【文章內(nèi)容簡介】 空氣的主要物理參數(shù) 密度 單位體積空氣所具有的質(zhì)量稱為空氣的密度，用符號 ρ表示?？諝饪梢钥醋魇蔷|(zhì)氣體，故： 式中 M—— 空氣的質(zhì)量， kg ； V—— 空氣的體積， m3 ； ρ—— 空氣的密度， kg／ m3； 一般地說，當(dāng)空氣的溫度和壓力改變時，其體積會發(fā)生變化。所以空氣的密度是隨溫度、壓力而變化的，從而可以得出空氣的密度是空間點坐標(biāo)和時間的函數(shù)。 如在大氣壓 P0為 101 325Pa、氣溫為 0℃ (273． 15K)時，干空氣的密度 ρ0為 1． 293 kg／ m3。 濕空氣的密度 是 1 m3空氣中所含干空氣質(zhì)量和水蒸氣質(zhì)量之和： 式中 — 1m3濕空氣中干空氣的質(zhì)量， kg ； — 1m3濕空氣中水蒸氣的質(zhì)量， kg 密度 ? 由氣體狀態(tài)方程和道爾頓分壓定律可以得出濕空氣的密度計算公式： ? 式中 P— 空氣的壓力， Pa ； t— 空氣的溫度， ℃ ； Ps— 溫度 t時飽和水蒸氣的分壓， Pa ； — 相對濕度，用％數(shù)表示。 礦內(nèi)空氣的主要物理參數(shù) 比體積 ? 空氣的比體積是指單位質(zhì)量空氣所占有的體積，用符號 (m3/kg)表示，比容和密度互為倒數(shù)，它們是一個狀態(tài)參數(shù)的兩種表達(dá)方式。則： ? 在礦井通風(fēng)中，空氣流經(jīng)復(fù)雜的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)時，其溫度和壓力將會發(fā)生一系列的變化，這些變化都將引起空氣密度的變化，在不同的礦井這種變化的規(guī)律是不同的。 ? 在實際應(yīng)用中，應(yīng)考慮什么情況下可以忽略密度的這種變化，而在什么條件下又是不可忽略的。 礦內(nèi)空氣的主要物理參數(shù) 粘度 ? 當(dāng)流體層間發(fā)生相對運動時，在流體內(nèi)部兩個流體層的接觸面上，便產(chǎn)生粘性阻力（內(nèi)摩擦力）以便阻止相對運動，流體具有的這一性質(zhì)，稱作流體的粘性。 ? 例如，空氣在管道內(nèi)以速度 u作層流流動時，管壁附近的流速較小，向管道軸線方向流速逐漸增大，如同把管內(nèi)的空氣分成若干薄層，圖 121所示。 礦內(nèi)空氣的主要物理參數(shù) 粘度 當(dāng)流體層間發(fā)生相對運動時，在流體內(nèi)部兩個流體層的接觸面上，便產(chǎn)生粘性阻力 (內(nèi)摩擦力 )以阻止相對運動，流體具有的這一性質(zhì)，稱作流體的粘性。 由牛頓內(nèi)摩擦定律得： 式中 F內(nèi)摩擦力， N； S流層之間的接觸面積， m2； 動力粘度 (或稱絕對粘度 )， 。 ? 當(dāng)流體處于靜止?fàn)顟B(tài)或流層間無相對運動時， ? du／ dy=0，則 F=0。礦井通風(fēng)中常用運動粘度，用符號 (m2／ s)表示： ? 式中 ρ—— 氣體的密度， kg/m3 ? 流體粘度隨溫度和壓強而變化，由于分子結(jié)構(gòu)及分子運動機理的不同，液體和氣體的變化規(guī)律是截然相反的?？諝夂退恼扯入S溫度的變化規(guī)律如圖 122所示。 圖 122 空氣與水的粘性隨溫度的變化 ? 在實際應(yīng)用中，壓力對流體的粘性影響很小，可以忽略。在考慮流體的可壓縮性時常采用動力粘度 μ而不用運動粘度。表 121為幾種有關(guān)流體的粘度。 流體名稱 動力粘度 空氣 105 105 氮氣 (N2) 105 105 氧氣 (O2) 105 105 甲烷 (CH4) 105 105 水 103 106 礦內(nèi)空氣的主要物理參數(shù) 比熱 ? 為了計算熱力過程的熱交換量，必須知道單位數(shù)量氣體的熱容量或比熱。單位物量的氣體，升高或降低絕對溫度 1 K時所吸收或放出的熱量稱為比熱。定義式為 ? ， kJ/（ kg?K） ? 比熱的單位取決于熱量單位和物量單位。表示物量的單位不同，比熱容的單位也不同。通常采用的物量單位：質(zhì)量(kg)、標(biāo)準(zhǔn)容積 (Nm3)和千摩爾 (kmo1)。因此，相應(yīng)的就有質(zhì)量比熱、容積比熱和摩爾比熱之分。 空氣的比熱 比熱 溫度 10 ℃ 0 ℃ 15 ℃ 30 ℃ 80 ℃ 等容比熱 等壓比熱 礦井氣候 ? 礦井氣候 是指礦井空氣的溫度、濕度和風(fēng)速這三個參數(shù)的綜合作用狀態(tài)。這三個參數(shù)的不同組合，便構(gòu)成了不同的礦井氣候條件。 ? 礦井氣候條件 對井下作業(yè)人員的身體健康和勞動安全有重要的影響。 □ 礦井氣候 ? 礦內(nèi)空氣的溫度 ? 礦內(nèi)空氣的濕度 ? 風(fēng)速 ? 礦內(nèi)氣候參數(shù)的測定 □ 礦井氣候 礦內(nèi)空氣的溫度 ? 溫度是氣體狀態(tài)的基本參數(shù)之一。氣體分子的運動是熱運動，氣體分子熱運動的動能大小，表示這種熱運動的強弱程度，體現(xiàn)出氣體的冷熱程度。 ? 表示這種冷熱程度的參數(shù)就是溫度，溫度的高低用“溫標(biāo)來衡量”。目前國際上常用的有絕對溫標(biāo)（開氏溫標(biāo)），單位為 K；攝氏溫標(biāo) t，單位為℃ 。 ? t=≈T273 （ 131） ? 礦內(nèi)空氣溫度是影響礦內(nèi)氣候條件的重要因素。氣溫過高或過低，對人體都有不良的影響。最適宜的礦內(nèi)空氣溫度是 15～ 20 ℃ 。 （ 1）影響礦內(nèi)空氣溫度的主要因素 ? 1） 巖石溫度 礦內(nèi)空氣的溫度與巖石溫度直接相關(guān)。地表溫度是隨地面氣溫的變化而變化的，隨著深度的增加，地溫隨氣溫變化的幅度則逐漸減小，當(dāng)達(dá)到一定深度時，地溫不再變化。巖層溫度分為三帶： ? 變溫帶 —— 隨地面氣溫的變化而變化的地帶。夏季巖層從空氣中吸熱而使地溫升高，冬季則相反； ? 恒溫帶 —— 地表下地溫常年不變的地帶。恒溫帶的深度一般為 20～ 30米，恒溫帶的溫度則接近于當(dāng)?shù)氐哪昶骄鶜鉁兀? （ 1）影響礦內(nèi)空氣溫度的主要因素 ? 增溫帶 —— 恒溫帶以下地帶。隨深度的增加成正比增加，不同深度處的巖層溫度可按式計算： ? t＝ t0+G ( Z－ Z0) （ 132） ? 式中 t0－恒溫帶處巖層的溫度， ℃ ； ? G－地溫梯度，即巖層溫度隨深度變化率，℃ /m，常用百米地溫梯度，即 ℃ /100 m； ? Z－巖層的深度， m； ? Z0－恒溫帶的深度， m。 （ 1）影響礦內(nèi)空氣溫度的主要因素 ? 2） 空氣的壓縮與膨脹 空氣向下流動時，由于空氣柱的增加，空氣受到壓縮而產(chǎn)生熱量，一般垂深每增加 100 m，其溫度升高 1 ℃ ；相反，空氣向上流動時，則又因膨脹而降溫，平均每升高100 m，溫度下降 ～ ℃ 。 ? 3）氧化生熱 礦井內(nèi)的有機礦物、坑木、充填材料、油垢、布料等都能氧化發(fā)熱。例如，經(jīng)氧化生成 2 g二氧化碳時，可使 1 m3空氣升溫 ℃ 。在煤層中的采掘巷道，暴露煤面氧化產(chǎn)生的熱量較大，故回采工作面一般是通風(fēng)系統(tǒng)中溫度最高的區(qū)段。 （ 1）影響礦內(nèi)空氣溫度的主要因素 ? 4）水分蒸發(fā) 水分蒸發(fā)時從空氣中吸收熱量，使空