空气的主要物理参数

第二节 空气的物理性质、气体状态方程及流动规律一、空气的组成成份及空气的物理性质1.空气的组成成份大气中的空气主要是由氮、氧、氩、二氧化碳，水蒸气以及其它一些气体等若干种气体混合组成的。

含有水蒸气的空气为湿空气。

大气中的空气基本上都是湿空气。

而把不含有水蒸气的空气称为干空气。

在距地面20 km 以内，空气组成几乎相同。

在基准状态（0℃，绝对压力为101325 Pa ，相对湿度为0）下地面附近的干空气的组成见表11－1。

空气中氮气所占比例最大，由于氮气的化学性质不活泼，具有稳定性，不会自燃，所以空气作为工作介质可以用在易燃、易爆场所。

2.空气的密度单位体积空气的质量，称为空气的密度ρ（kg/m 3），其公式为ρ ＝m / V （11－1）式中 ρ — 空气密度；m — 空气的质量（kg ）；V — 空气的体积（m 3）。

气体密度与气体压力和温度有关，压力增加，密度增加，而温度上升，密度减少。

在基准状态下，干空气的密度为 1.293 kg/m 3，在温度 t （℃）、压力（MPa ）下的干空气的密度可用下式计算（11－2） 式中 ρ0 — 基准状态下的干空气密度；p — 绝对压力（MPa ）；ρ — 干空气的密度；t — 温度（℃），其中（273＋t ）为绝对温度（K ）。

对于湿空气的密度可用下式计算（11－3）式中 ρ' — 湿空气的密度；p — 湿空气的全压力（MPa ）；φ — 空气的相对湿度（％）；p b — 温度为t ℃时饱和空气中水蒸气的分压力（MPa ）。

3.空气的粘性空气在流动过程中产生的内摩擦阻力的性质叫做空气的粘性，用粘度表示其大小。

空气的粘度受压力的影响很小，一般可忽略不计。

随温度的升高，空气分子热运动加剧，因此，空气的粘度随温度的升高而略有增加。

粘度随温度的变化关系见表11－2。

气体与液体和固体相比具有明显的压缩性和膨胀性。

空气的体积较易随压力和温度的变化而变化。

例如，对于大气压下的气体等温压缩，压力增大0.1 MPa ，体积减小一半。

雷诺数是空气所受压缩程度大小的主要指标雷诺数是一种与流体力学相关的无量纲数，通常用于描述流体在不同条件下的流动规律。

它是以法国物理学家雷诺命名的，是空气所受压缩程度大小的主要指标之一。

下面是一些关于雷诺数的详细信息：
1. 雷诺数的定义：雷诺数通常是指流体的惯性力与粘性力之比。

它可以用以下公式表示：
Re = ρvl/μ
其中，ρ代表流体的密度，v代表流体的速度，l代表特征长度（如管道半径或翼展），μ代表流体的粘度。

2. 雷诺数的作用：雷诺数可以用于描绘流体的流动状态，例如流体是否稳定、圆柱绕流中是否有涡等。

在飞行器设计和制造中，雷诺数也被广泛用于翼型设计和飞机模型试验。

3. 雷诺数的分类：雷诺数可以根据流体的流动性质进行分类。

通常可以分为以下三种类型：
- 低雷诺数：属于稳定流动，流体粘性相对较大，不易产生湍流。

如微小颗粒在液体中的运动。

- 中等雷诺数：流体处于过渡流动状态，较难预测湍流的出现。

如飞机翼前沿附近的气流。

- 高雷诺数：属于湍流流动，流体粘性相对较小，容易产生湍流。

如风力机旋转叶片上的气流。

4. 雷诺数的适用范围：雷诺数适用于许多流体力学领域中的问题。

例如，它可以描述空气在飞机翼上的流动，也可以描述血液在血管中的流动。

在化学工程学、材料科学和地球科学等领域中，雷诺数也得到广泛应用。

总而言之，雷诺数是流体力学中非常重要的一个参数，能够帮助我们更好地了解流体的流动规律和特性。

无论是在科研领域还是工程实践中，它都扮演着至关重要的角色。

大气的重要物理参数
大气是由多种气体混合而成，主要成分是氮气和氧气。

按体积计算，氮气约占78%，氧气约占21%，余下1%是氩、二氧化碳、氖、氦、氪、氢等其他气体。

除了气体之外，大气中还有水蒸气和尘埃颗粒。

组成大气的各种气体分子都在不停地、无规那么地以不同的运动方向和运动速度运动着，并产生相互碰撞。

空气分子运动的动能以压力和热能的形式表现出来。

表示大气物理状态的物理参数主要是温度、压力和密度。

另外，与航空器飞行有关的物理参数还有粘性、压缩性、湿度和音速等。

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。