【正文】 第三節(jié) 礦井通風中的能量方程補充：國內(nèi)最常用的公式：第三節(jié) 礦井通風中的能量方程（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（通風阻力），等于流經(jīng) 2斷面間空氣總機械能（靜壓能、動壓能和位能）的變化量。在礦井條件下， Kv一般為～ 。由于井巷斷面上風速分布的不均勻性，用斷面平均風速計算出來的斷面總動能與斷面實際總動能不等。1230 0第三節(jié) 礦井通風中的能量方程 ：是斷面實際總動能與用斷面平均風速計算出的總動能的比。其位能差為：３ . 是 2兩斷面上的動能差 a. 在礦井通風中，因其動能差較小，故在實際應用時，式中可分別用各自斷面上的密度代替計算其動能差。第三節(jié) 礦井通風中的能量方程例如：如圖所示的通風系統(tǒng)，如要求 2斷面的位能差，基準面可選在2的位置。 ?m的測算原則 ：將 1－ 2斷面測段分為若干段，計算各測定斷面的空氣密度 (測定 P、 t 、 φ) ， 求其幾何平均值。當 2 斷面的標高差較大的情況下，該項數(shù)值在方程中往往占有很大的比重，必須準確測算。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； 則單位體積 (1m3)流量的能量方程的書寫形式為 ：幾點說明：（通風阻力）等于兩斷面間的機械能差。其中 過程指數(shù) n按下式計算 ：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。對于不同的狀態(tài)過程，其積分結(jié)果是不同的。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。 根據(jù)能量守恒定律及轉(zhuǎn)換定律：１ ２z1z20 0第三節(jié) 礦井通風中的能量方程 根據(jù)熱力學第一定律，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。 式中： T— 空氣的溫度， K； ν— 空氣的比容， m3/kg。 內(nèi)能： 風流內(nèi)部所具有的 分子內(nèi)動能 與 分子位能 之和。（一）單位質(zhì)量 (1kg)流量的能量方程 在井巷通風中， 風流的能量 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。 １ ２第三節(jié) 礦井通風中的能量方程若 ρ １ ＝ ρ ２ ，則 V1 S1＝ V２ S2 。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。則水柱計等壓面 0－ 0兩側(cè)的受力分別為： 水柱計左邊等壓面上受到的力： 水柱計右邊等壓面上受到的力： 由等壓面的定義有： P左 ＝ P右 ，即： ０ ０hiz＋－設 ，且忽略 這一微小量，經(jīng)整理得：第二節(jié) 風流的能量與壓力作業(yè)? 21? 23? 24? 測得風筒內(nèi)某點 i相對壓力如圖所示，求動壓，并判斷通風方式zP0 i100 150hv第二節(jié) 風流的能量與壓力本節(jié)課重點? 能量方程及在礦井中的應用? 問題： 單位質(zhì)量與單位體積流量能量方程有哪些不同特點？ 我國礦井通風中為何習慣使用單位體積流量能量方程？ 抽出式通風的風機出口為什么要外接擴散器？第二節(jié) 風流的能量與壓力 當空氣在井巷中流動時，將會受到通風阻力的作用，消耗其能量；為保證空氣連續(xù)不斷地流動，就必需有通風動力對空氣作功，使得通風阻力和通風動力相平衡。 （３）感壓儀器：皮托管，承受和傳遞壓力。 解： (1) Pi=P0i+hi==100332Pa (2) |hti| = |hi|－ hvi ＝ 1000150=850Pa hti ＝－ 850 Pa (3) Pti=P0i+hti==100482Paii第二節(jié) 風流的能量與壓力三、風流點壓力的測定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、精密氣壓計、水銀氣壓計等。 第二節(jié) 風流的能量與壓力hvhtb ()hb()風流點壓力間的關(guān)系a bPa真空P0Pbha(+)P0Ptahvhta (+)Ptb抽出式通風壓入式通風壓入式通風 抽出式通風第二節(jié) 風流的能量與壓力例題 221 如圖壓入式通風風筒中某點 i的 hi=1000Pa， hvi=150Pa， 風筒外與 i點同標高的P0i=101332Pa， 求： (1) i點的絕對靜壓 Pi； (2) i點的相對全壓 hti； (3) i點的絕對全壓 Pti。 ∵ Pti and Pi ＜ Po i hti＜ 0 且 hti＞ hi，但 |hti||hi|實際應用中，因為負通風風流的相對全壓和相對靜壓均為負值，故在計算過程中取其絕對值進行計算。 ∵ Pti and Pi Poi ∴ h i＞０， hti ＞ 0 且 hti ＞ hi ， hti = hi + hvi 壓入式通風的實質(zhì)是使風機出口風流的能量增加，即出口風流的絕對壓力大于風機進口的壓力 。 風流中任一點 i的動壓、絕對靜壓和絕對全壓的關(guān)系為 ： hvi=PtiPi hvi、 hI和 hti三者之間的關(guān)系為： hti = hi + hvi 。二、風流的點壓力之間相互關(guān)系 風流的點壓力是指測點的單位體積 (1m3)空氣所具有的壓力。 由于靜壓有絕對和相對之分，故全壓也有 絕對和相對 之分。 d. 某斷面動壓即為該斷面平均風速計算值。垂直流動方向的作用面所承受的動壓最大（即流動方向上的動壓真值）；當作用面與流動方向有夾角時，其感受到的動壓值將小于動壓真值。第二節(jié) 風流的能量與壓力 (3) 動壓的特點 a. 只有作定向流動的空氣才具有動壓，因此動壓具有方向性。 (2) 動壓的計算 單位體積空氣所具有的動能為： Evi ＝ ?iv 2 ，J/m3 式中： ?i－ i點的空氣密度， kg/m3； v－ i點的空氣流速， m/s。 ，在進行能量轉(zhuǎn)化時遵循能量守恒定律。但位能差為定值。 勢能 。 Ep012=∫ ?igdzi如下圖 12兩斷面之間的位能差：dzi１２０ ０２１第二節(jié) 風流的能量與壓力（ 3)位能與靜壓的關(guān)系 當空氣靜止時（ v=0）， 由空氣靜力學可知：各斷面的機械能相等。實際工作中一般計算位能差。 如果把質(zhì)量為 M（ kg） 的物體從某一基準面提高 Z（ m）， 就要對物體克服重力作功 （ J）， 物體因而獲得同樣數(shù)量（ ） 的重力位能。 ： 以當時當?shù)赝瑯烁叩拇髿鈮毫闇y算基準 (零點 )測得的壓力稱之為相對壓力，即通常所說的表壓力，用 h 表示。第二節(jié) 風流的能量與壓力（３）壓力的兩種測算基準（表示方法 ） 根據(jù)壓力的測算基準不同，壓力可分為： 絕對壓力和相對壓力 。如說風流的壓力為 101332Pa， 則指風流 1m3具有 101332J的靜壓能。 靜壓 Pa=N/m2也可稱為靜壓能 ，值相等。一、風流的能量與壓力－靜壓（ 1）靜壓能與靜壓的概念 空氣的分子無時無刻不在作無秩序的熱運動。 Z值偏離 1的大小，是實際氣體對理想氣體性質(zhì)偏離程度的一個度量。 則壓能變化為：第一節(jié) 空氣的主要物理參數(shù)6)實際氣體的狀態(tài)方程 實驗證明：只有在低壓下，氣體的性質(zhì)才近似符合理想氣體狀態(tài)方程式，在高壓低溫下，任何氣體對此方程都出現(xiàn)明顯的偏差，而且壓力愈大，偏離愈多。分析得出：在此過程中空氣對外界作出的功等于空氣內(nèi)能的減少；空氣從外界獲得的功等于空氣內(nèi)能的增加。因 ,則對外作功為： 因 T不