1、通風(fēng)風(fēng)流基礎(chǔ)理論通風(fēng)風(fēng)流基礎(chǔ)理論及空氣參數(shù)計(jì)算及空氣參數(shù)計(jì)算第二章第二章本章主要內(nèi)容框架：本章主要內(nèi)容框架：風(fēng)壓計(jì)算及測(cè)試風(fēng)壓計(jì)算及測(cè)試通風(fēng)基通風(fēng)基礎(chǔ)理論礎(chǔ)理論干濕空氣密度計(jì)算干濕空氣密度計(jì)算連續(xù)方程及風(fēng)速測(cè)定連續(xù)方程及風(fēng)速測(cè)定能量方程及應(yīng)用能量方程及應(yīng)用通風(fēng)阻力及計(jì)算通風(fēng)阻力及計(jì)算 風(fēng)流理論與參數(shù)計(jì)算風(fēng)流理論與參數(shù)計(jì)算u本部分主要討論以下問(wèn)題：本部分主要討論以下問(wèn)題：u1 1、干、濕空氣密度的計(jì)算；、干、濕空氣密度的計(jì)算；u2 2、風(fēng)壓、風(fēng)壓( (靜壓、動(dòng)壓和全壓靜壓、動(dòng)壓和全壓) )的計(jì)算及測(cè)定；的計(jì)算及測(cè)定；u3 3、通風(fēng)連續(xù)方程及其應(yīng)用；、通風(fēng)連續(xù)方程及其應(yīng)用；u4 4、通風(fēng)風(fēng)流型式、

2、風(fēng)流結(jié)構(gòu)及風(fēng)速分布與風(fēng)、通風(fēng)風(fēng)流型式、風(fēng)流結(jié)構(gòu)及風(fēng)速分布與風(fēng)速測(cè)定；速測(cè)定； u5 5、通風(fēng)能量方程及其應(yīng)用；、通風(fēng)能量方程及其應(yīng)用； u6 6、（通風(fēng)阻力及其計(jì)算）。、（通風(fēng)阻力及其計(jì)算）。第二章第二章 通風(fēng)風(fēng)流基礎(chǔ)理論通風(fēng)風(fēng)流基礎(chǔ)理論及空氣參數(shù)計(jì)算及空氣參數(shù)計(jì)算2.1 2.1 通風(fēng)空氣參數(shù)通風(fēng)空氣參數(shù)2.2 2.2 風(fēng)流流動(dòng)特性風(fēng)流流動(dòng)特性2.3 2.3 空氣流動(dòng)過(guò)程的基本方程空氣流動(dòng)過(guò)程的基本方程2.4 2.4 風(fēng)流參數(shù)的測(cè)定風(fēng)流參數(shù)的測(cè)定一、干、濕空氣密度的計(jì)算一、干、濕空氣密度的計(jì)算u密度定義式：?jiǎn)挝惑w積空氣所具有的質(zhì)量。密度定義式：?jiǎn)挝惑w積空氣所具有的質(zhì)量。kg/mkg/m3 3

3、， 用符號(hào)用符號(hào)表示：表示：u式中式中 M M空氣的質(zhì)量，空氣的質(zhì)量，kgkg；u V V空氣的體積，空氣的體積，m m3 3。u空氣密度隨空氣壓力、溫度及濕度而變化?？諝饷芏入S空氣壓力、溫度及濕度而變化。u實(shí)際空氣密度計(jì)算式由氣態(tài)方程求得。實(shí)際空氣密度計(jì)算式由氣態(tài)方程求得。VM2.1 2.1 通風(fēng)空氣參數(shù)通風(fēng)空氣參數(shù)一、干、濕空氣密度的計(jì)算一、干、濕空氣密度的計(jì)算u氣態(tài)方程：氣態(tài)方程：u式中式中干空氣實(shí)際密度，干空氣實(shí)際密度，kg/mkg/m3 3；u 0 0標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)干空氣的密度，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)干空氣的密度，kg/mkg/m3 3；u P P、P P0 0分別為實(shí)際狀態(tài)及標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下分別為實(shí)際狀態(tài)及

4、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣壓力，千帕（的空氣壓力，千帕（kpakpa）；）；u T T、T T0 0分別為實(shí)際狀態(tài)及標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下分別為實(shí)際狀態(tài)及標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的熱力學(xué)溫度，空氣的熱力學(xué)溫度，K K。TPPT000 一、干、濕空氣密度的計(jì)算一、干、濕空氣密度的計(jì)算u標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：T T0 0=273K=273K，P P0 0=101.3kPa,=101.3kPa,干空氣干空氣密度密度0 0=1.293 kg/m=1.293 kg/m3 3。干空氣密度計(jì)算式干空氣密度計(jì)算式：u注意：注意：式中式中P P為空氣的絕對(duì)壓力，單位為為空氣的絕對(duì)壓力，單位為kPakPa；T T為空氣的熱力學(xué)溫度（為空氣的熱力學(xué)

5、溫度（K K），），T=273+t, tT=273+t, t為空氣的攝氏溫度（為空氣的攝氏溫度（）。）。 TP48. 3干、濕空氣密度的計(jì)算u濕空氣濕空氣：濕空氣壓力等于干空氣分壓與水蒸汽分：濕空氣壓力等于干空氣分壓與水蒸汽分壓之和。壓之和。 干空氣干空氣 P水蒸氣水蒸氣干空氣干空氣 濕空氣濕空氣 P干空氣干空氣 PdPs道爾頓分壓定律道爾頓分壓定律: P=Pd+Ps , Ps=Pbu根據(jù)道爾頓分壓定律即可推導(dǎo)出濕空根據(jù)道爾頓分壓定律即可推導(dǎo)出濕空氣密度計(jì)算式：氣密度計(jì)算式：u式中式中 w w 濕空氣密度濕空氣密度, kg/m, kg/m3 3；u 空氣相對(duì)濕度，空氣相對(duì)濕度，% %；u P

6、Pb b飽和水蒸汽壓力，飽和水蒸汽壓力，kPakPa)378. 01 (48. 3PPTPbw二、空氣壓力靜壓u風(fēng)壓風(fēng)壓：通風(fēng)中空氣壓力也叫風(fēng)流壓力（簡(jiǎn)稱為風(fēng)：通風(fēng)中空氣壓力也叫風(fēng)流壓力（簡(jiǎn)稱為風(fēng)壓），它是表示運(yùn)動(dòng)空氣所具有的能量壓），它是表示運(yùn)動(dòng)空氣所具有的能量, , 它包括靜它包括靜壓、動(dòng)壓和全壓。標(biāo)高越低壓力越大。壓、動(dòng)壓和全壓。標(biāo)高越低壓力越大。u靜壓靜壓：氣體分子對(duì)容器壁所施加的壓力。：氣體分子對(duì)容器壁所施加的壓力。u基本性質(zhì)基本性質(zhì)：靜壓總是垂直并指向作用面；靜壓各向：靜壓總是垂直并指向作用面；靜壓各向同值。同值。u表示形式表示形式：絕對(duì)靜壓絕對(duì)靜壓以絕對(duì)零壓作為基準(zhǔn)的靜壓以絕對(duì)零

7、壓作為基準(zhǔn)的靜壓, , 用用P Pk k表示；表示；相對(duì)靜壓相對(duì)靜壓以當(dāng)?shù)卮髿鈮毫榛鶞?zhǔn)的靜以當(dāng)?shù)卮髿鈮毫榛鶞?zhǔn)的靜壓壓, , 用用P Pr r表示表示。 二、空氣壓力靜壓u絕對(duì)靜壓和相對(duì)靜壓的關(guān)系：絕對(duì)靜壓和相對(duì)靜壓的關(guān)系：u關(guān)系式關(guān)系式: r = k -0 絕對(duì)零壓絕對(duì)零壓當(dāng)?shù)卮髿鈮寒?dāng)?shù)卮髿鈮篜kPrP0二、空氣壓力靜壓u不同標(biāo)高靜壓計(jì)算不同標(biāo)高靜壓計(jì)算：流體力學(xué)歐拉方程流體力學(xué)歐拉方程: u dp =gdz u積分即得靜壓計(jì)算式積分即得靜壓計(jì)算式： P =P0 -gz u式中式中z相對(duì)于基準(zhǔn)的高度相對(duì)于基準(zhǔn)的高度, m；u p0 z = 0基準(zhǔn)處的空氣靜壓基準(zhǔn)處的空氣靜壓,Pa( N/m

8、2)；u p 高度為高度為z處的空氣靜壓，處的空氣靜壓，Pa(N/m2)； u 空氣密度，空氣密度，kg/m3 ；u g 重力加速度，重力加速度，m/s2。二、空氣壓力靜壓u 可壓縮空氣密度可壓縮空氣密度：近似按等溫過(guò)程處理，：近似按等溫過(guò)程處理，即多變指數(shù)即多變指數(shù)n=1n=1，由氣態(tài)方程（，由氣態(tài)方程（P=RTP=RT）和）和歐拉方程得：歐拉方程得：u式中式中 T T空氣的熱力學(xué)溫度，空氣的熱力學(xué)溫度，K K；u R R空氣的氣體常數(shù)，空氣的氣體常數(shù)，R=287J/kgR=287J/kgK K。 u簡(jiǎn)化計(jì)算式：展開(kāi)成級(jí)數(shù)，略去高項(xiàng)。簡(jiǎn)化計(jì)算式：展開(kāi)成級(jí)數(shù)，略去高項(xiàng)。RTgzePP0)1(0

9、RTgzPP二、空氣壓力動(dòng)壓，全壓u動(dòng)壓：動(dòng)壓：u動(dòng)壓動(dòng)壓?jiǎn)挝惑w積風(fēng)流運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能。它單位體積風(fēng)流運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能。它恒為正，具有方向性，它的方向就是風(fēng)流運(yùn)恒為正，具有方向性，它的方向就是風(fēng)流運(yùn)動(dòng)的方向。單位體積空氣的質(zhì)量為動(dòng)的方向。單位體積空氣的質(zhì)量為（kg/mkg/m3 3），風(fēng)流速度為），風(fēng)流速度為(m/s)(m/s)，由動(dòng)能公，由動(dòng)能公式即得風(fēng)流動(dòng)壓式即得風(fēng)流動(dòng)壓H Hu u(Pa(Pa) )計(jì)算式：計(jì)算式：u H Hu u=2 2/ 2 / 2 u全壓：全壓：u 全壓全壓P Pt t等于靜壓等于靜壓P Ps s與動(dòng)壓與動(dòng)壓H Hu u之和，即之和，即u P Pt t = P =

10、Ps s + H + Hu u 空氣壓力空氣壓力動(dòng)壓、靜壓、全壓關(guān)系動(dòng)壓、靜壓、全壓關(guān)系 空氣壓力空氣壓力動(dòng)壓、靜壓、全壓關(guān)系動(dòng)壓、靜壓、全壓關(guān)系空氣壓力空氣壓力單位單位空氣壓力的國(guó)際單位為帕（空氣壓力的國(guó)際單位為帕（PaPa）、牛頓）、牛頓/ /米米2 2（N/mN/m2 2）。）。1Pa=1 N/m1Pa=1 N/m2 2。我國(guó)法定計(jì)量單。我國(guó)法定計(jì)量單位制規(guī)定，空氣壓力（壓強(qiáng)）的單位為帕。位制規(guī)定，空氣壓力（壓強(qiáng)）的單位為帕。帕（帕（PaPa）單位比較小，還可用百帕（）單位比較小，還可用百帕（hPahPa）、）、千帕（千帕（kPakPa）表示）表示 1hPa=100Pa1hPa=100P

11、a；1kPa=1000Pa1kPa=1000Pa?？諝鈮毫諝鈮毫y(cè)定測(cè)定u分為：分為：u空氣絕對(duì)壓力測(cè)定空氣絕對(duì)壓力測(cè)定u空氣相對(duì)壓力測(cè)定空氣相對(duì)壓力測(cè)定三、粘三、粘 度度u粘度粘度：表示空氣粘性大小的指標(biāo)，分為動(dòng)力粘度和：表示空氣粘性大小的指標(biāo)，分為動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度。運(yùn)動(dòng)粘度。u動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度：一般用：一般用 表示表示, , 其單位為其單位為NS/mNS/m2 2 (Pas), (Pas), 受氣溫影響受氣溫影響, , 與壓力無(wú)關(guān)。與壓力無(wú)關(guān)。u運(yùn)動(dòng)粘度運(yùn)動(dòng)粘度：一般用：一般用 表示，其單位為表示，其單位為m m2 2 /s /s，受溫度，受溫度和壓力影響。和壓力影響。u 與與 之間的

12、關(guān)系之間的關(guān)系：=/=/，其中，其中 為空氣的密度為空氣的密度（kg/mkg/m3 3）。計(jì)算中）。計(jì)算中, , 和和 可直接通過(guò)查表獲得?？芍苯油ㄟ^(guò)查表獲得。sdxduufu流態(tài)判據(jù)流態(tài)判據(jù)：雷諾數(shù)：雷諾數(shù)ReRe，當(dāng)，當(dāng)Re2300Re2300時(shí)為紊流，反之時(shí)為紊流，反之為層流。為層流。ReRe值計(jì)算式：值計(jì)算式：u m m流道流體平均速度，流道流體平均速度，m/s;m/s;u 空氣運(yùn)動(dòng)粘度，空氣運(yùn)動(dòng)粘度，m m2 2/s;/s;u D D流道直徑，流道直徑，m m。u非圓流道非圓流道：用等效直徑：用等效直徑 De=4S/PDe=4S/Px x 取代直徑取代直徑D D 。其。其中中S S為

13、流道的斷面積（為流道的斷面積（m m2 2），），P Px x為流道斷面周長(zhǎng)為流道斷面周長(zhǎng)（m m）。）。一、一、 風(fēng)流流態(tài)風(fēng)流流態(tài)DRe2.2 2.2 風(fēng)流流動(dòng)特性風(fēng)流流動(dòng)特性二、風(fēng)流型式及風(fēng)速二、風(fēng)流型式及風(fēng)速u管道的體積風(fēng)量管道的體積風(fēng)量：u Q=s ui ds u ui 管管道橫斷面上任一點(diǎn)的風(fēng)速，道橫斷面上任一點(diǎn)的風(fēng)速，m/s;u S 管管道橫斷面積，道橫斷面積，m2;uQ 管管道橫斷面上通過(guò)的體積風(fēng)量，道橫斷面上通過(guò)的體積風(fēng)量，m3/s。風(fēng)流型式及風(fēng)速風(fēng)流型式及風(fēng)速射流射流u分為自由射流和有限射流分為自由射流和有限射流風(fēng)流型式及風(fēng)速風(fēng)流型式及風(fēng)速射流射流u自由射流風(fēng)流結(jié)構(gòu)主要參數(shù)自

14、由射流風(fēng)流結(jié)構(gòu)主要參數(shù): 擴(kuò)張角和射流邊界層寬度R, 它們的計(jì)算式為:u tg(/2)=3.4a tg(/2)=3.4a u R = X tg(/2) = 3.4 a R = X tg(/2) = 3.4 a X ua a射流風(fēng)流結(jié)構(gòu)系數(shù)射流風(fēng)流結(jié)構(gòu)系數(shù), , 圓管圓管a a=0.06=0.060.08 ;0.08 ;uX X離射流極點(diǎn)的距離。離射流極點(diǎn)的距離。u射流體風(fēng)速分布：射流體風(fēng)速分布：uu un n射流體軸線的風(fēng)速，射流體軸線的風(fēng)速，m/s;m/s;uu ur r射流體內(nèi)距軸線射流體內(nèi)距軸線r r距離處的風(fēng)速距離處的風(fēng)速,m/s,m/s。25 . 1)/(1 Rruunr風(fēng)流型式及風(fēng)

15、速風(fēng)流型式及風(fēng)速匯流匯流u分自由匯流分自由匯流( (如空間點(diǎn)匯如空間點(diǎn)匯) )和有限匯流和有限匯流( (如實(shí)如實(shí)際風(fēng)筒入口的匯流際風(fēng)筒入口的匯流) )。空間點(diǎn)匯風(fēng)速計(jì)算：?？臻g點(diǎn)匯風(fēng)速計(jì)算：u Q Q匯流體積風(fēng)量，匯流體積風(fēng)量，m m3 3/s/s；u r r距點(diǎn)匯的距離，距點(diǎn)匯的距離，m m；u r rr r點(diǎn)處的風(fēng)速，點(diǎn)處的風(fēng)速，m/sm/s。u風(fēng)速與距離風(fēng)速與距離r r的平方成反比的平方成反比, , 即距離增大即距離增大, , 風(fēng)速激劇降低。風(fēng)速激劇降低。24rQurr一、連續(xù)方程計(jì)算一、連續(xù)方程計(jì)算u 流體力學(xué)連續(xù)方程流體力學(xué)連續(xù)方程:u u一維流道：一維流道：u s u ds = 常

16、數(shù)常數(shù)u 穩(wěn)定一維流動(dòng)，流經(jīng)流道各斷面的空氣質(zhì)量相等。穩(wěn)定一維流動(dòng)，流經(jīng)流道各斷面的空氣質(zhì)量相等。u平均速度平均速度Um： 0)(udivtSdsUsm2.3 2.3 空氣流動(dòng)過(guò)程的基本方程空氣流動(dòng)過(guò)程的基本方程 一、連續(xù)方程計(jì)算一、連續(xù)方程計(jì)算u一維流道風(fēng)流質(zhì)量連續(xù)方程一維流道風(fēng)流質(zhì)量連續(xù)方程：u Um1S11=Um2S22 u式中式中 Um1、Um2流道流道1、2斷面的平均風(fēng)斷面的平均風(fēng)速，速，m/s；u S1、S2流道流道1、2斷面的斷面積，斷面的斷面積，m2；u1、2流道流道1、2斷面的空氣密度，斷面的空氣密度，kg/m3。u等密度等密度：即即1=2時(shí)：時(shí)：u Um1S1 = Um2S

17、2 一、連續(xù)方程計(jì)算一、連續(xù)方程計(jì)算u多支管多支管( (巷巷) )道連續(xù)方程：道連續(xù)方程：u節(jié)點(diǎn)分析法原理：流入、流出節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量節(jié)點(diǎn)分析法原理：流入、流出節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量流量的代數(shù)和為零。流量的代數(shù)和為零。u u式中下標(biāo)式中下標(biāo)i i表示節(jié)點(diǎn)處的第表示節(jié)點(diǎn)處的第i i分支；分支；un n表示節(jié)點(diǎn)處總的分支數(shù)；表示節(jié)點(diǎn)處總的分支數(shù)；u“”表示風(fēng)流的流動(dòng)方向。表示風(fēng)流的流動(dòng)方向。01inimiSU二、能量方程二、能量方程u能量方程是風(fēng)流運(yùn)動(dòng)中能量守恒的數(shù)學(xué)表達(dá)式。能量方程是風(fēng)流運(yùn)動(dòng)中能量守恒的數(shù)學(xué)表達(dá)式。u流體運(yùn)動(dòng)所具有的能量包括流體運(yùn)動(dòng)所具有的能量包括內(nèi)能內(nèi)能U和和機(jī)械能機(jī)械能E，而機(jī)械能包括流體的靜

18、壓能而機(jī)械能包括流體的靜壓能P，動(dòng)壓能，動(dòng)壓能2/2和和位勢(shì)能位勢(shì)能Zg，即，即uE = P + Zg +2/2 u如圖所示的流體微束，流體從斷面如圖所示的流體微束，流體從斷面1運(yùn)動(dòng)到斷運(yùn)動(dòng)到斷面面2的過(guò)程，由于與外界發(fā)生熱交換及對(duì)外界的過(guò)程，由于與外界發(fā)生熱交換及對(duì)外界做功，其能量就要發(fā)生變化。做功，其能量就要發(fā)生變化。二、能量方程二、能量方程二、能量方程二、能量方程u根據(jù)熱力學(xué)第一定律有根據(jù)熱力學(xué)第一定律有u（U1 + E1）-（U2 + E2）= q + h uU1、U2分別為斷面分別為斷面1、2流體的內(nèi)能；流體的內(nèi)能； E1、E2分別為斷面分別為斷面l、2流體的機(jī)械能；流體的機(jī)械能；

19、q流體與外界交換的熱量；流體與外界交換的熱量；uh流體對(duì)外界所做的功。流體對(duì)外界所做的功。u對(duì)于絕熱過(guò)程對(duì)于絕熱過(guò)程q = 0；對(duì)于等溫過(guò)程；對(duì)于等溫過(guò)程U1=U2。則不可壓縮流體絕熱、等溫的穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程則不可壓縮流體絕熱、等溫的穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程的能量方程為：的能量方程為：12222221112P2P hvgZvgZ二、能量方程應(yīng)用二、能量方程應(yīng)用u有風(fēng)機(jī)能量方程：有風(fēng)機(jī)能量方程：u u水平管道，進(jìn)口與出口均為大氣壓時(shí)，風(fēng)機(jī)水平管道，進(jìn)口與出口均為大氣壓時(shí)，風(fēng)機(jī)風(fēng)壓風(fēng)壓H H與風(fēng)流阻力與風(fēng)流阻力h h1212之間的計(jì)算式：之間的計(jì)算式：u H = H = 2 2 2 2/2 + h/2 + h12

20、12 12222221112P2P hvgZHvgZ 一、空氣壓力一、空氣壓力測(cè)定測(cè)定u絕對(duì)壓力：絕對(duì)壓力：u水銀氣壓計(jì)水銀氣壓計(jì)u空盒氣壓計(jì)空盒氣壓計(jì)水銀氣壓計(jì)水銀氣壓計(jì)2.4 2.4 風(fēng)流參數(shù)的測(cè)定風(fēng)流參數(shù)的測(cè)定空氣壓力空氣壓力測(cè)定測(cè)定u水銀氣壓計(jì)水銀氣壓計(jì)u空盒氣壓計(jì)空盒氣壓計(jì)空氣壓力空氣壓力測(cè)定測(cè)定空盒氣壓計(jì)空盒氣壓計(jì)空氣壓力空氣壓力測(cè)定測(cè)定u相對(duì)壓力測(cè)定方法：相對(duì)壓力測(cè)定方法：uU U型壓力計(jì)型壓力計(jì)u傾斜壓力計(jì)傾斜壓力計(jì)u補(bǔ)償微壓計(jì)補(bǔ)償微壓計(jì)u壓力傳感器型直讀壓力計(jì)壓力傳感器型直讀壓力計(jì)空氣壓力空氣壓力測(cè)定測(cè)定uU U型壓力計(jì)型壓力計(jì)空氣壓力空氣壓力測(cè)定測(cè)定補(bǔ)償式微壓計(jì)補(bǔ)償式微壓計(jì)

21、空氣壓力空氣壓力測(cè)定測(cè)定補(bǔ)償式微壓計(jì)補(bǔ)償式微壓計(jì)空氣壓力空氣壓力測(cè)定測(cè)定補(bǔ)償式微壓計(jì)補(bǔ)償式微壓計(jì)二、風(fēng)速測(cè)定方法二、風(fēng)速測(cè)定方法風(fēng)風(fēng)速速測(cè)測(cè)定定方方法法（表表2-2）方 法 應(yīng) 用量程（m/s）精度（%）示蹤技術(shù)適用于低速，方向性強(qiáng)，但測(cè)定麻煩，多用于風(fēng)流結(jié)構(gòu)的測(cè)定0.025-0.2510-20卡他計(jì)法適用于低速，無(wú)方向性，測(cè)定麻煩，多用于室內(nèi)定0.1-1機(jī)械風(fēng)表無(wú)方向性，適用于一般風(fēng)速測(cè)定，也可用于地下井巷風(fēng)速。易損，應(yīng)定期校正0.5-155-20動(dòng)壓法多用于管道風(fēng)速測(cè)定，在量程下精度較低3-50(U)0.9-50(微)1-5熱球風(fēng)速儀可用于管道、井巷風(fēng)速測(cè)定，在量程下限精度較低0.05-3

22、03-20熱線風(fēng)速儀適用于低速定向或非定向的風(fēng)速測(cè)定0.005-51-20激光測(cè)速儀適用于各種流速的測(cè)定0.0001-10001-10風(fēng)速測(cè)定方法風(fēng)速測(cè)定方法機(jī)械風(fēng)表機(jī)械風(fēng)表u類型：杯式和翼式兩種。類型：杯式和翼式兩種。風(fēng)速測(cè)定方法風(fēng)速測(cè)定方法機(jī)械風(fēng)表機(jī)械風(fēng)表u輕便型磁感風(fēng)向風(fēng)速表 u數(shù)字風(fēng)速表 風(fēng)速測(cè)定風(fēng)速測(cè)定機(jī)械風(fēng)表機(jī)械風(fēng)表u杯式：用于杯式：用于10m/s10m/s的高風(fēng)速測(cè)定；的高風(fēng)速測(cè)定；u翼式：用于翼式：用于0.10.110m/s10m/s的中等風(fēng)速測(cè)定，高靈敏度的中等風(fēng)速測(cè)定，高靈敏度翼式風(fēng)表可測(cè)定翼式風(fēng)表可測(cè)定0.10.10.5m/s0.5m/s的低風(fēng)速。的低風(fēng)速。u測(cè)定計(jì)算：風(fēng)

23、表指示表速測(cè)定計(jì)算：風(fēng)表指示表速N N（轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)/s/s或或m/sm/s） u N=(NN=(Nt t-N-N0 0) / t) / t u實(shí)際風(fēng)速實(shí)際風(fēng)速u u換算：換算： u = aN+bu = aN+b u N N0 0、 N Nt t風(fēng)表的初始和最終讀數(shù)，轉(zhuǎn)；風(fēng)表的初始和最終讀數(shù)，轉(zhuǎn)；u t t測(cè)定時(shí)間，測(cè)定時(shí)間，s s；u a a、b b常數(shù)；常數(shù)；u u u測(cè)定的實(shí)際風(fēng)速，測(cè)定的實(shí)際風(fēng)速，m/sm/s。風(fēng)速測(cè)定風(fēng)速測(cè)定機(jī)械風(fēng)表機(jī)械風(fēng)表風(fēng)速測(cè)定風(fēng)速測(cè)定熱球風(fēng)速儀熱球風(fēng)速儀 風(fēng)速測(cè)定風(fēng)速測(cè)定熱球風(fēng)速儀熱球風(fēng)速儀熱式風(fēng)速計(jì)熱式風(fēng)速計(jì) 風(fēng)速測(cè)定風(fēng)速測(cè)定動(dòng)壓法動(dòng)壓法u測(cè)出風(fēng)流動(dòng)壓測(cè)出風(fēng)流動(dòng)壓H

24、 Hu u，后按下式計(jì)算出風(fēng)速：，后按下式計(jì)算出風(fēng)速：uH Hu u為斷面風(fēng)流平均動(dòng)壓為斷面風(fēng)流平均動(dòng)壓(Pa)(Pa)，為空氣密度為空氣密度(kg/m(kg/m3 3) )u平均動(dòng)壓平均動(dòng)壓H Hu u確定：確定：u圓管等環(huán)面積法：測(cè)點(diǎn)圓環(huán)半徑計(jì)算圓管等環(huán)面積法：測(cè)點(diǎn)圓環(huán)半徑計(jì)算uH2niRRi212 風(fēng)速測(cè)定風(fēng)速測(cè)定動(dòng)壓法動(dòng)壓法uR Ri i第第I I個(gè)測(cè)點(diǎn)圓環(huán)半徑，個(gè)測(cè)點(diǎn)圓環(huán)半徑，m m；uR R管道半徑，管道半徑，m m；ui i從管道中心算起圓環(huán)序號(hào)；從管道中心算起圓環(huán)序號(hào)；un n測(cè)點(diǎn)圓環(huán)數(shù)。測(cè)點(diǎn)圓環(huán)數(shù)。u一般直徑為一般直徑為300300500mm500mm時(shí)，時(shí)，n n取取3 3

25、，直徑為，直徑為500500800mm800mm時(shí)，時(shí)，n n取取4 4。u 管道斷面平均動(dòng)壓管道斷面平均動(dòng)壓HuHu（PaPa）計(jì)算式：）計(jì)算式：221)(nHHHHumuuu風(fēng)速測(cè)定動(dòng)壓法通風(fēng)阻力通風(fēng)阻力u重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)和難點(diǎn)：1. 1. 通風(fēng)阻力分類以及產(chǎn)生的原因通風(fēng)阻力分類以及產(chǎn)生的原因2. 2. 通風(fēng)阻力的規(guī)律與計(jì)算方法以及降低管道通風(fēng)阻力的通風(fēng)阻力的規(guī)律與計(jì)算方法以及降低管道通風(fēng)阻力的主要措施主要措施 當(dāng)空氣沿管道運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于風(fēng)流的粘滯性和慣性以及當(dāng)空氣沿管道運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于風(fēng)流的粘滯性和慣性以及管道壁面等對(duì)風(fēng)流的阻滯、擾動(dòng)作用而形成通風(fēng)阻力，管道壁面等對(duì)風(fēng)流的阻滯、擾動(dòng)作用而形成通

26、風(fēng)阻力，它是造成風(fēng)流能量損失的原因。管道通風(fēng)阻力可分為它是造成風(fēng)流能量損失的原因。管道通風(fēng)阻力可分為兩類：摩擦阻力兩類：摩擦阻力( (也稱為沿程阻力也稱為沿程阻力) )和局部阻力。和局部阻力。一、風(fēng)流流態(tài)一、風(fēng)流流態(tài)1 1、管道流、管道流 同一流體在同一管道中流動(dòng)時(shí)，不同的流速會(huì)形成不同的流動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)流速較低同一流體在同一管道中流動(dòng)時(shí)，不同的流速會(huì)形成不同的流動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)流速較低時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)互不混雜，流體運(yùn)動(dòng)軌跡為規(guī)則的直線或平滑的曲線，且與管道的時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)互不混雜，流體運(yùn)動(dòng)軌跡為規(guī)則的直線或平滑的曲線，且與管道的軸線方向基本平行。沿著與管軸平行的方向作層狀運(yùn)動(dòng)，稱為層流軸線方向基本平行。沿著

27、與管軸平行的方向作層狀運(yùn)動(dòng)，稱為層流( (或滯流或滯流) )。當(dāng)。當(dāng)流速較大時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度在大小和方向上都隨時(shí)發(fā)生變化，成為互相混流速較大時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度在大小和方向上都隨時(shí)發(fā)生變化，成為互相混雜的紊亂流動(dòng)，稱為雜的紊亂流動(dòng)，稱為紊流紊流( (或湍流或湍流) )。 （）雷諾數(shù)）雷諾數(shù)Re Re 式中：平均流速式中：平均流速v v 管道直徑管道直徑d d 流體的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)流體的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù) 。 VdRe 第一節(jié)第一節(jié) 管道斷面上風(fēng)速分布管道斷面上風(fēng)速分布（）當(dāng)量直徑）當(dāng)量直徑 對(duì)于非圓形斷面的管道，對(duì)于非圓形斷面的管道，Re Re 數(shù)中的管道直徑數(shù)中的管道直徑d d應(yīng)以管道斷面的

28、當(dāng)量應(yīng)以管道斷面的當(dāng)量直徑直徑dede來(lái)表示：來(lái)表示： 因此，非圓形斷面管道的雷諾數(shù)可用下式表示：因此，非圓形斷面管道的雷諾數(shù)可用下式表示： 對(duì)于不同形狀的管道斷面，其周長(zhǎng)對(duì)于不同形狀的管道斷面，其周長(zhǎng)U U與斷面積與斷面積S S的關(guān)系，可用下式表的關(guān)系，可用下式表示：示： 式中：式中：C C斷面形狀系數(shù)：梯形斷面形狀系數(shù)：梯形C C=4.16=4.16；三心拱；三心拱C C=3.85=3.85；半圓拱；半圓拱C C=3.90=3.90。 USde4UVSRe 4 SCU 在實(shí)際工程計(jì)算中，為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，通常以在實(shí)際工程計(jì)算中，為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，通常以R Re e=2300=2300作為管道流動(dòng)流態(tài)作

29、為管道流動(dòng)流態(tài)的判定準(zhǔn)數(shù)，即：的判定準(zhǔn)數(shù)，即： R Re e2300 2300 層流，層流， R Re e2300 2300 紊流紊流（）紊流脈動(dòng)（）紊流脈動(dòng) 風(fēng)流中各點(diǎn)的流速、壓力等物理參數(shù)隨時(shí)間作不規(guī)則變化風(fēng)流中各點(diǎn)的流速、壓力等物理參數(shù)隨時(shí)間作不規(guī)則變化（）時(shí)均速度（）時(shí)均速度 瞬時(shí)速度瞬時(shí)速度 v vx x 隨時(shí)間隨時(shí)間的變化。其值雖然不斷變化，但在一足夠長(zhǎng)的時(shí)間段的變化。其值雖然不斷變化，但在一足夠長(zhǎng)的時(shí)間段 T T 內(nèi)，流速內(nèi)，流速 v vx x 總是圍繞著某一平均值上下波動(dòng)。總是圍繞著某一平均值上下波動(dòng)。Tvxvxt二、管道斷面上風(fēng)速分布二、管道斷面上風(fēng)速分布層流邊層：在貼近壁面

30、處仍存在層流運(yùn)動(dòng)薄層，即層流邊層。其厚度隨Re增加而變薄，它的存在對(duì)流動(dòng)阻力、傳熱和傳質(zhì)過(guò)程有較大影響。在層流邊層以外，從巷壁向巷道軸心方向，風(fēng)速逐漸增大，呈拋物線分布。平均風(fēng)速： 式中： 巷道通過(guò)風(fēng)量Q。則：QV SSiSvSvd1SiSv dvvmaxvmax( (）巷道風(fēng)速分布）巷道風(fēng)速分布 由于空氣的粘性和管道壁面摩擦影響，管道斷面上風(fēng)速分布是由于空氣的粘性和管道壁面摩擦影響，管道斷面上風(fēng)速分布是不均勻的。不均勻的。風(fēng)量 風(fēng)速分布系數(shù)：斷面上平均風(fēng)速v與最大風(fēng)速vmax的比值稱為風(fēng)速分布系數(shù)(速度場(chǎng)系數(shù))，用Kv表示： 巷壁愈光滑，Kv值愈大，即斷面上風(fēng)速分布愈均勻。 砌碹巷道，Kv=

31、0.80.86；木棚支護(hù)巷道，Kv=0.680.82； 無(wú)支護(hù)巷道，Kv=0.740.81。maxvvKv 風(fēng)風(fēng) 速速 分分 布布 系系 數(shù)數(shù)一、摩擦阻力一、摩擦阻力 風(fēng)流在管道中作均勻流動(dòng)時(shí)，由于流體層間的摩擦和流體與管道壁面之間風(fēng)流在管道中作均勻流動(dòng)時(shí)，由于流體層間的摩擦和流體與管道壁面之間的摩擦所形成的阻力稱為摩擦阻力的摩擦所形成的阻力稱為摩擦阻力( (也叫沿程阻力也叫沿程阻力) )。 注：均勻流動(dòng)指的是風(fēng)流速度大小和方向都不變，且各斷面速度分布是一注：均勻流動(dòng)指的是風(fēng)流速度大小和方向都不變，且各斷面速度分布是一致的。由流體力學(xué)可知，無(wú)論層流還是紊流，以風(fēng)流壓能損失來(lái)反映的摩擦致的。由流

32、體力學(xué)可知，無(wú)論層流還是紊流，以風(fēng)流壓能損失來(lái)反映的摩擦阻力可用下式來(lái)計(jì)算：阻力可用下式來(lái)計(jì)算： Pa Pa 無(wú)因次系數(shù)，即摩擦阻力系數(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)求得。無(wú)因次系數(shù)，即摩擦阻力系數(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)求得。 d d圓形風(fēng)管直徑，非圓形管用當(dāng)量直徑；圓形風(fēng)管直徑，非圓形管用當(dāng)量直徑；摩擦風(fēng)阻與阻力摩擦風(fēng)阻與阻力2 2vdLhf實(shí)際流體在流動(dòng)過(guò)程中，沿程能量損失一方面（內(nèi)因）取決于粘滯力和慣實(shí)際流體在流動(dòng)過(guò)程中，沿程能量損失一方面（內(nèi)因）取決于粘滯力和慣性力的比值，用雷諾數(shù)性力的比值，用雷諾數(shù)ReRe來(lái)衡量；另一方面（外因）是固體壁面對(duì)流體流來(lái)衡量；另一方面（外因）是固體壁面對(duì)流體流動(dòng)的阻礙作用，故沿程能量損

33、失又與管道長(zhǎng)度、斷面形狀及大小、壁面粗動(dòng)的阻礙作用，故沿程能量損失又與管道長(zhǎng)度、斷面形狀及大小、壁面粗糙度有關(guān)。其中壁面粗糙度的影響通過(guò)糙度有關(guān)。其中壁面粗糙度的影響通過(guò)值來(lái)反映。值來(lái)反映。 1932193219331933年間，尼古拉茲把經(jīng)過(guò)篩分、粒徑為年間，尼古拉茲把經(jīng)過(guò)篩分、粒徑為的砂粒均勻粘貼于管的砂粒均勻粘貼于管壁。砂粒的直徑壁。砂粒的直徑就是管壁凸起的高度，稱為絕對(duì)糙度；絕對(duì)糙度就是管壁凸起的高度，稱為絕對(duì)糙度；絕對(duì)糙度與管與管道半徑道半徑r r的比值的比值/r /r 稱為相對(duì)糙度。以水作為流動(dòng)介質(zhì)、對(duì)相對(duì)糙度分別稱為相對(duì)糙度。以水作為流動(dòng)介質(zhì)、對(duì)相對(duì)糙度分別為為1/151/15、

34、1/30.61/30.6、1/601/60、1/1261/126、1/2561/256、1/5071/507六種不同的管道進(jìn)行試驗(yàn)研六種不同的管道進(jìn)行試驗(yàn)研究。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上畫(huà)出究。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上畫(huà)出與與ReRe的關(guān)系曲線，的關(guān)系曲線，如圖所示。如圖所示。1 1尼古拉茲實(shí)驗(yàn)?zāi)峁爬潓?shí)驗(yàn) 區(qū)區(qū)層流區(qū)層流區(qū)。當(dāng)當(dāng)ReRe2320(2320(即即lgRelgRe3.36)3.36)時(shí)，不論管時(shí)，不論管道粗糙度如何，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果都集中分布于直線道粗糙度如何，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果都集中分布于直線上。這表上。這表明明與相對(duì)糙度與相對(duì)糙度/r/r無(wú)關(guān)，只與無(wú)關(guān)，只與ReR

35、e有關(guān)，且有關(guān)，且=64/=64/ReRe。與與相對(duì)粗糙度無(wú)關(guān)相對(duì)粗糙度無(wú)關(guān) 結(jié)論分析：結(jié)論分析：層流區(qū)區(qū)區(qū)過(guò)渡流區(qū)過(guò)渡流區(qū)。23202320ReRe4000(4000(即即3.36lg3.36lgReRe3.6)3.6)，在此區(qū)間內(nèi)，不同相對(duì)糙度的管內(nèi)，在此區(qū)間內(nèi)，不同相對(duì)糙度的管內(nèi)流體的流態(tài)由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鳌Ｋ械膶?shí)驗(yàn)點(diǎn)幾乎都集流體的流態(tài)由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪?。所有的?shí)驗(yàn)點(diǎn)幾乎都集中在線段中在線段上。上。隨隨ReRe增大而增大，與相對(duì)糙度無(wú)明顯增大而增大，與相對(duì)糙度無(wú)明顯關(guān)系。關(guān)系。區(qū)區(qū)過(guò)渡流區(qū)過(guò)渡流區(qū)過(guò)渡流區(qū)區(qū)區(qū)水力光滑管區(qū)水力光滑管區(qū)。在此區(qū)段內(nèi)，管內(nèi)流動(dòng)雖然都已處于紊流狀在此區(qū)段內(nèi)，管內(nèi)流

36、動(dòng)雖然都已處于紊流狀態(tài)態(tài)( (ReRe4000)4000)，但在一定的雷諾數(shù)下，當(dāng)層流邊層的厚度，但在一定的雷諾數(shù)下，當(dāng)層流邊層的厚度大于管道大于管道的絕對(duì)糙度的絕對(duì)糙度（稱為水力光滑管）時(shí)，其實(shí)驗(yàn)點(diǎn)均集中在直線（稱為水力光滑管）時(shí)，其實(shí)驗(yàn)點(diǎn)均集中在直線上，上，表明表明與與仍然無(wú)關(guān)，而只與仍然無(wú)關(guān)，而只與ReRe有關(guān)。隨著有關(guān)。隨著ReRe的增大，相對(duì)糙度大的的增大，相對(duì)糙度大的管道，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)在較低管道，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)在較低ReRe時(shí)就偏離直線時(shí)就偏離直線，而相對(duì)糙度小的管道要在，而相對(duì)糙度小的管道要在ReRe較大時(shí)才偏離直線較大時(shí)才偏離直線。區(qū)區(qū)水力光滑管區(qū)水力光滑管區(qū)水力光滑區(qū) 區(qū)區(qū)紊流過(guò)渡區(qū)紊流過(guò)

37、渡區(qū)，即圖中即圖中所示區(qū)段。在這個(gè)區(qū)所示區(qū)段。在這個(gè)區(qū)段內(nèi)，各種不同相對(duì)糙度的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)各自分散呈一波狀段內(nèi)，各種不同相對(duì)糙度的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)各自分散呈一波狀曲線，曲線，值既與值既與ReRe有關(guān)，也與有關(guān)，也與/ /r r有關(guān)有關(guān)。區(qū)區(qū)紊流過(guò)渡區(qū)紊流過(guò)渡區(qū)紊流層區(qū)區(qū)水力粗糙管區(qū)水力粗糙管區(qū)。在。在該區(qū)段，該區(qū)段，ReRe值較大，管內(nèi)液流的層流邊層值較大，管內(nèi)液流的層流邊層已變得極薄，有已變得極薄，有，砂粒凸起高度幾乎全暴露在紊流核心，砂粒凸起高度幾乎全暴露在紊流核心中，中，故故ReRe對(duì)對(duì)值的影響極小值的影響極小，略去不計(jì)，相對(duì)糙度成為，略去不計(jì)，相對(duì)糙度成為的唯一影響的唯一影響因素。故在該區(qū)段，因素。故

38、在該區(qū)段，與與ReRe無(wú)關(guān)，而只與相對(duì)糙度有關(guān)。摩擦阻無(wú)關(guān)，而只與相對(duì)糙度有關(guān)。摩擦阻力與流速平方成正比，故稱為阻力平方區(qū)，尼古拉茲公式：力與流速平方成正比，故稱為阻力平方區(qū)，尼古拉茲公式：2lg274.11r區(qū)區(qū)水力粗糙管區(qū)水力粗糙管區(qū)當(dāng)流體在圓形管道中作層流流動(dòng)時(shí)，從理論上可以導(dǎo)出摩擦阻力計(jì)算式：當(dāng)流體在圓形管道中作層流流動(dòng)時(shí)，從理論上可以導(dǎo)出摩擦阻力計(jì)算式： = = 可得圓管層流時(shí)的沿程阻力系數(shù)：可得圓管層流時(shí)的沿程阻力系數(shù)： 古拉茲實(shí)驗(yàn)所得到的層流時(shí)古拉茲實(shí)驗(yàn)所得到的層流時(shí)與與ReRe的關(guān)系，與理論分析得到的關(guān)系完全相的關(guān)系，與理論分析得到的關(guān)系完全相同，理論與實(shí)驗(yàn)的正確性得到相互的驗(yàn)

39、證。同，理論與實(shí)驗(yàn)的正確性得到相互的驗(yàn)證。 層流摩擦阻力和平均流速的一次方成正比。層流摩擦阻力和平均流速的一次方成正比。2 2層流摩擦阻力層流摩擦阻力vdLhf232VdRe 2 642vdLRehfRe643 3、紊流摩擦阻力、紊流摩擦阻力 對(duì)于紊流運(yùn)動(dòng)，對(duì)于紊流運(yùn)動(dòng)，=f (Re=f (Re，/r)/r)，關(guān)系比較復(fù)雜。用當(dāng)，關(guān)系比較復(fù)雜。用當(dāng)量直徑量直徑dede=4=4S S/ /U U代替代替d d，代入阻力通式，則得到紊流狀態(tài)，代入阻力通式，則得到紊流狀態(tài)下管道的摩擦阻力計(jì)算式：下管道的摩擦阻力計(jì)算式：23288QSLUvSLUhf3 3、紊流摩擦阻力、紊流摩擦阻力1 1摩擦阻力系數(shù)

40、摩擦阻力系數(shù) 大多數(shù)通風(fēng)管道風(fēng)流的大多數(shù)通風(fēng)管道風(fēng)流的ReRe值已進(jìn)入阻力平方區(qū)，值已進(jìn)入阻力平方區(qū)，值只與相對(duì)糙度有關(guān)，值只與相對(duì)糙度有關(guān)，對(duì)于幾何尺寸和支護(hù)已定型的管道，相對(duì)糙度一定，則對(duì)于幾何尺寸和支護(hù)已定型的管道，相對(duì)糙度一定，則可視為定值；在可視為定值；在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣密度標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣密度=1.2kg/m=1.2kg/m3 3。 對(duì)上式，對(duì)上式， 令：令： 稱為摩擦阻力系數(shù)稱為摩擦阻力系數(shù)，單位為，單位為 kg/mkg/m3 3 或或 N.sN.s2 2/m/m4 4。二、摩擦阻力系數(shù)與摩擦風(fēng)阻二、摩擦阻力系數(shù)與摩擦風(fēng)阻823QSLUhf則得到紊流狀態(tài)下管道的摩擦阻力計(jì)算式寫(xiě)為：則

41、得到紊流狀態(tài)下管道的摩擦阻力計(jì)算式寫(xiě)為：標(biāo)準(zhǔn)摩擦阻力系數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)摩擦阻力系數(shù)：8 通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和實(shí)測(cè)所得的、在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和實(shí)測(cè)所得的、在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0 0=1.2kg/m=1.2kg/m3 3）條件下的管道的摩擦阻力）條件下的管道的摩擦阻力 系數(shù)，即所謂標(biāo)準(zhǔn)值系數(shù)，即所謂標(biāo)準(zhǔn)值0 0值，當(dāng)管道中空氣值，當(dāng)管道中空氣 密度密度1.2kg/m1.2kg/m3 3時(shí)，其時(shí)，其值應(yīng)按下式修正：值應(yīng)按下式修正：2.10值的修正值的修正對(duì)于已給定的管道，對(duì)于已給定的管道，L L、U U、S S都為已知數(shù)，故可把上式中的都為已知數(shù)，故可把上式中的、L L、U U、S S 歸歸結(jié)為一個(gè)參數(shù)結(jié)為一個(gè)參數(shù)R

42、 Rf f：R Rf f 稱為摩擦風(fēng)阻，其單位為：稱為摩擦風(fēng)阻，其單位為：kg/mkg/m7 7 或或 N.sN.s2 2/m/m8 8。工程單位：工程單位：kgfkgf .s .s2 2/m/m8 8 ，或?qū)懗桑海驅(qū)懗桑簁k。1 N.s1 N.s2 2/m/m8 8= 9.8 k= 9.8 k R Rf ff ( ,S,U,L)f ( ,S,U,L) 。在正常條件下當(dāng)某一段管道中的空氣密度。在正常條件下當(dāng)某一段管道中的空氣密度 一般變化不大時(shí)，可將一般變化不大時(shí)，可將R R f f 看作是反映管道幾何特征的參數(shù)?？醋魇欠从彻艿缼缀翁卣鞯膮?shù)。則得到紊流狀態(tài)下管道的摩擦阻力計(jì)算式寫(xiě)為：則得到

43、紊流狀態(tài)下管道的摩擦阻力計(jì)算式寫(xiě)為：此式就是完全紊流此式就是完全紊流( (進(jìn)入阻力平方區(qū)進(jìn)入阻力平方區(qū)) )下的摩擦阻力定律。下的摩擦阻力定律。2 2摩擦風(fēng)阻摩擦風(fēng)阻R Rf f3SLURf2QRhff3.選用周界較小的管道w減少摩擦阻力的措施減少摩擦阻力的措施1.降低摩擦阻力系數(shù)2.擴(kuò)大巷道斷面4.減小巷道的長(zhǎng)度5.避免巷道內(nèi)風(fēng)量過(guò)大6. 避免巷道內(nèi)風(fēng)量過(guò)于集中一、局部阻力一、局部阻力由于管道斷面、方向變化以及分岔或匯合等原因，使均勻流動(dòng)在局部由于管道斷面、方向變化以及分岔或匯合等原因，使均勻流動(dòng)在局部地區(qū)風(fēng)流受到影響而破壞，從而引起風(fēng)流速度場(chǎng)分布變化和產(chǎn)生渦流地區(qū)風(fēng)流受到影響而破壞，從而引

44、起風(fēng)流速度場(chǎng)分布變化和產(chǎn)生渦流等，因而在局部地點(diǎn)產(chǎn)生一種附加的阻力，造成風(fēng)流的能量損失，這等，因而在局部地點(diǎn)產(chǎn)生一種附加的阻力，造成風(fēng)流的能量損失，這種阻力稱為局部阻力。局部阻力所產(chǎn)生風(fēng)流速度場(chǎng)分布的變化比較復(fù)種阻力稱為局部阻力。局部阻力所產(chǎn)生風(fēng)流速度場(chǎng)分布的變化比較復(fù)雜。局部阻力一般發(fā)生在巷道拐彎、分叉、匯合、巷道斷面變化處、雜。局部阻力一般發(fā)生在巷道拐彎、分叉、匯合、巷道斷面變化處、進(jìn)風(fēng)井口、回風(fēng)井口處等。進(jìn)風(fēng)井口、回風(fēng)井口處等。第三節(jié)第三節(jié) 局部風(fēng)阻與阻力局部風(fēng)阻與阻力、突變、突變 紊流通過(guò)突變部分時(shí)，由于慣性作用，出現(xiàn)主流與邊壁脫離脫離的現(xiàn)象, 在主流與邊壁之間形成渦漩區(qū)渦漩區(qū)，從而增

45、加能量損失。突然擴(kuò)大狀態(tài)突然擴(kuò)大狀態(tài) 突然縮小狀態(tài)突然縮小狀態(tài)幾種常見(jiàn)的局部阻力產(chǎn)生的類型幾種常見(jiàn)的局部阻力產(chǎn)生的類型交匯合流三通、漸變、漸變 主要是由于沿流動(dòng)方向出現(xiàn)減速增壓現(xiàn)象，在邊壁附近產(chǎn)生主要是由于沿流動(dòng)方向出現(xiàn)減速增壓現(xiàn)象，在邊壁附近產(chǎn)生渦漩。因?yàn)闇u漩。因?yàn)?V hV hv v p p ，壓差的作用方向與流動(dòng)方向相反，壓差的作用方向與流動(dòng)方向相反，使邊壁附近，流速本來(lái)就小，趨于使邊壁附近，流速本來(lái)就小，趨于0, 0, 在這些地方主流與邊在這些地方主流與邊壁面脫離，出現(xiàn)與主流相反的流動(dòng)，呈現(xiàn)渦漩。壁面脫離，出現(xiàn)與主流相反的流動(dòng)，呈現(xiàn)渦漩。漸變狀態(tài)漸變狀態(tài) 、轉(zhuǎn)彎處、轉(zhuǎn)彎處u流體質(zhì)點(diǎn)在轉(zhuǎn)

46、彎處受到離心力作用，在外側(cè)出現(xiàn)減速增壓，出現(xiàn)渦漩。u u u 轉(zhuǎn)彎狀態(tài)轉(zhuǎn)彎狀態(tài)、分岔與匯合、分岔與匯合u 局部阻力的產(chǎn)生主要是與渦流區(qū)有關(guān)，渦流區(qū)愈大，能量損失愈多，局部阻力愈大。2312312二、局部阻力及其計(jì)算二、局部阻力及其計(jì)算 根據(jù)水力學(xué)包達(dá)根據(jù)水力學(xué)包達(dá)卡諾定律，局部阻力卡諾定律，局部阻力hl一般也用動(dòng)壓的倍一般也用動(dòng)壓的倍數(shù)來(lái)表示：數(shù)來(lái)表示： ，局部阻力，局部阻力h hl l一般也用動(dòng)壓的倍數(shù)來(lái)表示：一般也用動(dòng)壓的倍數(shù)來(lái)表示： 式中：式中：局部阻力系數(shù)，無(wú)因次。局部阻力系數(shù)，無(wú)因次。 計(jì)算局部阻力，關(guān)計(jì)算局部阻力，關(guān)鍵是局部阻力系數(shù)確定，因鍵是局部阻力系數(shù)確定，因v=Q/S,v=Q

47、/S,當(dāng)當(dāng)確定后，便可用以下確定后，便可用以下式子計(jì)算。式子計(jì)算。 22vhlReB222QShl 三、局部阻力系數(shù)三、局部阻力系數(shù)(一一) 局部阻力系數(shù)局部阻力系數(shù) 紊流狀態(tài)局部阻力系數(shù)紊流狀態(tài)局部阻力系數(shù)一般主要取決于局部阻力物的一般主要取決于局部阻力物的形狀，而邊壁的粗糙程度為次要因素。形狀，而邊壁的粗糙程度為次要因素。 主要有以下幾種代表性狀態(tài)主要有以下幾種代表性狀態(tài)1突然擴(kuò)大；突然擴(kuò)大；2突然縮小；突然縮小；3逐漸擴(kuò)大；逐漸擴(kuò)大；4轉(zhuǎn)彎。轉(zhuǎn)彎。1 1突然擴(kuò)大突然擴(kuò)大2211211222122211QSvvSShl根據(jù)水力學(xué)根據(jù)水力學(xué)包達(dá)包達(dá)卡諾定律卡諾定律 2222222222122221QSvvSShl式中：式中： v1、v2分別為小斷面和大斷分別為小斷面和大斷面的平均流速，面的平均流速，m/s； S1、S2分別為小斷面和大分別為小斷面和大斷面的面積，斷面的面積，m； m空氣平均密度，空氣平均密度，kg/m3。2 2突然縮小突然縮小1215 . 0SS013. 013逐漸擴(kuò)大逐漸擴(kuò)大 逐漸擴(kuò)大的局部阻力比突然擴(kuò)大小得多，其能量損失可認(rèn)為由摩擦逐漸擴(kuò)大的局部阻力比突然擴(kuò)大小得多，其能量損失可認(rèn)為由摩擦損失和擴(kuò)張損失兩部分組成。損失和擴(kuò)張損失兩部分組成。 當(dāng)當(dāng)2020時(shí)，漸擴(kuò)段的局部阻力系數(shù)時(shí)，漸擴(kuò)段的局部阻力系數(shù)可用下式求算：可用下式求算