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第二章矿井空气流动基本理论第二章矿井空气流动基本理论第二章 矿井空气流动基本理论第一节 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。
温度是矿井表征气候条件的主要参数之一。
目前温度多用两种温标：摄氏温标（实用温标）和开氏温标（绝对温标 ）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。
其大小取决于在重力场中的位置（相对高度）、空气温度、湿度（相对湿度）和气体成分等参数。
空气分子不规则热运动的的总动能的三分之二转化为能对外做功的机械能 )21(322mv n P =tT +=15.273三、密度、比容空气和其它物质一样具有质量。
空气的密度：单位体积空气所具有的质量，用 符号表示。
湿空气的密度是1m3空气中所含干空气质量和水蒸汽质量之和由气体状态方程和道尔顿分压定律可以得出湿空气的密度计算公式：P －空气的压力，Pa ；t －空气的温度，℃；Ps －温度t 时饱和水蒸汽的分压，Pa ； ϕ－相对湿度，用小数表示空气的比容是指单位质量空气所占有的体积，用符号v(m3/kg)表示，比容和密度互为倒数四、粘性粘性：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)以阻止相对运动的性质。
F －内摩擦力，N ； S －流层之间的接触面积，m2；μ－动力粘度（或称绝对粘度），Pa.s 。
)pP 378.01(t +273p 003484.0s ϕρ-=dy du s F .μ=气体的粘性随温度升高而增大；液体随温度升高而减小五、湿度空气的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有绝对湿度、相对湿度和含湿量三种。
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湿度2.相对湿度（ϕ）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3.含湿量（d，kg/kg（d.a)）含有1kg干空气的湿空气中所含水蒸汽的质量（kg）称为空气的含湿量六、焓第二节风流的能量与压力一、风流的能量与压力1.静压能－静压1)静压能与静压的概念静压能：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，用EP表示（J/m3）。
第二章矿井空气流动的基础理论本章的重点：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）1、定义：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(1/2mv 2)2、压头：如果将密度为 ρ 的某液体注入到一个断面为A 的垂直的管中，当液体的高度为 h 时，液体的体积为： V = hA m 33、矿井常用压强单位：Pa Mpa mmHg mmH 20 mmbar bar atm 等。
换算关系：1 atm = 760 mmHg = 1013.25 mmbar = 101325 Pa (见P396) １mmbar = 100 Pa = 10.2 mmH 20, １mmHg = 13.6mmH 20 = 133.32 Pa)ex p(00TR gZP P μ-=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。
第二章 井巷空气流动的基本规律第一节 矿井风流的基本参数一、空气的密度单位体积空气所具有的质量称为空气的密度，用符号ρ表示。
矿井空气的密度可由下式计算：0.3780.003484(1)273sat P P t Pϕρ=-+ 2-1-1 式中P 湿空气的压力，Pa ，t 空气的温度，℃；P sat 温度t 时饱和水蒸气的分压，Pa 见表2-1-1；ϕ 空气的相对湿度。
由式2-1可见，空气的压力越大，温度越低，湿度越小，空气密度越大。
当空气的压力和温度一定时，空气的相对湿度越大，其密度越小，即湿空气的密度比干空气的密度小。
在矿井通风中，空气流经复杂的通风网络时，其温度、压力及湿度将会发生一系列的变化，这些变化都将引起空气密度的变化。
矿井风流的密度变化会引起矿井通风的动力或阻力效应。
例如自然风压等。
根据式2-1，在标准物理空气状态下（P=101325Pa ，t=0℃，ϕ=0），计算得干洁空气的密度为1.293 kg ／m 3；在标准矿井空气条件下（P=101325Pa ，t=20℃，ϕ=60%），计算得矿井空气的密度为1.2 kg ／m 3。
工程计算中一般以1.2 kg ／m 3作为标准矿井空气的密度。
考虑矿井空气为潮湿空气，为简化计算，工程中可根据下述公式近似测算矿井空气的密度：0.00346273P tρ+ 2-1-2 二、风流的压力1．静压(静压强)静压空气的静压是气体分子间的压力或气体分子对容器壁所施加的压力空气的静压在各个方向上均相等。
空间某一点空气静压的大小，与该点在大气中所处的位置和受扇风机的作用有关。
大气压力是地面静止空气的静压力，它等于单位面积上空气 柱的重力。
地球为空气所包围，空气圈的厚度高达1000km 。
靠近地球 表面空气密度大，距地球表面越远，空气密度越小，不同海拔标 高处上部空气柱的重力是不一样的。
因此，对不同地区来讲，由 于它的海拔标高、地理位置和空气温度不同，其大气压力(空气静压)也不相同，各地大气压力主要随海拔标高而变化。
第二章 矿井空气流动基本理论第一节 空气的主要物理参数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。
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、粘性、湿度、焓等。
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。
热力学绝对温标的单位为K （Kelv1n ），用符号T 表示。
热力学温标规定纯水三态点温度（即汽、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。
国际单位制还规定摄氏(Cels1us)温标为实用温标，用t 表示，单位为摄氏度，代号为℃。
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 （2-1-1）温度是矿井表征气候条件的主要参数之一。
《规程》第108条规定：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℃。
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。
其大小取决于在重力场中的位置（相对高度）、空气温度、湿度（相对湿度）和气体成分等参数。
根据物理学的分子运动理论，空气的压力可用下式表示：)21(322mv n P = （2-1-2） 式中 n 一单位体积内的空气分子数；221mv 一分子平移运动的平均动能。
上式阐述了气体压力的本质，是气体分子运动的基本公式之一。
由式可知，空气的压力是单位体积内空气分子不规则热运动产生的总动能的三分之二转化为能对外做功的机械能。
因此，空气压力的大小可以用仪表测定。
压力的单位为Pa （帕斯卡，1Pa=1N/m 2），压力较大时可采用kPa （1kPa=103Pa ）、MPa（1MPa=103kPa=106Pa ）。
在地球引力场中的大气由于受分子热运动和地球重力场引力的综合作用，空气的压力在不同标高处其大小是不同的；也就是说空气压力还是位置的函数，它服从玻耳兹曼分布规律：⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=T R gz P P 00exp μ（式中μ为空气的摩尔质量，28.97kg/kmol ，g 为重力加速度，m/s 2；z 为海拔高度，m ，海平面以上为正，反之为负；R 0为通用气体常数；T 为空气的绝对温度，K ；P 0为海平面处的大气压，Pa ）。
矿井通风 第一章 矿井空气矿井通风：为在井下创造一种适宜井下人员的气候条件和安全环境，依靠风机等动力将新鲜空气沿着井巷网络输送到采掘进工作面、硐室和其他用风地点，满足这些地区的作业环境和安全要求，同时将污浊空气排出地面，此即矿井通风。
目的与任务：在正常生产时期：利用通风动力，以最经济的方式向井下各用风地点供给质优量足的新鲜空气，保证人员呼吸；稀释并排除瓦斯、粉尘等有害物质，降低热害，为井下工人创造良好的劳动环境。
灾变时期：及时有效地控制风向和风量，并与其他措施相结合，防止灾害扩大，进而消灭事故 1.矿内空气成分地面干空气主要成分：氮气（N 2）79%、氧气（O 2）20.96%、二氧化碳（CO 2）0.04%有毒有害气体：甲烷、一氧化碳（CO ）、二氧化氮（NO 2）、二氧化硫（SO 2）、硫化氢（H 2S ）、H 2等 规定：井下采掘工作面的进风流中，氧含量不得低于20%。
进风流中CO 2不超过0.5%；总回风流中， CO 2不超过0.75%；当采掘工作面风流中CO 2 浓度达到1.5%或采区、采掘工作面回风道风流CO 2浓度超过1.5%时，需要停工处理。
采掘进风中CH 4浓度不得大于0.5%，矿井总回风和一翼回风中CH 4浓度不得大于0.75%；采掘回风中CH 4浓度不得大于1.0%。
NH 3<0.004% CO<0.0024% H 2S<0.00066% SO 2<0.0005% NO 2<0.00025% 2.矿内气候条件三要素：温度、湿度和流速 三类散热：对流、蒸发和辐射 24~26 适宜风速>2.01）影响矿内空气温度的主要因素：○1岩石温度（变温带、恒温带、增温带）○2空气的压缩与膨胀○3氧化生热○4水分蒸发○5通风强度○6地面空气温度的变化○7地下水的作用2）相对湿度3）衡量矿井气候条件的指标☐干球温度☐湿球温度☐等效温度☐同感温度☐卡他度（干对流和辐射湿对流、辐射和蒸发）卡他计在平均温度为36.5℃(模拟人体平均体温)时，单位时间内液球单位表面积所散发的热量4)我国现行的评价矿井气候条件的指标是干球温度，最高允许干球温度为28℃第二章矿井空气流动的基本理论1．空气主要物理参数温度、压力、湿度、密度与比容、粘性、焓○1温度热力学温标，单位K，摄氏温标，单位℃T=273.15+t生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26 ℃，机电硐室不得超过30 ℃。
