3情境-通风压力测定与分析PPT课件下载推荐.ppt

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（2）相对压力：

以与测点同标高的当地大气压力（p0）为测算基准（零点）测得的压力称相对压力，用h表示，其数值表示某一空间或容器中的压力高于或低于当地同标高大气压力的数值。

可见，当绝对压力不变时，相对压力的数值随大气压力的变化而变化。

对于矿井空气来说，井巷中空气的相对压力h就是其绝对压力p与当地当时同标高的地面大气压力p0的差值，即：

（3-1）当井巷空气的绝对压力一定时，相对压力随大气压力的变化而变化。

3.1.2空气的重力位能从地面上把一质量为M千克的物体提高Z米，就要对物体克服重力作功MgZ（Nm）,物体因而获得了MgZ（Nm）的重力位能，简称位能，用符号Ep0表示。

即：

（3-2）,1、2断面间单位体积空气的位能差Ep0，12为:

Nm/m3（3-3）,1、2断面间空气柱的平均密度，kg/m3；

1、2断面间垂高差，m。

在深井条件下的关系式不易准确求得，在实际测算时，从1到2布置多个测点，测出各点空气密度，然后根据测点间高差加权平均求得该空气柱的平均密度，则上式可简化为（3-5）,3.1.3势能和势压某点空气的压能（静压）与位能之各，称之为势能或势压，还有把位能称作为位压。

用E表示空气每立方米具有的机械能，用P表示其压能，用Ep0表示其位能，当空气静止时，机械能为压能和位能之和，即（3-6）,位能具本如下特点：

（1）位能是相对某一基准面而具有的能量，它随所选基准面的变化而变化。

但位能差为定值。

（2）位能是一种潜在的能量，它在本处对外无力的效应，即不呈现压力，故不能象静压那样用仪表进行直接测量。

（3）.位能和静压可以相互转化，在进行能量转化时遵循能量守恒定律。

3.2风流的能量与压力3.2.1动能与动压当空气流动时，除了位能和静压能外，还有空气定向运动的动能，用Ev表示，其单位J/m3；

其动能所转化显现的压力叫动压或称速压，用符号hv表示，其单位Pa。

设某点i处空气密度为ikg/m3，其定向运动的流速（即风速）为vim/s，则1m3空气所具的动能为EviJ/m3（3-9）它呈现为动压（或称速压）PviPa（3-10）,3.2.2风流中某点的能量风流中某点总能量包括机械能和内能，内能是风流中以热的形式存在的一种能量。

流动中的每立方米空气所具有的机械能E为压能P、动能Evi、位能Ep0之和，即：

Nm/m3或J/m3（3-11）该点的总能量E总为：

（3-12）式中：

u为风流中该点的内能，Nm/m3或J/m3。

3.2.3全压、势压及总压力在矿井通风中为使用方便，通常把井巷风流中某断面（或某点）的静压与动压之和称为全压；

将静压与位压之和称为势压；

将静压、动压、和位压之和称为总压力。

3.3风流点压力的测量3.3.1测定压力仪器仪表1）测定绝对静压的仪器

（1）水银气压计水银气压计不便携带，只能用于地面固定点测定大气压力。

一般固定在实验室、通风机房或硐室的墙上，用来观察大气压或校正其它气压计。

（2）普通空盒气压计气压计便于携带，但测定精度低，一般只用来测算空气密度，很少用于阻力测定。

仪器传感器有滞后现象，需在测压地点放置一定时间后才能读得可靠数值。

据经验，从一地点移到另一地点，若两地压差为2040mmHg，则需放置约20min。

（3）精密数字气压计,图3.4M279340型精密数字气压计,精密数字气压计是近年来国内外研制的一种测压仪器，可用来测绝对静压，也可以测绝对静压差，适用于井下通风阻力和压能测量。

2）测定绝对静压差的仪器,图3.5恒温压差计,将仪器放在某测点，测点绝对静压P大于P0时，液面下降；

小于P0时，则液面上升。

仪器通过予先校正，找出绝对静压变化值与液面高度变化值的关系（即仪器校正系数），以后由液面高度变化值就可求出测点绝对压力变化值。

图3.6皮托管,3）测定压力差和相对压力的仪器,矿井通风中常用皮托管作为测压管，其构造如图3.6所示。

尖端孔口a与标差（+）号的接头相通，侧壁小孔b与标有（）号的接头相通。

3.3.2压力测定1）绝对压力直接测量读数。

（大气压力测量

（1）使用水银气压计测定大气压力

（2）使用空盒气压计测定大气压力（3）使用数字式气压计测定大气压力,U型倾斜压差计,3.3.3压差计使用有U形垂直压差计和U形倾斜压差计两种，构造如图所示。

单管倾斜压差计,3）单管倾斜压差计,图3.8YYT-200B型倾斜单管压差计1、大容器；

2、测压管；

3、控制阀；

4、调整器；

5、充液口；

6、支架,YYT-200B型单管压差计最大测量值为2000Pa（200mmH2O），最小分刻度为2Pa，误差不超过最大读数的1.0%。

补偿式微压计,4）补偿式微压计,矿井通风参数检测仪,3、矿井通风综合参数检测仪,

（二）风流点压力的测量及压力关系1、风流点压力,2、绝对压力的测量及其相互关系1）绝对静压P静的测定井巷风流中某点的绝对静压一般用空盒气压计、精密气压计或矿井通风综合参数测定仪测定。

2）动压h动的测定有两种方法：

（1）在通风井巷中，一般用风表测出该点的风速，利用式（2-9）计算动压。

（2）在通风管道中，可利用皮托管和压差计直接测出该点的动压。

如图所示。

3.3.4静压测量,图3.11压入式通风,图3.12抽出式通风,3）绝对全压的测定测出某点的绝对静压P静和动压h动之后，用下式计算该点的绝对全压P全：

不论抽出式通风还是压入式通风，某一点的绝对全压等于绝对静压与动压的代数和。

因动压为正值，所以绝对全压大于绝对静压。

P全P静h动,图3.13风流点压力测量,3.3.5相对全压、动压测量,测定连接如图3.13。

3、相对压力的测量及其相互关系风流中某点的相对压力常用皮托管和压差计测定，其布置方法如图所示。

左图为压入式通风，右图为抽出式通风。

1）压入式通风中相对压力的测量及相互关系相对静压：

h静P静P0相对全压：

h全P全P0动压：

h动P全P静相对全压：

h全P全P0（P静h动）P0（P静P0）h动h静h动,结论：

就相对压力而言，压入式通风风流中某点的相对全压等于相对静压与动压的代数和。

2）抽出式通风中相对压力的测量及相互关系h静P0P静或-h静P静P0h全P0P全或-h全P全P0h动P全P静h全P0P全P0（P静h动）（P0P静）h动h静h动,结论：

就相对压力而言，抽出式通风风流中某点的相对全压等于相对静压减去动压。

例1、在压入式通风风筒中，测得风流中某点的相对静压h静1200Pa，动压h动100Pa，风筒外与该点同标高的大气压力P098000Pa，求该点的P静、h全、P全分别是多少？

解：

（1）P静P0h静98000120096800Pa

（2）h全h静h动12001001100Pa（3）P全P0h全98000110096900Pa或P全P静h动9680010096900Pa,习题,1、井下某地点有两道单扇风门，测得每道风门内外压差为800Pa，风门门扇的尺寸高为1.5m，宽为0.8m，门扇把手距门轴0.7m，问至少用多大的力才能把门扇拉开？

2、测得某回风巷的温度为20，相对湿度为90%，绝对静压为102500Pa，求该回风巷空气的密度和比容。

3、用皮托管和压差计测得通风管道内某点的相对静压h静250Pa，相对全压h全200Pa。

已知管道内的空气密度1.22kg/m3，试判断管道内的通风方式并求出该点的风速。

4、在压入式通风管道中，测得某点的相对静压h静550Pa，动压h动100Pa，管道外同标高的绝对压力P098200Pa。

求该点的相对全压和绝对全压。

5、两个不同的管道通风系统如图a、b所示，试判断它们的通风方式，区别各压差计的压力种类并填涂液面高差和读数,矿井主通风机房内水柱计的安装和作用通过矿井通风阻力与主通风机风硐断面相对压力之间的关系式可以看出，矿井通风总阻力可以通过测定风硐断面的相对压力和自然风压值计算出来。

实际上，矿井风硐断面的动压值不大，变化也较小；

自然风压值随季节而变化，一般也不大，因此，只要用压差计测出风硐断面的相对静压值，就能近似了解到矿井通风总阻力的大小。

测量风硐断面的相对压力时，压差计的安装按取压方法不同有两种，即壁面取压法和环形管取压法。

如图4-4所示。

任务2矿井主通风机房内静压水柱计使用,3.5矿井主通风机房静压水柱计安设,图3.15负压水柱计安装示意图,注：

1、静压管要紧贴井壁并尽量靠近风机吸口，接头焊接严密不漏；

2、静压测孔均匀布置8个，不得留有毛刺，并垂直于风流；

3、测管接头对称布置两个，外接橡皮软管压力计。

3.5.1壁面取压法所谓壁面取压法就是在风硐内壁上开静压孔，用金属管和胶皮管把压力传输到风硐外并连接到主通风机房内的压差计上。

为了减少误差，一般把各测点用三通和胶皮管并联起来。

图3.15壁面取压法负压水柱计安装示意图,3.5.2环形管取压法,图3.16环形管取压法负压水柱计安装示意图,如图3.16所示，将一个外径为4mm6mm的铜管5做成圆形，在管上等距离钻8个垂直于风流方向的小眼，眼径1mm2mm，将圆形铜管固定在风硐断面四周上，再用一根铜管与其相通并穿出硐壁，用胶皮管4连接到主通风机房内的压差计上。

水柱计的两个液面一般是稳定的或有微小的波动。

1、若水柱计液面高差突然增大，可能是主要通风巷道发生冒顶或其它堵塞事故，增大了通风阻力；

2、如果液面高差突然变小，可能是控制通风系统的主要风门被打开，或发生了其它风流短路事故，通风阻力变小。

3、如果通风机的传动皮带打滑，使通风机的转数忽高忽低，电源不稳定时也会引起水柱计读数波动。

只要测点位置选择合理，通过水柱计可以反映出矿井通风系统的正常状况。

因此，在主通风机房内设置压差计，是通风管理中不可缺少的监测手段。

矿井主通风机房内水柱计的作用,3矿井通风中的能量方程及其应用,3.7空气流动连续性方程3.7.1空气流动连续性方程,图3.16,根据质量守恒定律，对于流动参数不随时间变化的稳定流，流入某空间的流体质量必然等于流出其空间的流体质量。

矿井通风中，空气在井巷中的流动可以看作是稳定流，同样满足质量守恒定律。

M1M2，kg/s或1v1S12v2S2对于不可压缩流体，即12，则有v1S1v2S2,3.7.2可压缩流体的能量方程,1）单位质量（1kg）流量的能量方程,能量分析：

任一断面风流总机械能：

压能动能位能任一断面风流总能量：

压能动能位能内能。

二、矿井通风中应用的能量方程能量方程是用能量守恒定律描述风流沿程流动的能量转换和守恒规律的数学表达式。

矿井通风中应用的能量方程则表达了空气的静压能、动能和位能在井巷流动过程中的变化规律，是能量守恒和转化定律在矿井通风中的应用。

或,从能量观点来说，它表示单位体积风流流经井巷时的能量损失等于第一断面上的总机械能（静压能、动能和位能）与第二断面上的总机械能之差。

从压力观点上来说，它表示风流流经井巷的通风阻力等于风流在第一断面上的总压力与第二断面上的总压力之差。

1、动压中的1、2分别取1、2断面风流的空气密度。

2、位压中的1、2视基准面的选取情况按下述方法计算：

（1）当1、2断面位于矿井最低水平的同一侧