第二章空气流动压力与阻力

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。

第二章气体流动硅酸盐工业窑炉绝大部分是以燃料燃烧提供热能。

高温的气态燃烧产物（载热体）放出热量用以熔融、煅烧物料或加热制品。

余热的回收利用和烟气的排出等，都离不开气体流动。

本章主要介绍窑炉系统内气体运动的基本规律。

气体流动的基本理论是研究窑炉内热量传递、质量传递、燃料燃烧过程的基础。

窑炉内压力、温度的分布，以及热交换条件等，都与窑内气体流动状况有着密切的关系。

因此，了解和掌握气体流动的基本规律，正确处理和解决气体的输送和排出、火焰组织以及传热条件等热工问题，对于窑炉的操作、设计和计算都是非常重要的。

第一节气体流动的基本原理气体流动遵循流体力学的原理，但是气体特别是热气体自身具有的特殊性，使其流动规律又有相应的特点。

因此，为了正确讨论和准确运用气体流动的基本原理，首先应该熟悉气体的属性。

一、气体的物理属性影响流动规律的气体属性主要是力学和热学性质。

（一）膨胀性与压缩性对于理想气体，其温度、压强和体积之间的关系服从理想气体状态方程：pV=nRT或P=ρ.R/M .TPv= R/M T式中：p-----气体的绝对压强，N/mz或Pa;V-----气体的体积，m3；n-----气体的摩尔数，kmol;R-----气体常数，8314J/(kmol.K)；T-----气体的热力学温度，K；P-----气体的密度，kg/m3；M-----气体的分子量，kg/kmol;v-----气体的比容，m3/kg。

窑炉系统的气体主要是空气和烟气，由于压强不太大，温度不太低，可以近似当作理想气体处理。

在等温条件下，T =常数，状态方程可以简化为：pv =常数或p/ρ=常数可知，随着气体压强的增加，气体体积缩小，密度增大，表现为气体的压缩性。

在大多数工业窑炉内，气体压强变化不大，不会引起体积和密度的显著变化，所以仍可视为不可压缩流体来处理。

但是，对于压强差较大，流速较高，温度和密度都有显著变化的气体流动，压缩性就不能忽略，如喷射器、高压烧嘴内的气体流动，密度不是常数，属于可压缩气体流动。

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。

空气流动原理
空气流动原理是指在气体中存在压力差的情况下，空气会自动从高压区域流向低压区域，形成气体的流动。

这种流动是由于气体分子的碰撞和相互作用而导致的。

在一个封闭的空间中，当某一区域的气体受到外界的压力作用时，该区域内的气体分子会被压缩，气体分子之间的距离减小，从而增加了气体分子之间的碰撞频率和碰撞力度。

当气体分子在受到压力作用下沿着一定方向运动时，就会产生流动。

根据热力学第一定律，能量是守恒的，气体分子的运动也会产生热能。

当气体分子在受到外界压力作用下流动时，其动能和内能也会发生变化，从而使气体温度和压力发生变化。

根据理想气体状态方程，当气体压力下降时，温度会随之降低，而当气体压力升高时，温度会随之上升。

这种温度和压力的变化也会影响气体的流动。

另外，空气流动还受到其他因素的影响，例如摩擦力和阻力。

当空气流经一个固定的通道时，空气与通道壁面之间会发生摩擦，摩擦力会减缓空气的流速。

此外，空气流动还会受到阻力的影响，阻力会阻碍空气的流动。

因此，在设计和优化气体流动系统时，需要考虑这些因素，以及气体的物理性质和流动场的结构。

总结起来，空气流动原理是由于气体分子的碰撞和相互作用，以及热能的转化和能量守恒等因素共同作用下，使得气体会从高压区域流向低压区域，从而形成气体的流动。

这个原理在气
体输送、气体处理和气体流动控制等许多工程领域都有重要的应用。

空气阻力的原理是什么空气阻力是指物体在移动过程中受到空气流动对其运动方向的阻碍力。

当物体运动的速度较大时，会产生相应的空气流动，这种空气流动会与物体表面接触并产生阻碍力。

空气阻力的原理涉及到流体力学中的一些基本概念和定律。

首先，根据伯努利定律，当空气流动速度变快时，其压力就会降低，反之，当空气流动速度变慢时，其压力就会增加。

这个基本原理可以解释为什么快速运动的物体受到更大的空气阻力。

当物体移动速度很快时，与其表面接触的空气分子需要快速地流过物体，形成一个低压区，而物体后方的空气则填补了这个低压区，产生了更高的压力。

这种压力差就是造成物体所感受到的阻力。

其次，空气阻力还受到物体形状和表面特性的影响。

根据物体的形状和表面的光滑程度，空气流动的方式也会有所不同。

对于光滑细长的物体，如子弹或流线型的车辆，空气流动会相对流线型，从而降低了空气阻力。

而对于较为粗大且表面不光滑的物体，如方块状物体或粗糙的车辆，空气流动则会更加复杂且产生较大的阻力。

此外，空气阻力还与物体的速度的平方成正比。

根据物体速度的增加，空气阻力将呈指数增加。

这可由流体动力学中的涡流效应来解释。

当物体速度增加时，空气流动距离物体表面的时间变短，空气不再能够平稳地沿物体表面流动，而是形成了一系列的涡流。

这些涡流造成了额外的能量耗散，从而增加了空气阻力。

最后，空气阻力还会受到空气的粘滞力的影响。

粘滞力是指空气流动过程中由于空气分子之间的粘滞作用而产生的内摩擦力。

在低速运动时，空气的粘滞力可以忽略不计，但在高速运动时，粘滞力将成为一个主要的因素。

粘滞力导致空气流动变得更加紊乱，并增加了空气阻力的大小。

总结来说，空气阻力是物体在运动过程中受到的空气流动对其运动方向的阻碍力。

它是由物体速度、形状、表面特性以及空气的粘滞力共同决定的。

理解空气阻力的原理有助于我们更好地设计高速运动物体，减少能源消耗，提高运动效率。