1、學(xué)習(xí)情景4 通風(fēng)阻力測定與計算,任務(wù)1 礦井通風(fēng)阻力測定,任務(wù)2 摩擦阻力產(chǎn)生原因分析,任務(wù)3 局部阻力成因及其分析,任務(wù)4 礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔,任務(wù)5 降低礦井通風(fēng)阻力的措施的制定,1、上一章內(nèi)容回顧 1)、上次課所講的主要內(nèi)容 風(fēng)流的點壓力及其相互關(guān)系、礦井通風(fēng)能量方程(空氣流動連續(xù)性方程、單位質(zhì)量流量能量方程、單位體積流量能量方程)及通風(fēng)能量（壓力）坡度線。 2)、能解決的實際問題 （1）點壓力的測定 （2）礦井通風(fēng)阻力的計算 （3）從礦井能量壓力坡度線圖形上直觀地看出空氣在流動過程中能量（壓力）沿程變化規(guī)律。 （4）風(fēng)流方向的判斷,2、本章的重點： 摩擦阻力系數(shù)、摩擦風(fēng)阻及阻力計算

2、，尼古拉茲實驗、礦井局部阻力系數(shù)、局部風(fēng)阻與阻力、礦井總風(fēng)阻與等積孔、降低礦井通風(fēng)阻力的措施。,學(xué)習(xí)情景4 通風(fēng)阻力測定與計算,通風(fēng)阻力產(chǎn)生的根本原因是風(fēng)流流動的黏性和慣性（內(nèi)因），以及井巷壁面等對風(fēng)流的阻滯、擾動作用。井巷風(fēng)流在流動過程中，克服內(nèi)部相對運動造成的機械能量損失就叫做通風(fēng)阻力。井巷通風(fēng)阻力可分為兩類：摩擦阻力(也稱為沿程阻力)和局部阻力，其中摩擦阻力是井巷通風(fēng)阻力的主要組成部分（80%左右）。,任務(wù)1 礦井通風(fēng)阻力測定,礦井通風(fēng)阻力測定的目的：檢查通風(fēng)阻力的分布是否合理，某些巷道或區(qū)段的阻力是否過大，為改善礦井通風(fēng)系統(tǒng)，減少通風(fēng)阻力，降低礦井通風(fēng)機的電耗以及均壓滅火提供依據(jù)，求出

3、礦井各類巷道的風(fēng)阻值和摩擦阻力系數(shù)值，以備通風(fēng)技術(shù)管理和通風(fēng)計算時使用。 煤礦安全規(guī)程規(guī)定：新井投產(chǎn)前應(yīng)進行1次礦井通風(fēng)阻力測定，以后每3年至少進行一次。在礦井轉(zhuǎn)入新水平生產(chǎn)或改變一翼通風(fēng)系統(tǒng)后，都必須重新進行礦井通風(fēng)阻力的測定。 通風(fēng)阻力測定方法有兩種：一為壓差計測量法，二為氣壓計測量法。,通風(fēng)阻力測定的基本內(nèi)容及要求包括3個方面： 測算井巷風(fēng)阻。 測算摩擦阻力系數(shù)。 測算通風(fēng)阻力的分布情況。 一、通風(fēng)阻力測定的方法及步驟 1、測定前的準(zhǔn)備。 摩擦阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)的測定只能用壓差計法。,測定儀表和人員的準(zhǔn)備,測定路線的選擇原則 1）主要路線是測定礦井通風(fēng)阻力時，所選定的從 入風(fēng)井口(或

4、井底車場)，經(jīng)入風(fēng)大巷、采區(qū)、回風(fēng)大 巷，回風(fēng)井至風(fēng)硐的通風(fēng)路線； 2）有并聯(lián)風(fēng)路中應(yīng)選擇風(fēng)量較大且通過回采工作面 的主風(fēng)流風(fēng)路作為測定路線。 3）選擇路線較長且包含有較多井巷類型和支護形式 的線路作為測定路線。 4）局部區(qū)段的阻力測定，則根據(jù)需要僅在該區(qū)段內(nèi) 選擇測量路線。 5）選擇沿主風(fēng)流方向且便于測定工作順利進行的線 路作為測定路線。,選擇路線后如何布置測點,在風(fēng)路的分叉點和匯合點。選在前方時，測點位置距分叉或會合點的距離不得小于巷道寬度的12倍；選在后方不得小于巷道寬度的3倍； 在并聯(lián)風(fēng)量中，只沿一條路線測量風(fēng)壓，其他各風(fēng)路只測出風(fēng)量，以便根據(jù)相同的風(fēng)壓測出巷道風(fēng)阻； 如巷道很長且漏風(fēng)

5、較大時，測點的間距應(yīng)盡量縮短，以便逐步追查漏風(fēng)情況； 測點前、后3m內(nèi)巷道應(yīng)支護良好，巷道內(nèi)無堆積物； 在局部阻力特別大的地方，應(yīng)在前后設(shè)置兩個測點進行測量； 測點應(yīng)按順序編號并標(biāo)注明顯 。,3、壓差計法測量通風(fēng)阻力,用壓差計法測定通風(fēng)阻力的方法與步驟 從測點1開始，在測點1、2兩處各設(shè)置一個皮托管，一般在測點2的下風(fēng)側(cè)68m處安設(shè)壓差計。皮托管應(yīng)設(shè)置在風(fēng)流穩(wěn)定的地點，正對風(fēng)流。壓差計兩接頭都接皮托管的“-”，對于壓差計絕對靜壓大的接“+” 。 測點1、2測完后，壓差計可以不動，進行測點2、3間的測量。依次按測點的順序進行測量，直至全路線測完為止。 測量順序也可逆風(fēng)流方向進行。,1、壓差計法

6、用壓差計法測定通風(fēng)阻力的實質(zhì)是測量風(fēng)流兩點間的勢能差和動壓差，計算出兩測點間的通風(fēng)阻力。 其中：右側(cè)的第二項為動壓差，通過測定、兩斷面的風(fēng)速、大氣壓、干濕球溫度，即可計算出它們的值。第一項和第三項之和稱為勢能差，需通過實際測定。 1）布置方式及連接方法 + -,）阻力計算 1、2斷面間巷道中空氣平均密度相等，則： 根據(jù)能量方程，則1、2巷道段的通風(fēng)阻力hR12為：,(2)注意事項 在傾斜巷道中不宜安設(shè)測點，始末兩點盡量安設(shè)在上下水平巷道內(nèi)； 開始測量前，用小氣筒將兩根膠皮管內(nèi)原有的空氣換成測定地點的空氣； 測回采面壓差時，儀器應(yīng)安置在運輸平巷或回風(fēng)平巷內(nèi)、不宜被運輸干擾的地點，膠皮管沿工作面臨

7、近有行人或通風(fēng)小眼，也可將膠皮管通過這些小眼鋪設(shè)； 測定過程中，如果壓差計出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，必須立即查明原因，排除故障，重新測定； 在主要運輸巷和主要回風(fēng)巷測定時兩側(cè)點要盡量長。,4、氣壓計法測量通風(fēng)阻力 用氣壓計測量通風(fēng)阻力，最核心的問題是如何測量測點的空氣靜壓。目前煤礦上使用最多的是礦井通風(fēng)綜合參數(shù)檢測儀。 （1）氣壓計測量通風(fēng)阻力的方法 逐點測定法（為主） 將一臺精密氣壓計留在基點作為校正大氣壓變化使用，另一臺作為精密氣壓計從基點開始測量每一點的壓力。 PPh讀h讀 當(dāng)?shù)孛娲髿鈮汉偷V井通風(fēng)狀況發(fā)生變化時，對這兩點的絕對靜壓進行校正。 PP（h讀h讀）-（ h讀h讀 ）,雙測點同時測定法 它是

8、用兩臺氣壓計（，號）同時放在1號測點定基點，然后將號儀器留在1號測點， 號儀器帶到2號測點，約定時間同時讀取兩臺儀器的讀數(shù)后，把號儀器移到3測點，號儀器留在2號測點，再同時讀數(shù)。如此循環(huán)，直至測完。,（2）礦井通風(fēng)綜合參數(shù)檢測儀井下測量步驟 將兩臺儀器同放于基點處，將電源開關(guān)撥至“通”位置，等待1520min后，按“總清”鍵，記錄基點絕對壓力值； 按“差壓”鍵，并將記憶開關(guān)撥于“記憶”位置，在將儀器的時間對準(zhǔn)； 將一臺儀器留于基點處，每隔5min記錄一次讀數(shù)； 另一臺儀器沿著測量路線逐點測定，每個測點讀數(shù)三次，逢5的倍數(shù)記錄； 測定時先測測點的相對壓力，然后測巷道斷面平均風(fēng)速和斷面尺寸，最后測

9、溫度與濕度。一一測量直至測完。,（3）注意事項 校正用的氣壓計最好放在井底車場附近； 在實際測定通風(fēng)阻力時，一般用機械風(fēng)表和濕度計測測點的平均風(fēng)速和濕度； 測定最好選在天氣晴朗、氣壓變化小和通風(fēng)狀況比較穩(wěn)定的時間內(nèi)進行。 5、測定方法的選擇（壓差計和氣壓計法的優(yōu)缺點） 用壓差計法測量通風(fēng)阻力時，只測定壓差計讀數(shù)和動壓差值，就可以測量出該段通風(fēng)阻力、不需要測算位壓、整理數(shù)據(jù)比較簡單，測量結(jié)果比較精確，一般不會返工，所以在標(biāo)定井巷風(fēng)阻和計算摩擦阻力系數(shù)時，多采用壓差計法。但這種方法收放膠皮管的工作量很大，尤其是在回采工作面、井筒內(nèi)或者行人困難的井巷及特長距離巷道，不宜采用此法。,用氣壓計法測量通風(fēng)

10、阻力，不需要收放膠皮管和靜壓管，測定簡單。由于礦井通風(fēng)綜合參數(shù)檢測儀有記憶功能，在井下用一臺就可以將阻力測量的所有參數(shù)測出，省時省力，操作簡單。但位壓很難測算，精度較差，故一般適用于無法收放膠皮管或大范圍測量礦井通風(fēng)阻力分布的場合。,二、數(shù)據(jù)處理及可靠性檢查,1、測定數(shù)據(jù)的處理 （1）井巷平均風(fēng)速的計算 V真=a+bV表 V實 = kV真 , K=1.14 S 實測巷道斷面，m2； c 常數(shù)，正常取0.4，巷中有皮帶時取0.8,（2）空氣密度計算 根據(jù)各測點的大氣參數(shù)和干、濕溫度值，查表在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下不同溫度時的飽和水蒸氣量、飽和水蒸氣壓力表，得到各測點的飽和水蒸氣的壓力P飽，再查表由風(fēng)扇濕度

11、計讀數(shù)值查相對濕度得到各測點的相對濕度值后，代入密度計算公式測出各點的密度值。（精確到小數(shù)點后3位）。 各測點的動壓直接用測點的密度值計算，計算位壓差是應(yīng)用兩側(cè)點的密度平均值。,（3）風(fēng)量Q的計算 相鄰兩測點風(fēng)量相差不大或者是均勻漏風(fēng)的情況下，兩側(cè)點的平均風(fēng)量為他們的平均值。 相鄰兩側(cè)點間如有較大集中漏風(fēng)和風(fēng)流的分叉、混合時，只能在其前后分別計算平均風(fēng)量。 在進行風(fēng)量平衡時，所有風(fēng)量都要換算成礦井空氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的風(fēng)量。,（4）通風(fēng)阻力h阻計算 用壓差計法時相鄰兩側(cè)點的阻力計算按式： h阻=KL+ h動 用氣壓計法計算通風(fēng)阻力 h阻1-2=（h讀1-h讀2）-（ h讀1-h讀2 ）+ h位+ h

12、動 （5）通風(fēng)系統(tǒng)總阻力h總的計算 h總= h阻1-2 + h阻2-3 + h阻3-4 + h阻n-n+1 （6）測點的相對總壓能h總i計算 h總i = h靜i + h位i + h動i,2、測定結(jié)果可靠性檢查 測點資料匯總以后，應(yīng)對全系統(tǒng)或個別地段測定結(jié)果進行檢查校驗。 （1）風(fēng)量的校驗 換算成標(biāo)準(zhǔn)礦井空氣狀態(tài)下的風(fēng)量，根據(jù)“在密度不變的情況下，流進匯總點或閉合風(fēng)路的風(fēng)量，等于流出匯總點或閉合風(fēng)路的風(fēng)量”的原則進行風(fēng)量比較，其誤差不能超過所用風(fēng)表的允許誤差值。如果誤差過大，則應(yīng)分析查明原因，必要時進行局部或全部重新測定。 （2）通風(fēng)阻力的校驗 根據(jù)閉合風(fēng)路中，每一條風(fēng)路的通風(fēng)阻力累計值相等的原

13、則校驗，相差不應(yīng)超過5%。 測量全礦井的總阻力時最好利用通風(fēng)機房內(nèi)的水柱計讀數(shù)校驗。通過壓差計的讀數(shù)及測定風(fēng)機出風(fēng)口的動壓和自然風(fēng)壓，計算出全礦井的通風(fēng)阻力，在與累計的總阻力相比較，誤差不應(yīng)超過5%。,三、礦井通風(fēng)阻力測定報告的編寫,為日后礦井通風(fēng)管理，通風(fēng)系統(tǒng)改造、礦井通風(fēng)自動化、通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計和均壓調(diào)節(jié)控制火災(zāi)提供可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)。 礦井通風(fēng)阻力測定報告的編寫內(nèi)容主要有： 1、礦井概況 主要介紹礦井煤層賦存狀況，井田開拓、采煤方法、回采工藝、各井巷的特征參數(shù)、支護形式及井巷標(biāo)高、礦井生產(chǎn)系統(tǒng)等，并附有全礦井生產(chǎn)系統(tǒng)圖。 2、通風(fēng)安全概況 主要介紹礦井瓦斯的涌出量，煤層自然發(fā)火傾向性，煤塵爆炸指

14、數(shù)，水文地質(zhì)情況等安全基礎(chǔ)資料。各主要用風(fēng)地點的風(fēng)量和質(zhì)量，礦井總進風(fēng)量和總回風(fēng)量，通風(fēng)機工況，通風(fēng)機房壓差計讀數(shù)。礦井通風(fēng)方式、通風(fēng)方法、通風(fēng)網(wǎng)路以及通風(fēng)構(gòu)筑物的數(shù)量和位置，全礦井火區(qū)的數(shù)量和位置以及礦井通風(fēng)系統(tǒng)，并附有礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖。,3、測量計劃和步驟 、測定方法 根據(jù)測量目的選擇的測量方法，并附有測點原理布置圖。 、儀器準(zhǔn)備 以表格的形式列出儀器的數(shù)量、型號、使用狀態(tài)，并將儀器編號與使用人員對應(yīng)一致。 、人員組織和任務(wù)分配 主要分測風(fēng)組、測壓組、測斷面尺寸組、數(shù)據(jù)記錄組、通訊聯(lián)絡(luò)組和安全指揮組。每個測定小組必須由上述人員56人 組成。要附有任務(wù)分配表、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表格。 、測點

15、線路的選擇 在通風(fēng)系統(tǒng)圖上標(biāo)明所有測量地段、路線、測點，并且要依次編號，注明測定路線上的局部通風(fēng)機、調(diào)節(jié)風(fēng)門、風(fēng)橋和其它障礙物。具體要求參照通風(fēng)阻力測定方法。 、井下測量 根據(jù)測量的目的和測量方法，參照通風(fēng)阻力測量步驟，沿著測量路線，簡要說明測量過程和臨時修改的測點原因。,4、資料匯總與計算 計算的數(shù)據(jù)包括每一個測點的密度、風(fēng)速、斷面積、風(fēng)量、動壓、位壓、靜壓、相對壓力、兩測點的通風(fēng)阻力、最大阻力路線上的總阻力、井巷風(fēng)阻、摩擦阻力系數(shù)等，并要有具體的計算過程，并將結(jié)果繪制成表。 5、誤差分析 、通風(fēng)機工況變化誤差分析 、測量儀器和測量技術(shù)誤差分析。 、測點布置合理性（主要分析小阻力段在風(fēng)流變化

16、地段）誤差分析。 、井巷標(biāo)高和斷面計算時的誤差分析。,6、繪制壓力坡度線圖和壓能圖 7、測定結(jié)果分析 衡量礦井通風(fēng)管理水平； 分析礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題，提出改進意見； 均壓調(diào)節(jié)火區(qū)效果分析； 主要通風(fēng)機的安全運行分析。,任務(wù)2 摩擦阻力產(chǎn)生原因分析,一、摩擦阻力 風(fēng)流在井巷中作沿程流動時，由于流體層間的摩擦和流體與井巷壁面之間的摩擦所形成的阻力稱為摩擦阻力(也叫沿程阻力)。 由流體力學(xué)可知，無論層流還是紊流，以風(fēng)流壓能損失來反映的摩擦阻力可用下式(達西定律)來計算： Pa （非嚴(yán)格理論式） 無因次系數(shù)，即沿程阻力系數(shù)，通過實驗求得。 d 圓形風(fēng)管直徑，非圓形管用當(dāng)量直徑。,1尼古拉茲實驗 實

17、際流體在流動過程中，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)Re來衡量；另一方面（外因）是固體壁面對流體流動的阻礙作用，故沿程能量損失又與管道長度、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值來反映。 19321933年間，尼古拉茲把經(jīng)過篩分、粒徑為的砂粒均勻粘貼于管壁。砂粒的直徑與管道半徑r的比值/r 稱為相對糙度。以水作為流動介質(zhì)、對相對糙度分別為1/15、1/30.6、1/60、1/126、1/256、1/507六種不同的管道進行試驗研究。對實驗數(shù)據(jù)進行分析整理，在對數(shù)坐標(biāo)紙上畫出與Re的關(guān)系曲線，如下圖所示。,區(qū)層流區(qū)。當(dāng)Re2320(即lgRe3.

18、36)時，不論管道粗糙度如何，其實驗結(jié)果都集中分布于直線上。這表明與相對糙度/r無關(guān)，只與Re有關(guān)，且=64/Re， 隨Re增大而減小。與相對粗糙度無關(guān)。,結(jié)論分析：,I區(qū),區(qū)水力光滑區(qū)。 在此區(qū)段內(nèi)，管內(nèi)流動雖然都已處于紊流狀態(tài)(Re4000)，但在一定的雷諾數(shù)下，其實驗點均集中在直線上，表明與仍然無關(guān)，而只與Re有關(guān)。隨著Re的增大，相對糙度大的管道，實驗點在較低Re時就偏離直線，而相對糙度小的管道要在Re較大時才偏離直線。,區(qū)臨界區(qū) 2320Re4000(即3.36lgRe3.6)，在此區(qū)間內(nèi)，不同相對糙度的管內(nèi)流體的流態(tài)由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鳌Ｋ械膶嶒烖c幾乎都集中在線段上。隨Re增大而增大

19、，與相對糙度無明顯關(guān)系。,區(qū)水力粗糙區(qū)。在該區(qū)段，Re值較大，管內(nèi)液流的層流邊層已變得極薄，有，砂粒凸起高度幾乎全暴露在紊流核心中，故Re對值的影響極小，略去不計，相對糙度成為的唯一影響因素。故在該區(qū)段，與Re無關(guān)，而只與相對糙度有關(guān)。,區(qū)紊流過渡區(qū)，即圖中所示區(qū)段。在這個區(qū)段內(nèi)，各種不同相對糙度的實驗點各自分散呈一波狀曲線，值既與Re有關(guān)，也與/r有關(guān)。,2層流摩擦阻力 當(dāng)流體在圓形管道中作層流流動時，從理論上可以導(dǎo)出摩擦阻力計算式： = 層流摩擦阻力和平均流速和風(fēng)量的一次方成正比。 3、紊流摩擦阻力 對于紊流運動，=f (Re，/r)，關(guān)系比較復(fù)雜。用當(dāng)量直徑Re=4S/U代替d，代入阻力

20、通式，則得到紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計算式：,二、摩擦阻力系數(shù)與摩擦風(fēng)阻 1摩擦阻力系數(shù) 對上式， 令： 稱為摩擦阻力系數(shù)，單位為 kg/m3 或 N.s2/m4。 則得到紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計算式寫為：,巷道摩擦阻力系數(shù)計算方法,（1）通過大量實驗和實測所得的、在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（。=1.2kg/m3）下的井巷的摩擦阻力系數(shù)，即所謂標(biāo)準(zhǔn)值。值，見附錄1。當(dāng)井巷中空氣密度1.2kg/m3時，其值應(yīng)進行修正：,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,6,8,10,12,14,16,18,v=6m/s; Re=146000,v=14m/s;Re=340000,對于木棚子

21、，工字鋼，U形鋼和混凝土棚等支護巷道，其粗糙度用縱口徑來表示。,（2） 對于實測巷道的摩擦阻力系數(shù)由下式計算,2摩擦風(fēng)阻Rf 對于已給定的井巷，L、U、S 都為已知數(shù)，故可把上式中的、L、U、S 歸結(jié)為一個參數(shù)Rf： Rf 稱為巷道的摩擦風(fēng)阻，其單位為：kg/m7 或 N.s2/m8。 Rff ( ,S,U,L) 。在正常條件下當(dāng)某一段井巷中的空氣密度一般變化不大時，可將R f 看作是反映井巷幾何特征的參數(shù)，它反映了井巷通風(fēng)的難易程度。 則得到紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計算式寫為： 此式就是完全紊流下的摩擦阻力定律。 三、井巷摩擦阻力計算方法 新建礦井：查表得0 Rf hf 生產(chǎn)礦井：hf Rf

22、 0,例 某設(shè)計巷道為梯形斷面，S=8m2，L=1000m，采用工字鋼棚支護，金屬梁截面高度d0=14cm，縱口徑=5，計劃通過風(fēng)量Q=1200m3/min，預(yù)計巷道中空氣密度=1.25kg/m3，求該段巷道的摩擦阻力。 解 根據(jù)所給的d0、S值，由附錄5附表5-4查得: 0 =284.21040.88=0.025Ns2/m4 斷面校正系數(shù) 則：巷道實際摩擦阻力系數(shù) Ns2m4 巷道摩擦風(fēng)阻 巷道摩擦阻力,作業(yè)： 1、簡述摩擦阻力產(chǎn)生的原因。 2、已知某主要運輸巷道長1000m，用無底梁木支架支護，摩擦阻力系數(shù)為0.0147Ns2/m4,巷道靜斷面S為5m2，周界長U為9.3m，巷道中通過的風(fēng)

23、量Q=30 m3s，試求該段巷道的摩擦風(fēng)阻和摩擦阻力。,任務(wù)3 局部阻力成因及其分析 在風(fēng)流運動過程中，由于邊壁條件的變化，風(fēng)流在局部地區(qū)受到局部阻力物（如巷道斷面的突然變化、各種拐彎，風(fēng)流分岔或匯合，斷面堵塞等）的影響，引起風(fēng)流流速大小、方向和分布的突然變化，導(dǎo)致風(fēng)流本身產(chǎn)生很大的沖擊，形成極為紊亂的渦流，造成風(fēng)流能量損失。這種均勻穩(wěn)定風(fēng)流經(jīng)過某些局部地點造成風(fēng)流的能量損失，這種阻力稱為局部阻力。 一、局部阻力及其計算 和摩擦阻力類似，局部阻力hl一般也用動壓的倍數(shù)來表示： 式中：局部阻力系數(shù)，無因次。 計算局部阻力，關(guān)鍵是局部阻力系數(shù)確定，因v=Q/S,當(dāng)確定后，便可用,幾種常見的局部阻力

24、產(chǎn)生的類型： 、斷面突變 紊流通過突變部分時，由于慣性作用，出現(xiàn)主流與邊壁脫離的現(xiàn)象，在主流與邊壁之間形成渦漩區(qū)，從而增加能量損失。 、漸變 漸擴段主要是由于沿流動方向出現(xiàn)減速增壓現(xiàn)象，在邊壁附近產(chǎn)生渦漩。因為 V hv p ，壓差的作用方向與流動方向相反，使邊壁附近，流速本來就小，趨于0, 在這些地方主流與邊壁面脫離，出現(xiàn)與主流相反的流動，形成渦漩。,、轉(zhuǎn)彎處 流體質(zhì)點在轉(zhuǎn)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。 局部阻力的產(chǎn)生主要是與渦漩區(qū)有關(guān)，渦漩區(qū)愈大，能量損失愈多，局部阻力愈大。,二、局部阻力系數(shù)和局部風(fēng)阻 (一) 局部阻力系數(shù) 紊流局部阻力系數(shù)一般主要取決于局部阻力物的形

25、狀，而邊壁的粗糙程度為次要因素。詳見附錄2,(二) 局部風(fēng)阻 在局部阻力計算式中， 令 則有： 式中Rl稱為局部風(fēng)阻，其單位為N.s2/m8或kg/m7。 此式表明，在紊流條件下局部阻力也與風(fēng)量的平方成正比。,某水平巷道用皮托管和壓差計測得1-2及1-3之間的阻力分別為295Pa和440Pa，巷道的斷面面積均等于6，周長為10m，通過的風(fēng)量為40ms，求巷道的摩擦阻力系數(shù)及拐彎處得局部阻力系數(shù)。,任務(wù)4 礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔 一、井巷阻力特性 在紊流條件下，摩擦阻力和局部阻力均與風(fēng)量的平方成正比。故可寫成一般形式：hRQ2 = （R摩+R局）Q2 Pa 。 對于特定井巷，R為定值。用縱坐標(biāo)表

26、示通風(fēng)阻力(或壓力)，橫坐標(biāo)表示通過風(fēng)量，當(dāng)風(fēng)阻為R時，則每一風(fēng)量Qi值，便有一阻力hi值與之對應(yīng)，根據(jù)坐標(biāo)點（Qi,hi）即可畫出一條拋物線。這條曲線就叫該井巷的阻力特性曲線。井巷風(fēng)阻R越大，曲線越陡。,二、礦井總風(fēng)阻 從入風(fēng)井口到主要通風(fēng)機入口，把順序連接的各段井巷的通風(fēng)阻力累加起來，就得到礦井通風(fēng)總阻力hRm，這就是井巷通風(fēng)阻力的疊加原則。已知礦井通風(fēng)總阻力hRm和礦井總風(fēng)量Q，即可求得礦井總風(fēng)阻： N.s2/m8 Rm是反映礦井通風(fēng)難易程度的一個指標(biāo)。Rm越大，礦井通風(fēng)越困難； 三、礦井等積孔 用礦井總風(fēng)阻表示礦井通風(fēng)難易程度，不夠形象，且單位復(fù)雜。 我國常用礦井等積孔作為衡量礦井通風(fēng)

27、難易程度的指標(biāo)。 假定在無限空間有一薄壁，在薄壁上開一面積為 A(m2)的孔口，當(dāng)孔口通過的風(fēng)量等于礦井風(fēng)量， 且孔口兩側(cè)的風(fēng)壓差等于礦井通風(fēng)阻力時，則 孔口面積A稱為該礦井的等積孔。,設(shè)當(dāng)空氣自左向右流經(jīng)此孔時，無阻力，無能量損失，并設(shè)當(dāng)空氣從此孔流出后，在其流線斷面最小處(虛線位置)的流速為V2 (m/s)，則這個理想孔左、右兩側(cè)的靜壓差可全部變?yōu)樗賶?靜壓能全部轉(zhuǎn)化為動能)，由此可得： 風(fēng)流收縮處斷面面積A2與孔口面積A之比稱為收縮系數(shù)，由水力學(xué)可知，一般=0.65，故A2=0.65A。則v2Q/A2=Q/0.65A，代入上式后并整理得： 取=1.2kg/m3，則： 因Rm=hm2，故有

28、 由此可見，A是Rm的函數(shù)，故可以表示礦井通風(fēng)的難易程度。表3-4-1。,礦井等積孔的計算：,A2,表3-4-1 礦井通風(fēng)難易程度分級,礦井等積孔分級標(biāo)準(zhǔn)： 我國按等積孔大小確定礦井通風(fēng)難易程度的標(biāo)準(zhǔn)為：A1m2，通風(fēng)困難；A2m2，通風(fēng)容易。,例題3-7某礦井為中央式通風(fēng)系統(tǒng)，測得礦井通風(fēng)總阻力hRm=2800Pa，礦井總風(fēng)量Q=70m3/s，求礦井總風(fēng)阻Rm和等積孔A，評價其通風(fēng)難易程度。 解 對照表3-4-1可知，該礦通風(fēng)難易程度屬中等。 1、對于多風(fēng)機工作的礦井，應(yīng)根據(jù)各主要通風(fēng)機工作系統(tǒng)的通風(fēng)阻力和風(fēng)量，分別計算各主要通風(fēng)機所擔(dān)負(fù)系統(tǒng)的等積孔，進行分析評價。 2、必須指出，表3-4-

29、1所列衡量礦井通風(fēng)難易程度的等積孔值，是1873年繆爾格(Murgue)根據(jù)當(dāng)時的生產(chǎn)情況提出的，一直沿用至今。由于現(xiàn)代的礦井規(guī)模、開采方法、機械化程度和通風(fēng)機能力等較以前已有很大的發(fā)展和提高，表中的數(shù)據(jù)對小型礦井還有一定的參考價值，對大型礦井或多風(fēng)機通風(fēng)系統(tǒng)的礦井，衡量通風(fēng)難易程度的指標(biāo)還有待研究。,對于多臺通風(fēng)機工作的礦井的等積孔的計算 根據(jù)全礦井總功率等于各臺主要通風(fēng)機工作系統(tǒng)功率之和的原理計算出總阻力，而總風(fēng)量等于各臺主要通風(fēng)機風(fēng)路上的風(fēng)量之和。即有：,一般來說，如果礦井等積孔較大，風(fēng)量足夠，漏風(fēng)不大，而且礦井調(diào)風(fēng)比較容易，應(yīng)屬通風(fēng)容易礦井。 雖然礦井等積孔較大，如果礦井調(diào)風(fēng)困難，應(yīng)屬

30、通風(fēng)困難礦井。 雖然礦井等積孔較小，若主要通風(fēng)機能力大、礦井供風(fēng)量足，且調(diào)風(fēng)容易，也屬通風(fēng)容易礦井。 對調(diào)風(fēng)難易狀況相同的礦井，一般來講，礦井等積孔大的礦井比等積孔小的礦井通風(fēng)容易。 對等積孔接近的不同礦井，一般來講，調(diào)風(fēng)容易的礦井比調(diào)風(fēng)困難的礦井通風(fēng)容易。,礦井通風(fēng)容易困難狀況判斷：,第五節(jié) 降低礦井通風(fēng)阻力措施 降低礦井通風(fēng)阻力，對保證礦井安全生產(chǎn)和提高經(jīng)濟效益具有重要意義。 一、降低井巷摩擦阻力措施 井巷通風(fēng)阻力是引起風(fēng)壓損失的主要根源，因此降低井巷通風(fēng)阻力，特別是降低摩擦阻力,就能用較少的風(fēng)壓消耗而通過較多的風(fēng)量。 根據(jù)hf(LU/S3) Q2的關(guān)系式可以看出，保證一定風(fēng)量，降低摩擦阻力的方法就是降低摩擦風(fēng)阻，根據(jù)影響Rf的各因素，降低摩擦阻力的主要措施有：,1）降低R與成正比，而主要決定于巷道粗糙度，因此降低，就應(yīng)盡量使巷道光滑。當(dāng)采用棚子支護巷道時，要很好地剎幫背頂，在無支護的巷道，要注意盡可能把頂?shù)装寮皟蓭托拚茫粚τ诰碌闹饕锏?，采用料石或混凝土砌璇，特別是采用錨桿支護技術(shù)時，更能有效地使系數(shù)減小。 2）擴大巷道斷面S因R與S成反比，所以擴大巷道斷面有時成為降低摩擦阻力的主要措施。由于摩擦阻力又與風(fēng)量的平方成正比，因此在采用這種措施時，應(yīng)抓主要矛盾，即首先應(yīng)考慮風(fēng)量大、斷面小的總回風(fēng)道