2-4试述能量方程中各项的物理意义。
2-5分别叙述在单位质量和单位体积流体能量方程中,风流的状态变化过程是怎样反映的?
单位质量能量方程表示单位质量的流体在通过1,2两端面的过程中,因克服阻力而消耗的机械功,故通过机械功的变化反应风流状态变化过程
单位体积流体能量方程是风流在起末两断面的压能差,位能差和动能差之和,即风流在起末两断面上的总能量之差,可通过总能量的变化来反映风流状态变化。
3-1解释层流、紊流的概念,并介绍判别流体的流动状态的方法。
层流是指流体各层的质点互不混合,质点流动的轨迹为直线或有规则的平滑曲线,并与管道轴线方向基本平行
紊流是指流体的质点强烈相互混合,质点的流动轨迹极不规则,除了沿流动总方向发生位移外,还有垂直于流动方向的位移,且在流体内部存在着时而产生,时而消失的涡旋
判别方法:
对于圆形巷道,雷诺数Re=Vd/v
对于非圆形巷道,风流雷诺数Re=4VS/vU
当Re≤2300时,层流;当Re>100000时,紊流
3-2通风阻力和风压损失在概念上是否相同?
它们之间有什么关系?
不相同;通风阻力的大小等于风压损失量;
通风阻力分为摩擦阻力和局部阻力两类,它们与风流的流动状态有关;
风压损失指风流的静压、动压、位压损失之和
3-3通风阻力有几种形式?
产生阻力的物理原因是什么?
两种形式:
①摩擦阻力是风流在井巷中作均匀流动时,沿程受到井巷固定壁面的限制,引起内外摩擦因而产生阻力;②局部阻力是风流再井巷的局部地点,由于速度或方向突然发生变化,导致风流本身产生剧烈冲击,形成极为紊乱的涡流,因而在该局部地点产生一种附加的阻力
3-4通风阻力与井巷风阻有什么不同?
通风阻力是风流在巷道中流动所产生的局部阻力和摩擦阻力,而井巷风阻是反映井巷特征的物理量,它只受l、u、s和a的影响,二者的关系为:
3-6降低通风阻力有什么意义?
降低摩擦阻力和局部阻力可以采用的措施有哪些?
降低矿井通风阻力,对管理自然发火和瓦斯,减少通风电费方面都有重要意义
降低摩擦阻力的措施:
降低局部阻力损失的措施:
在巷道内尽可能避免巷道断面的突然扩大或突然缩小,尽可能避免转90度的弯,在拐弯处的内侧或外侧要做成斜面或圆弧形,拐弯的弯曲半径尽可能加大,还可以设置导风板等。
4-1自然风压是怎样产生的?
进、排风井井口标高相同的井巷系统内是否会产生自然风压?
由于空气进入井下后必与各种热源进行热交换,致使井下各段空气密度不断发生变化,造成进风和回风两侧空气柱的重力不平衡,因而产生能量差,推动风流沿井巷流动,形成自然风压会产生自然风压,因为进排风井内密度不同致使两端空气柱重量不同
4-2影响自然风压大小和方向的主要因素是什么?
能否用人为的方法产生或增加自然风压?
主要因素:
矿井进风和出风两侧空气柱的高度和平均密度
可以,如把回风井井口安置在高处,把进风井井口或平峒口安置在低处;在回风井口修建风塔;多掘和高地表相同的回风井;在回风井和风塔内安装暖气管道等
4-3什么叫通风机的工况点?
通风机工况点就是通风机实际工作点
4-4试述通风机串联或并联工作的目的及适用条件。
通风机串联的目的是增加风压,保持风量不变;适用于风网阻力较大的情况;
通风机并联的目的是保持风压不变,提高风量;适用于风网阻力较小的情况
4-5描述主要通风机特性主要参数有哪些?
物理意义是什么?
风压:
是风流在起点终点间的能量差,是矿井通风的动力
风量:
是单位的时间内通过某断面上的风的容积
功率:
输入功率(单位时间内输给通风机的电能)
输出功率(单位时间内通风机把电能转化为风流压能的大小)
效率:
通风机输出功率与输入功率之比,反映了通风机的实际工作质量
4-6轴流式通风机和离心式通风机的风压和功率特性曲线各有什么特点?
在启动时应注意什么问题?
离心式通风机风压随着风量的增加而增加,而下降较慢,使功率随风量的增加而增加,即矿用离心式通风机的个体功率特性曲线是逐渐上升的,在启动通风机时,为避免启动电流过大而烧毁电机,离心式通风机应关闭闸门在风量最小时启动,启动后再打开闸门;
轴流式通风机风压特性曲线和功率特性曲线都是先减小后增大,最后又减小,在特性曲线的实用阶段,风压随风量的增加而较大地下降,使功率随着风量的增加而减少,即轴流式通风机的个体功率特性曲线的实用段是逐渐下降的,在启动通风机时,应打开闸门在风量最大时启动
4-7主要通风机附属装置各有什么作用?
设计和施工时应符合哪些要求?
反风装置:
使正常风流反向,当发生火灾和瓦斯爆炸时使用;要求在10min内能把矿井风流方向反转过来,而且要求反风后的风量不小于正常风量的60%
防爆门:
当井下发生瓦斯爆炸时,爆炸气浪将防爆门掀起,从而起到保护主扇的作用;要求防爆门不得小于出风井口的断面面积,并正对出风口的风流方向
风峒:
矿井主扇和出风井之间的一段联络巷道;①风峒断面不宜太小,其风速以10m/s为宜,最大不应超过15m/s②风峒的风阻应不大于0.0196Ns/m,风峒的阻力不大于100~200Pa③风峒及其闸门等装置,结构要严密,以防止大量漏风④风峒内应安设测量风速和风流压力的装置
扩散器:
将通风机出风口的速压大部分转变为静压,以减少通风机出口的速压损失,提高通风机的静压
消音装置:
为了保护环境,降低噪音;通风机的噪音不得超过90dB。
5-1全风压通风有哪些布置方式?
试简述其优缺点及适用条件。
总风压通风方法:
利用纵向风墙导风,利用风筒导风,利用平行巷道通风
缺点及适用条件:
总风压通风法的最大优点是安全可靠,管理方便,但要有足够的总风压,以克服导风设施的阻力,否则不能采用
5-2简述引射器通风的原理、优缺点及适用条件。
引射器通风原理:
利用压力水力或压缩空气经喷咀高速射出产生射流,周围的空气被卷吸到射流中,为了减少射流与卷吸空气间冲击损失,在混合管内掺混,整流后共同向前运动,使风筒内有风流不断流过
引射器通风具有设备简单、安全,水引射器有利于除尘和降温的优点。
但产生的风压低、送风量小、效率低、费用高,只有在用水砂充填采煤法德矿井中,才可以顺便使用水风扇,为满足掘进通风的风压与风量要求,可用多喷咀进行串联通风
5-3简述压入式通风的排烟过程及其技术要求。
工作面爆破后,烟、尘充满迎头,形成一个炮烟抛掷区,风流由风筒射出后按紊动射流的特性使炮烟被卷吸到射出的风流中,二者掺混共同先前移动
为了能有效地排出炮烟,风筒出口与工作面的距离不能超过有效射柱,否则会在工作面附近出现烟流停滞区,压入式通风风筒出口到工作面的距离约为
≤lj=(4~5),lj–有效射程,s–掘进巷道净断面面积,
5-4试述压入式、抽出式通风的优缺点及其适用条件。
优缺点:
对于压入式通风,由于局扇和启动装置都位于新鲜风流中,在瓦斯矿井运转安全;风筒出口风流的有效射程长,排烟能力强,工作面的通风时间短,而且可用柔性风筒。
但污风沿巷道排出,污染范围广,巷道的通风时间长。
抽出式的优缺点恰遇上述相反
适用于断面不大,要求风量不大的巷道中掘进
5-5试述混合式通风的特点与要求?
长压断抽式:
特点:
主要适用于柔性风筒,成本低,除尘器常移动且增大抽出式通风机的通风阻力,除尘效果差时,可使巷道承受一定程度的污染
要求:
以压入式通风为主,靠近工作面一段用抽出式通风,抽出式通风要配备除尘装置,风筒重叠段风速V>0.5m/s(排瓦斯);或V>0.15m/s(除尘)
长抽断压式:
①前压后抽式:
特点:
不需配备除尘装置,不会增加通风阻力,能解决巷道污染问题,整个巷道通风状况较好,抽出式风筒要用带刚性骨架的柔性风筒或硬质风筒,成本高
要求:
以抽出式为主,靠工作面设一段用压入式通风,压入风筒靠近工作面,抽出风筒口在压入风筒的后面,不需配备除尘装置
②前抽后压式:
特点:
工作面污染范围短,但清洗工作面炮烟的能力差,其他特点同前压后抽式
要求:
以抽出式为主,抽出风筒口靠近工作面,巷道中设一段压入式风筒,该风筒出风口在抽出的后面压入式风筒口与工作面的距离,炮掘进时按lp≤lj=(4~5)估算;机掘时应该在机组转载点后面一定的距离,吸入式风筒吸口应靠近工作面5米左右。
6-1什么是通风网络?
其主要构成元素是什么?
由若干个风道和交汇点构成的通风网络简称风网
构成元素:
风道和和交汇点(分支和节点)
6-2