水管相通，因此，平衡盘左侧压力高，右侧压力低，产生一个轴向推力相反的平衡力。

第一章 流体的性质1．什么叫流体的密度和重度？其关系如何？答：流体的密度是指流体在单位体积内所具有的质量，用符号ρ表示。

流体的重度是指流体在单位体积内所具有的重力，用符号γ表示。

流体的重度与密度有下列关系：g ργ=2．什么叫流体的压缩性和膨胀性？液体和气体的压缩性和膨胀性如何？答：流体的压缩性是指在温度不变的情况下，流体体积随压强增加而缩小的性质。

流体的膨胀性是指在压强不变的情况下，流体体积随着温度升高而增大的性质。

液体的压缩性和膨胀性很小，因此，一般工程问题中可以忽略不计，只有在某些特殊情况下，如作管路水锤计算或水暖系统时，才需要考虑液体的压缩性和膨胀性。

气体的压缩性和膨胀性都很大，但在压强和温度变化很小的情况下，这种性质有时可以忽略不计。

3．什么叫流体的粘性？它对流体的流动有什么作用？答：流体的粘性是指流体运动时，其内部各质点或流层之间由于具有相对运动而产生内摩擦力以阻止流体做相对运动的性质。

流体的粘性是其流动时产生阻力的内在原因。

4．圆管中充满流动的流体，是靠管壁的流速大？还是靠管中心的流速大？为什么？ 答：靠管中心的流速大。

根据牛顿粘性定律，圆管内的流体，在紧靠壁处，由于流体质点粘附于管壁上，其速度为零。

随着离壁距离的增加，流体速度增大。

在管轴处，流体质点离壁距离最远，其速度最大。

5．水的重度γ＝9.71kN/m 3，μ＝0.599×10-3Pa ·s ，求它的运动粘度ν。

解：63310605.01071.981.910599.0--⨯=⨯⨯⨯===γμρμνg m 2/s 第二章 流体静力学基础1．流体静压强有哪些特性？答：流体静压强有两个特性：第一特性为流体静压强总是垂直于作用面，且指向作用面；第二特性为在静止流体中任意一点所受各方向的静压强大小均相等。

2．如图2-1所示为一密闭水箱，试分析两支U 形管中A —A 、B —B 、C —C 是否为等压面？为什么？Java 精品教程 2图2-1 题2图答：等压面是在同种液体处于静止、连续的条件下讨论的。

《矿山流体机械》复习题一、填空1. 水泵必须有工作和备用和检修的水泵，其中工作水泵的能力应能在( 20 )小时排除矿井( 24 )小时的正常涌水量，备用泵的能力不小于工作水泵能力的( 70 )%，并且工作和备用泵的总能力应在20小时内排尽矿井24小时的最大涌水，检修泵的能力应不小于工作水泵能力的( 25 )%。

2.水泵的实际扬程等于（ 排水扬程 ）加（ 吸水扬程 ）。

3．理想流体的伯努利方程式是（ ），其意义是：在密闭管道内作稳定流动的理想流体具有三种能量，即（ 比位）能和（ 比压）能、（ 比动）能。

三种能量的总和是一个常数，但三者之间可以互相转化。

4．水泵绝对不能在泵腔内未灌满水就启动。

且启动时将（ 出水闸阀 ）关闭,使水泵空载启动；停止时绝对禁止没有（ 关闭 ）出水闸阀就切断电源。

防止管路出现（ 水击 ）5.离心式通风机气体从轴向进（ 径向 ）出；轴流式通风机气体从轴向进（ 轴向 ）出。

6．水仓的作用有（ 储存 ）（ 沉淀 ），主要水仓有（ 主仓 ）（副仓）两个，以便清理。

7．矿井通风方法有（ 自然通风 ）和（ 机械通风 ）两种。

8．通风机经济工作条件是（ 风机工况点效率不应低于最高效率的0.85～0.9倍 ）、（ 不低于0.6 ）.9．矿井通风机按结构形式分为（ 离心 ）式和（ 轴流 ）式。

10. 目前多数水泵都采用（ 射流泵 ）排水启动和（ 真空泵 ）排水启动。

这两种启动排水方式均不采用底阀。

11. 液体的粘度随温度的增加而（ 减小 ），随压力的增加而（ 增加 ）。

12.每一种机械油的牌号，就是表示种油在( 50 )℃时以mm 2/s 为单位的( 运动 )黏度ν的平均值。

13． 以完全没有气体存在的绝对真空为零点起算的压力称为( 绝对 )压力，以大气压力Pa 为零点起算的压力称为( 相对 )压力;当相对压力为负值时，称为负压,负压的绝对值称为（ 真空度 ）。

常数=++gV g p z 22ρ14. 由于流体黏性的存在，实际流体在流动时有（沿程阻力）损失和（局部阻力）损失.且损失的大小和液体的两种流动状态（层流）和（紊流）有关。

《矿井通风与安全》教学大纲I先修课程《流体力学》、《流体机械》、《矿图》、《煤矿地质》、《开采方法》。

Ⅱ本课程的课时分配情况课时分配：Ⅲ课程性质、目的和任务《矿井通风与安全》课程是采矿专业的一门专业必修课。

这门课程的主要特点是研究煤矿井下主要灾害发生、发展规律及其防治技术的一门科学。

设立本门课程的目的是通过本课程的教学，学生应能针对矿井瓦斯、矿尘、水、火等主要灾害采取防治措施，会使用井下各种通风、安全检测仪器仪表；掌握通风系统的设计、管理，编制灾害预防和处理计划等内容。

Ⅳ本课程的要求和内容第一章矿井空气与需风量一、学习要求通过本章的学习，要求学生了解矿内空气成分与地面空气成分的异同；主要有毒有害气体的性质、《煤矿安全规程》对其浓度的规定、检测方法。

理解矿井气候条件的主要因素和改进措施。

重点掌握井巷中风流风速及风量的测定和风量的需求分配等内容。

二、课程内容1、矿井空气主要成分（1）氧气（）氧气的性质及减少的原因及《规程》的有关规定。

（2）二氧化碳（）二氧化碳的性质及《规程》的有关规定。

（3）氮气（）（4）工业卫生标准2、矿井空气中的有害气体和矿（岩）尘（1）矿井空气中的有害气体①瓦斯（）瓦斯的来源、性质及危害、测定，及《规程》的有关规定。

②一氧化碳（）一氧化碳的性质及危害、测定，及《规程》的有关规定。

③其他有害气体（，，，，）其他有害气体如，，，，等的性质及危害，及《规程》的有关规定。

④氡及其子体氡及其子体的性质及危害。

（2）矿（岩）尘矿（岩）尘的来源、性质及危害、测定，及《规程》的有关规定。

3、矿井气候条件（1）矿井空气温度矿井空气温度的影响因素、变化规律和规定。

（2）矿井空气的湿度矿井空气湿度的表示方法。

（3）矿井中的风速矿井中风速的测定方法、意义。

（4）气候条件指标衡量气候条件的主要指标。

4、矿井需风量主要介绍总风量及各用风地点的需风量计算和依据、标准。

（1）回采工作面所需风量（2）掘进工作面所需风量（3）硐室所需风量（4）矿井总风量计算第二章矿井通风压力与通风阻力一、学习要求通过本章的学习，要求学生了解空气的主要物理参数、摩擦阻力、局部阻力、等积孔的概念。

矿山流体机械学习领域课程标准学习领域名称：《矿山流体机械》代码：Z020401006总学时数：52学分数：3适用专业：矿山机电一、学习领域课程描述（一）课程定位《矿山流体机械》是矿山机电专业进行岗位能力培养的一门核心课程，它集理论与实践于一体，是学生将来直接用于生产实践的实用技术，本课程构建于《机械识图与绘制》、《机械技术应用》、《煤矿生产与安全法律法规案例分析》、《金工实习》等课程的基础上，围绕矿山通风、排水、压气设备安装维修的教学任务，本着企业需求组织教学内容，为进行通风机操作工、水泵操作工、空压机操作工等提供技能训练，为岗位需求培养相应的职业能力，为培养高端技能型专门人才提供保障。

（二）课程设计思路在专家委员会的指导下，课程建设小组通过对用人单位、现场技术人员、技术专家和毕业生的调查，进行本课程岗位能力调研，初步形成了《矿山流体机械》课程学习领域课程标准。

《矿山流体机械》课程采用以行动为向导、基于工作过程的课程开发方法进行设计，整个学习领域，由4个学习情境组成。

学习情境的设计要主要考虑以下因素：1.学习情境的设计要符合基于工作过程的教学设计思想的要求。

学习情境是在职业学校实训场地对真实工作的教学化加工，以完成具体的工作任务为目标。

2.学习情境的前后排序要符合学生认知规律，可以考虑从简单到复杂、从单一到综合的排序方法。

（三）课程特色本课程采用以行动为向导、基于工作过程的课程开发方法进行设计整个学习领域，由4个学习情学习情境组成。

每个学习情境在教学过程中，充分结合学校的条件：专兼结合的教学团队、校内外实训条件、学生能力等，充分利用了多媒体及实物教学，配合自制的课件，使教学过程形成多层次多手段。

以满足学生的认知规律，达到较好的教学效果。

建立了教材及实验指导书的动态内容更新机制，可以实时更新教学内容，达到了及时、动态的反映本学科领域最新科研成果，保证课程内容的科学性、先进性、趣味性。

实现在线互动教学，典型习题在线分析，指导教师在线答疑，在线测验、考试；实现学生使用教学平台按照个人情况自定学习计划、检验学习效果、交流学习心得等。