【文章內(nèi)容簡介】 ＞＞ ρ m （ Pa） （ mmH20） 對于負壓通風(fēng) 的情況請自行 推導(dǎo)（注意連接方法）： ghmii pp ?????? 水0iiiiiihghgppgh pp???????? ? )(00水?z P0 i ＋ － h 0 0 50 第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力 說明： （ 1）水柱計上下移動時， hi 保持不變； （ 2）在風(fēng)筒同一斷面上、下移動皮托管，水柱計讀數(shù)不變，說明同一斷面上 hi 相同； （３）相對全壓、動壓測量。 測定連接如圖（ 說明連接方法及水柱高度變化 ） z P0 i ht ＋ － hi hv 51 第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力 作 業(yè) 21 23 24 另外作業(yè) 測得風(fēng)筒內(nèi)某點 i相對壓力 如圖所示，求動壓，并判斷 通風(fēng)方式 z P0 i 100 150 hv 52 第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力 本節(jié)重點 能量方程及在礦井中的應(yīng)用 53 第三節(jié) 通風(fēng)能量方程 當(dāng)空氣在井巷中流動時，將會受到通風(fēng)阻力的作用，消耗其能量；為保證空氣連續(xù)不斷地流動，就必需有通風(fēng)動力對空氣作功，使得通風(fēng)阻力和通風(fēng)動力相平衡。 54 第三節(jié) 通風(fēng)能量方程 一、空氣流動連續(xù)性方程 在礦井巷道中流動的風(fēng)流是連續(xù)不斷的介質(zhì)，充滿它所流經(jīng)的空間。在 無點源或點匯 存在時， 根據(jù)質(zhì)量守恒定律 ：對于穩(wěn)定流， 流入某空間的流體質(zhì)量必然等于流出其的流體質(zhì)量。 55 第三節(jié) 通風(fēng)能量方程 如圖井巷中風(fēng)流從 1斷面流向 2 斷面，作定常流動時，有： Mi=const ρ １ V1 S1＝ ρ ２ V２ S２ ρ １、 ρ 2 －－ 2斷面上空氣的平均密度， kg/m3 ； V1,， V2－－ 2 斷面上空氣的平均流速， m/s； S S2 －－ ２斷面面積， m2。 兩種特例 ： （ 1）若 S1＝ S2，則 ρ １ V1＝ ρ ２ V２ ； （ 2）若 ρ １ ＝ ρ ２ ，則 V1 S1＝ V２ S２ 。 對于不可壓縮流體，通過任一斷面的體積流量相等，即Q=viSi=const １ ２ 56 第三節(jié) 通風(fēng)能量方程 二、可壓縮流體的能量方程 能量方程表達了空氣在流動過程中的壓能、動能和位能的變化規(guī)律，是能量守恒和轉(zhuǎn)換定律在礦井通風(fēng)中的應(yīng)用。 （一）單位質(zhì)量 (1kg)流量的能量方程 在井巷通風(fēng)中， 風(fēng)流的能量 由 機械能 （ 靜壓能、動壓能、位能 ）和 內(nèi)能 組成，常用 1kg空氣或 1m3空氣所具有的能量表示。 57 第三節(jié) 通風(fēng)能量方程 機械能： 靜壓能、動壓能和位能之和。 內(nèi)能： 風(fēng)流內(nèi)部所具有的 分子內(nèi)動能 與 分子位能 之和。空氣的內(nèi)能是空氣狀態(tài)參數(shù)的函數(shù)，即： u =f（ T， P）。 能量分析： 任一斷面風(fēng)流總機械能：壓能＋動能＋位能 ； 任一斷面風(fēng)流總能量：壓能＋動能＋位能＋內(nèi)能 ， 所以，對單位質(zhì)量流體有： 58 第三節(jié) 通風(fēng)能量方程 假設(shè)： 1kg空氣由 1 斷面流至 2 斷面的過程中， q（ J/kg）：外界傳遞給風(fēng)流的熱量（巖石、機電設(shè)備等） ； qR（ J/kg）： LR部分轉(zhuǎn)化的熱量 (這部分被消耗的能量將轉(zhuǎn)化成熱能仍存在于空氣中） ； LR（ J/kg）：克服流動阻力消耗的能量。 112111 u.2vP:11 ???? Zg?斷面總能量 222222 u.2vP:22 ???? Zg?斷面總能量z1 z2 0 0 １ p v u1 ２ p v u2 q LR qR 59 第三節(jié) 通風(fēng)能量方程 能量守恒定律： 根據(jù)熱力學(xué)第一定律，傳給空氣的熱量（ qR+q），一部分用于增加空氣的內(nèi)能，一部分使空氣膨脹對外作功，即： 式中： v為空氣的比容， m3/kg。 又因為： R 22222 Lu.2vP2 ＋??? Zg? ?????? RqqZg 112111 u.2vP?vdPuu=qq2112R ????? ? ??? ?????? 21212111221122 dPPdPdPPPP vvvvv??60 第三節(jié) 通風(fēng)能量方程 上述三式整理得： 即為： 單位質(zhì)量可壓縮空氣在 無壓源 的井巷中流動時能量方程的一般形式。 式中 稱為伯努力積分項，它反映了風(fēng)流從 1斷面流至 2斷面的過程中的靜壓能變化，它與空氣流動過程的狀態(tài)密切相關(guān)。對于不同的狀態(tài)過程，其積分結(jié)果是不同的。 ? ?21222121R Zg2v2vdPL Zv ?????????? ???? ?? ?1212dP1=dP ?v61 第三節(jié) 通風(fēng)能量方程 對于多變過程，過程指數(shù)為 n ，對伯努利積分進行積分計算，可得到： 單位質(zhì)量可壓縮空氣在無壓源的井巷中流動時能量方程可寫成如下一般形式。 過程指數(shù) n按下式計算： 21211221lnlnl n Pl n Plnlnl n Pl n Plnl n Pdl ndl n P=n?? ???????????vvvv? ?2122212211R Zg2v2vPP1nnL Z?????????? ?????????? ??? ??62 第三節(jié) 通風(fēng)能量方程 有壓源 Lt 在時 ，單位質(zhì)量可壓縮空氣井巷中流動時能量方程可寫成如下一般形式。 令 式中 ?m表示 1， 2斷面間按狀態(tài)過程考慮的空氣平均密度，得： ? ? tLZ ??????????? ?????????? ??? 2122212211R Zg2v2vPP1nnL??m???212211 PPPP1nn ?????????? ?????????????????????????221122112121221121PP/P/PlnPPlnPPPP1nnPP??????? m63 第三節(jié) 通風(fēng)能量方程 則單位質(zhì)量流量的能量方程式又可寫為： ? ?21222121R Zg2v2vPPL Zm?????????? ?????? ? LtZ ??????????? ????212221m21R Zg2v2vPPL?無源 有源 64 第三節(jié) 通風(fēng)能量方程 （二）單位體積 (1m3)流量的能量方程 我國礦井通風(fēng)中習(xí)慣使用單位體積（ 1m3）流體的能量方程。在考慮空氣的可壓縮性時，那么 1m3 空氣流動過程中的能量損失（ hR， J/m3（ Pa），即通風(fēng)阻力）可由 1kg空氣流動過程中的能量損失（ LR J/Kg）乘以按流動過程狀態(tài)考慮計算的空氣密度 ?m，即： hR=LR.?m； 單位體積 (1m3)流量的能量方程的書寫形式為 ： ? ?21m222121R Zg2v2vPPh Zm ?????????? ???? ??65 第三節(jié) 通風(fēng)能量方程 關(guān)于單位體積能量方程幾點說明： 1m3 空氣在流動過程中的能量損失（通風(fēng)阻力）等于兩斷面間的機械能差。 g?m（ Z1Z2） 是 2 斷面的位能差。當(dāng) 2 斷面的標(biāo)高差較大的情況下，該項數(shù)值在方程中往往占有很大的比重，必須準(zhǔn)確測算。其中，關(guān)鍵是 ?m的計算，及基準(zhǔn)面的選取。 ?m的測算原則 ：將 1－ 2測段分為若干段，計算各測定斷面的空氣密度 (測定 P、 t 、 φ) ，求其幾何平均值。 基準(zhǔn)面選取 ：取測段之間的最低標(biāo)高作為基準(zhǔn)面。 66 第三節(jié) 通風(fēng)能量方程 例如：如圖所示的通風(fēng)系統(tǒng)，如要求 2斷面的位能差，基準(zhǔn)面可選在 2的位置。其位能差為： 而要求 3兩斷面的位能差，其基準(zhǔn)面應(yīng)選 在 00位置。其位能差為： 1 2 3 0 0 ? ??121212po12 gZg dZE m??? ???1330301010po13 g d ZE gZgZ mm ???67 第三節(jié) 通風(fēng)能量方程 ３、 是 2兩斷面上的動能差 A、 在礦井通風(fēng)中，因其動能差較小，故在實際應(yīng)用時，式中可分別用各自斷面上的密度代替計算其動能差。即上式寫成： 其中： ρ １、 ρ 2分別為 ２斷面風(fēng)流的平均氣密度。 m????????? ?2v2v 2221???????? ??222121122v2v ??vh68 第三節(jié) 通風(fēng)能量方程 B、動能系數(shù) ：是斷面實際總動能與用斷面平均風(fēng)速計算出的總動能的比。即： 因為能量方程式中的 v v2分別為 2斷面上的平均風(fēng)速。由于井巷斷面上風(fēng)速分布的不均勻性，用斷面平均風(fēng)速計算出來的斷面總動能與斷面實際總動能不等。需用動能系數(shù) Kv加以修正。在礦井條件下， Kv一般為 ～ 。由于動能差項很小，在應(yīng)用能量方程時，可取 Kv為 1。 Suuu3s32s2v vdsvS2vds2K ?? ????69 第三節(jié) 通風(fēng)能量方程 因此，在進行了上述兩項簡化處理后，單位體積流體的能量方程可近似的寫成： 或 J／ m3 ? ? ? ?2m21m122212121R gg2v2vPPh ZZ ???? ?????????? ????? ? ? ? t2m21m122212121R H+gg2v2vPPh ZZ ???? ?????????? ????無源 有源 70 第三節(jié) 通風(fēng)能量方程 （三）關(guān)于能量方程使用的幾點說明 1. 能量方程的意義