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第二章矿井空气流动基本理论（第一、二节 3学时）1.上次课内容回顾（5-10min）1-1.上次课所讲的主要内容。
矿井空气成分，矿井空气中主要成分的质量（浓度）标准、矿井中有毒、有害气体的基本性质和危害性及安全浓度标准。
矿井气候条件平衡量指标（干球温度、湿球温度、等效温度、同感温度、卡他度）。
1.2、能解决的实际问题。
（1）要保证作业人员健康，井下空气质量和数量的最低要求；（2）矿井空气中氧气（O2），二氧化碳（CO2）的浓度要求；（3）各种有害气体的危害性与最高允许浓度标准；（4）矿井气候条件衡量方法与指标，保证有一个舒适的作业环境。
2.本节课内容的引入（5min）2.1、本节课讨论的内容与上次课内容的关联。
2.2、本节课讨论的内容空气的主要物理参数，空气密度的测算，空气流动过程中的能量及其能量的变化，风流点压力及其相互关系。
2.3、思考题（1）一年中冬季还是夏季大气压力大？一天中哪个时间大气压力最小？（2）温度与压力相同时，干空气密度大还是湿空气密度大？（3）为什么位能不能用仪器进行直接测量？（4）测定风流点压力时，水柱计放置的位置对测值有影响吗？3.课堂讲述与讨论（100-110min）矿井空气流动的基本理论主要研究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。
第一节空气主要物理参数与矿井通风密切相关的空气物理性质有：温度、压力(压强)、密度、比容、重度、粘性、湿度、焓等。
正确理解和掌握空气的主要物理性质是学习矿井通风的基础。
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。
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，每1K为三相点温度的1/273.15。
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℃。
大气中的空气动力学研究空气流动的力学原理在自然界中，空气流动是一种普遍存在的现象。
了解空气流动的力学原理对于许多领域的研究和应用都至关重要，尤其是在大气科学、气象学、风洞实验等方面。
本文将从空气动力学的角度来探讨大气中空气流动的力学原理。
一、空气的物理属性空气是由气体分子组成的，具有质量、体积和惯性等物理属性。
在常温常压条件下，空气是可压缩的，其密度和压力随温度和海拔的变化而改变。
空气分子之间存在着相互作用力，如分子间的引力和排斥力，这些力对空气流动产生重要影响。
二、流体力学基本概念空气动力学研究中的基本概念包括流体、流速、压力、密度和粘性等。
流体是指可以流动的物质，包括液体和气体。
空气作为一种气体，在流动中遵循流体的基本原理。
流速表示单位时间内流体通过某一横截面的体积，通常用速度矢量来描述。
压力是指单位面积上作用的力，空气流动中压力的分布对于空气流动的方向和速度有重要影响。
密度是指单位体积内包含的质量，空气的密度随着温度和压力的变化而变化，影响了流体的惯性和流速。
粘性是指流体内部分子间摩擦产生的阻力，影响了流体的黏性和流动性。
空气的粘性对于空气流动的边界层和湍流产生有重要影响。
三、空气流动的力学原理空气流动的力学原理可由欧拉方程和纳维-斯托克斯方程来描述。
欧拉方程是描述理想流体运动的基本方程，忽略了流体的粘性。
纳维-斯托克斯方程是考虑了流体粘性的完整流体力学方程，适用于高粘性流体流动。
1. 理想流体的欧拉方程欧拉方程可以表示为：∇·u + (u·∇)u= −1/u∇u，其中u是流速矢量，u是压力，u是密度。
根据欧拉方程，流体的流速与压强梯度存在关系，即压强梯度越大，流速越快。
这一原理在气象学中解释了风的形成和变化。
2. 高粘性流体的纳维-斯托克斯方程纳维-斯托克斯方程考虑了流体的粘性效应，可以表示为：∇·u + (u·∇)u= −1/u∇u + u∇^2u，其中u是运动黏度。
空气动力的原理
空气动力原理是指通过空气的流动和作用产生的力量。
空气动力主要涉及到两个方面：空气的流动和空气对物体的作用力。
空气的流动是指空气的运动状态，可以是自然的风或者由物体运动产生的气流。
当空气流动时，会受到物体表面摩擦力的作用，从而产生阻力。
阻力与空气流速的平方成正比，与物体表面积成正比，与空气密度成正比。
因此，当空气流速增大、物体表面积增大、空气密度增大时，阻力也会增大。
空气对物体的作用力主要有两种：升力和阻力。
升力是指垂直于空气流动方向的力量，它是由于流经物体上下表面的空气流速不同而产生的。
当物体表面上的空气流速较大时，产生低压区，而表面下方的空气流速较小，产生高压区。
高压区的压力大于低压区，从而产生一个向上的力，即升力。
升力与物体表面积、空气密度、流速和物体形状等因素有关。
阻力是指平行于空气流动方向的力量，它是由于空气与物体表面的摩擦而产生的。
阻力与物体表面积、空气密度、流速和物体形状等因素有关。
阻力的产生会使物体运动速度减小，并消耗物体的能量。
综上所述，空气动力的原理是通过空气的流动和作用力产生力量。
空气的流动会产生阻力，而空气对物体的作用力则包括升力和阻力。
这些力量直接影响物体的运动和稳定性。
1. 风管内空气流动的阻力有两种：（1）是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的沿程能量损失，称为摩擦阻力或沿程阻力；（2）另一种是空气流经风管中的管件及设备时，由于流速的大小和方向变化以及产生涡流造成比较集中的能量损失，称为局部阻力。
2. 计算方法：（1）摩擦阻力根据流体力学原理，空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力按下式计算：ΔPm=λν2ρl/8Rs对于圆形风管，摩擦阻力计算公式可改写为：ΔPm=λν2ρl/2DRs=λν2ρ/2D以上各式中λ————摩擦阻力系数;；ν————风管内空气的平均流速，m/s；ρ————空气的密度，Kg/m3；l ————风管长度，m；Rs————风管的水力半径，m；Rs=f/Pf————管道中充满流体部分的横断面积，m2；P————湿周，在通风、空调系统中既为风管的周长，m；D————圆形风管直径，m。
矩形风管的摩擦阻力计算我们日常用的风阻线图是根据圆形风管得出的，为利用该图进行矩形风管计算，需先把矩形风管断面尺寸折算成相当的圆形风管直径，即折算成当量直径。
再由此求得矩形风管的单位长度摩擦阻力。
当量直径有流速当量直径和流量当量直径两种；流速当量直径：Dv=2ab/(a+b)流量当量直径：DL=1.3（ab）0.625/(a+b)0.25在利用风阻线图计算是，应注意其对应关系：采用流速当量直径时，必须用矩形中的空气流速去查出阻力；采用流量当量直径时，必须用矩形风管中的空气流量去查出阻力。
（2）局部阻力当空气流动断面变化的管件（如各种变径管、风管进出口、阀门）、流向变化的管件（弯头）流量变化的管件（如三通、四通、风管的侧面送、排风口）都会产生局部阻力。
1. 局部阻力按下式计算：Z=ξν2ρ/2ξ————局部阻力系数。
1. 局部阻力在通风、空调系统中占有较大的比例，在设计时应加以注意，为了减小局部阻力，通常采用以下措施：a. 弯头布置管道时，应尽量取直线，减少弯头。
第一章空气在管道中流动的基本规律工程流体力学以流体为对象，主要研究流体机械运动的规律，并把这些规律应用到有关实际工程中去。
涉及流体的工程技术很多，如水力电力，船舶航运，流体输送，粮食通风除尘与气力输送等，这些部门不仅流体种类各异，而且外界条件也有差异。
通风除尘与气力输送属于流体输送，它是以空气作为工作介质，通过空气的流动将粉尘或粒状物料输送到指定地点。
由于通风除尘与气力输送是借助空气的运动来实现的，因此，掌握必要的工程流体力学基本知识，是我们研究通风除尘与气力输送原理和设计、计算通风除尘与气力输送系统的理论基础。
本章中心内容是工程流体力学基本知识，主要是空气的基本特性及运动时的基本规律。
1.1 空气的基本特性及流动的基本概念流体是液体和气体的统称，由液体分子和气体分子组成，分子之间有一定距离。
而我们在通风除尘与气力输送中所接触到的流体（主要是空气）可视为连续体，即所谓连续性的假设。
这意味着流体在宏观上质点是连续的，其次还意味着质点的运动过程也是连续的。
研究证明，按连续质点的概念所得出的结论与试验结果是很符合的。
因此在工程应用上，用连续函数来进行流体及运动的研究，并使问题大为简化。
1.1.1 空气的基本特性1．密度和重度单位体积空气所具有的空气质量称为空气密度，用符号ρ表示。
其表达式为：（1-1）式中：ρ——空气的密度（kg/m3）；m——空气的质量（kg）；V——空气的体积（m3）。
单位体积空气所具有的空气重量称为空气重度，用符号表示。
其表达式为：（1-2）式中：——空气的重度（N/m3）；——空气的重量（N）；——空气的体积（m3）。
对于液体而言，重度随温度改变而变化。
而对于气体而言，气体的重度取决于温度和压强的改变。
由公式（1-2）两边除以，可以得出空气的密度与重度存在如下关系；（1-3）式中：——当地重力加速度，通常取9.81（m/s2）。
2．温度温度是标志物体冷热程度的参数。
就空气而言，温度和空气分子热运动的平均动能有关。
空气流动原理空气流动原理是指空气在空间中流动的规律和机理。
空气流动是大气环流的基础，也是室内空气流通和通风换气的重要依据。
了解空气流动原理，有助于我们更好地设计空调系统、通风系统，提高室内空气质量，确保人们的健康和舒适。
首先，我们来了解一下空气流动的基本规律。
空气流动是由于气体分子间的碰撞和运动而产生的。
当气体分子受到外力作用时，就会发生流动。
空气流动的主要驱动力包括压力差、温度差和密度差。
在自然界中，地球的自转和太阳的辐射会导致大气产生温度差异，形成气流。
在室内，空调系统和通风系统的工作也会产生压力差，从而引起空气流动。
其次，空气流动还受到阻力和摩擦力的影响。
当空气流动时，会受到管道、设备和构筑物的阻碍，产生阻力。
此外，空气分子之间的摩擦力也会影响空气的流动。
因此，在设计空调系统和通风系统时，需要考虑如何减小阻力和摩擦力，提高空气流动的效率。
另外，空气流动还受到流体力学的影响。
流体力学是研究流体运动规律的科学，包括流体的压力、速度、密度等参数。
在空气流动过程中，需要考虑空气的压力变化、速度分布和湍流等因素，以便更好地理解空气流动的规律和特点。
最后，我们需要关注空气流动对室内空气质量的影响。
空气流动可以带走室内的污染物和异味，促进新鲜空气的进入，改善室内空气质量。
但是，如果空气流动不合理，可能会导致冷热不均、气流速度过大或过小等问题，影响人们的舒适感和健康。
因此，在设计室内空气流动系统时，需要综合考虑空气流动的速度、方向、温度和湿度等因素，以提供一个舒适、健康的室内环境。
综上所述，空气流动原理是一个复杂而重要的领域，涉及物理学、流体力学、热力学等多个学科的知识。
了解空气流动原理，有助于我们更好地设计空调系统、通风系统，改善室内空气质量，提高人们的生活质量。
希望本文能够帮助大家更好地理解空气流动原理，为室内空气流动系统的设计和运行提供参考。
