【正文】 Suuu3s32s2v vdsvS2vds2K ?? ????69 第三節(jié) 通風(fēng)能量方程 因此，在進(jìn)行了上述兩項(xiàng)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(diǎn)說明 1. 能量方程的意義 是表示 1kg（或 1m3）空氣由 1斷面流向 2斷面的過程中所消耗的能量（通風(fēng)阻力），等于流經(jīng) 2斷面間空氣總機(jī)械能（靜壓能、動(dòng)壓能和位能）的變化量。在礦井條件下， Kv一般為 ～ 。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(jì)算出來的斷面總動(dòng)能與斷面實(shí)際總動(dòng)能不等。 m????????? ?2v2v 2221???????? ??222121122v2v ??vh68 第三節(jié) 通風(fēng)能量方程 B、動(dòng)能系數(shù) ：是斷面實(shí)際總動(dòng)能與用斷面平均風(fēng)速計(jì)算出的總動(dòng)能的比。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(dòng)能差 A、 在礦井通風(fēng)中，因其動(dòng)能差較小，故在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，式中可分別用各自斷面上的密度代替計(jì)算其動(dòng)能差。 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。 ?m的測算原則 ：將 1－ 2測段分為若干段，計(jì)算各測定斷面的空氣密度 (測定 P、 t 、 φ) ，求其幾何平均值。當(dāng) 2 斷面的標(biāo)高差較大的情況下，該項(xiàng)數(shù)值在方程中往往占有很大的比重，必須準(zhǔn)確測算。在考慮空氣的可壓縮性時(shí)，那么 1m3 空氣流動(dòng)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(dòng)過程中的能量損失（ LR J/Kg）乘以按流動(dòng)過程狀態(tài)考慮計(jì)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(diǎn)說明： 1m3 空氣在流動(dòng)過程中的能量損失（通風(fēng)阻力）等于兩斷面間的機(jī)械能差。 過程指數(shù) n按下式計(jì)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(shí) ，單位質(zhì)量可壓縮空氣井巷中流動(dòng)時(shí)能量方程可寫成如下一般形式。對于不同的狀態(tài)過程，其積分結(jié)果是不同的。 又因?yàn)椋? 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(dòng)時(shí)能量方程的一般形式。 能量分析： 任一斷面風(fēng)流總機(jī)械能：壓能＋動(dòng)能＋位能 ； 任一斷面風(fēng)流總能量：壓能＋動(dòng)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(jī)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(dòng)阻力消耗的能量。 內(nèi)能： 風(fēng)流內(nèi)部所具有的 分子內(nèi)動(dòng)能 與 分子位能 之和。 （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(jī)械能 （ 靜壓能、動(dòng)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。 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 。在 無點(diǎn)源或點(diǎn)匯 存在時(shí)， 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。 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(diǎn) i相對壓力 如圖所示，求動(dòng)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(diǎn) 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(dòng)時(shí)，將會(huì)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(dòng)，就必需有通風(fēng)動(dòng)力對空氣作功，使得通風(fēng)阻力和通風(fēng)動(dòng)力相平衡。 （２）相對靜壓 (以如圖正壓通風(fēng)為例 ) （注意連接方法）： ＋ － ０’ ０’ h P0 i z P0 i 48 第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力 推導(dǎo)如圖 h = hi ? 以水柱計(jì)的等壓面 0’ － 0’ 為基準(zhǔn)面， 設(shè) : i點(diǎn)至基準(zhǔn)面的高度為 Z ，膠皮管內(nèi)的空氣平均密度為 ρ m，膠皮管外的空氣平均密度為 ρ m’；與 i點(diǎn)同標(biāo)高的大氣壓P0i。 （３）感壓儀器：皮托管，承受和傳遞壓力， + 測壓。 解： (1) Pi=P0i+hi==100332Pa (2) |hti| =|hi| － hvi＝ 1000150=850Pa hti ＝－ 850 Pa (3) Pti=P0i+hti==100482Pa 46 第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力 三、風(fēng)流點(diǎn)壓力的測定 １、礦井主要壓力測定儀器儀表 （１）絕對壓力測量：空盒氣壓計(jì)、精密氣壓計(jì)、水銀氣壓計(jì)等。 44 第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力 例題 221 如圖壓入式通風(fēng)風(fēng)筒中某點(diǎn) i的 hi=1000Pa，hvi=150Pa， 風(fēng)筒外與 i點(diǎn)同標(biāo)高的 P0i=101332Pa， 求： (1) i點(diǎn)的絕對靜壓 Pi； (2) i點(diǎn)的相對全壓 hti； (3) i點(diǎn)的絕對靜壓 Pti。 ∵ Pti and Pi ＜ Po i hti ＜ 0 且 hti ＞ hi ，但 | hti | |hi| 43 風(fēng)流點(diǎn)壓力間的關(guān)系 a b Pa 真空 P0 Pb ha(+) hb() P0 Pta hv hta (+) hv htb() Ptb 抽出式通風(fēng) 壓入式通風(fēng) 壓入式通風(fēng) 抽出式通風(fēng) hta (+) P0a P0b 實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)樨?fù)通風(fēng)風(fēng)流的相對全壓和相對靜壓均為負(fù)值，故在計(jì)算過程中取其絕對值進(jìn)行計(jì)算。 ∵ Pti and Pi Po i ∴ h i＞０ ， hti＞ 0 且 hti＞ hi ， hti = hi + hvi 壓入式通風(fēng)的實(shí)質(zhì)是使風(fēng)機(jī)出口風(fēng)流的能量增加，即出口風(fēng)流的絕對壓力大于風(fēng)機(jī)進(jìn)口的壓力 。 風(fēng)流中任一點(diǎn) i的動(dòng)壓 、 絕對靜壓和絕對全壓的關(guān)系為：hvi= Pti Pi hvi、 hI和 hti三者之間的關(guān)系為： hti = hi + hvi 。 41 第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力 二、風(fēng)流的點(diǎn)壓力之間相互關(guān)系 風(fēng)流的點(diǎn)壓力是指測點(diǎn)的單位體積 (1m3)空氣所具有的壓力。 40 第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力 （４）全壓 風(fēng)道中任一點(diǎn)風(fēng)流，在其流動(dòng)方向上同時(shí)存在靜壓和動(dòng)壓，兩者之和稱之為該點(diǎn)風(fēng)流的 全壓 ，即： 全壓＝靜壓＋動(dòng)壓 由于靜壓有絕對和相對之分，故全壓也有 絕對和相對 之分。 ， 由于風(fēng)速分布的不均勻性 ， 各點(diǎn)的風(fēng)速不相等 ， 所以其動(dòng)壓值不等 。 。 Evi對外所呈現(xiàn)的動(dòng)壓 hvi， 其值相同 。 37 第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力 －動(dòng)壓 （ 1)動(dòng)能與動(dòng)壓的概念 當(dāng)空氣流動(dòng)時(shí) ， 除了位能和靜壓能外 ， 還有空氣定向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能 ， 用 Ev表示 ， J/m3；其動(dòng)能所轉(zhuǎn)化顯現(xiàn)的壓力叫 動(dòng)壓 或稱速壓 ， 用符號 hv表示 ， 單位 Pa。 ， 它在本處對外無力的效應(yīng) ， 即不呈現(xiàn)壓力 ， 故不能象靜壓那樣用儀表進(jìn)行直接測量 。 dzi １ ２ ０ ０ ２ １ 36 第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力 （ 4)位能的特點(diǎn) ， 它隨所選基準(zhǔn)面的變化而變化 。 設(shè)以 22斷面為基準(zhǔn)面： 11斷面的總機(jī)械能 E1=EPO1+P1 22斷面的總機(jī)械能 E2=EPO2+P2 由 E1=E2得： EPO1+P1=EPO2+P2 由于 EPO2=0（ 22斷面為基準(zhǔn)面 ） ， EPO1=?， 所以： P2=EPO1+P1=?+P1 說明： Ｉ 、 位能與靜壓能之間可以互相轉(zhuǎn)化 。 34 第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力 （２）位能計(jì)算 重力位能的計(jì)算應(yīng)有一個(gè) 參照基準(zhǔn)面 。 即： EPO= 重力位能是一種潛在的能量 ， 它只有通過計(jì)算得其大小 ，而且是一個(gè) 相對值 。 3) Pi P0i, Pi =P0i, Pi P0i 33 第二節(jié) 風(fēng)流的能量與壓力 重力位能 （ 1)重力位能的概念 物體在地球重力場中因地球引力的作用 ， 由于位置的不同而具有的一種能量叫 重力位能 ， 簡稱位能 ，