通风实验方面的一些资料.docx
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通风实验方面的一些资料
实验通风管道中风流点压力和风速的测定
实验名称：
通风管道中风流点压力和风速的测定
参加实验年级及学期：
矿井通风与安全2年级第四学期
实验学时数：
2学时
一、实验目的
1学习用皮托管及压差计测定通风管道中的点压力，并了解皮托管及压差计的构造。
2学习用皮托管及压差计测定通风管道中某断面的平均风速并计算风量。
二、理论基础
在井巷和通风管道中流动的的风流的点压力，就其形成特征来说，可分为静压、动压和全压，根据压力的两种计算基准，静压又分为绝对与相对静压，全压也可分为绝对和相对全压。
我们可以用皮托管配合压差计来测定管道中任一点的相对静压，动压及相对全压。
三、实验要求
1掌握用皮托管及压差计测定通风管道中某点空气的静压、动压和全压的方法，以巩固
的概念。
2掌握用皮托管及压差计测定通风管道中某点平均风速、最大风速和速度场系数K的方法，并计算风量。
四、实验仪器和设备
附表3—1实验三所用的仪器和设备
序号
名称
型号或规格
数量
生产厂家
1
通风管道
1
河南理工大学大学实验仪器厂
2
皮托管
AFP-8A
10
重庆煤矿安全仪器厂
3
U型压差计
7
重庆煤矿安全仪器厂
4
单管倾斜压差计
五、实验内容及步骤
1管道中空气点压力的测定
（1）原理
皮托管与压差计布置如附图3-2所示，左图为压入式通风，右图为抽出式通风。
皮托管“+”管脚接受该点的绝对全压p全，皮托管“-”管脚接受该点的绝对静压p静，压差计开口端接受同标高的大气压p0。
所以1、4压差计的读数为该点的相对静压h静；2、5压差计为该点的动压h动；3、6压差计的读数为相对全压h全。
就相对压力而言，h全＝h静
h动；压入式通风为“+”，抽出式通风为“-”。
通过本实验数据可以验证相对压力之间的关系。
附图3—1皮托管
附图3—2皮托管与压差计的布置方法
（2）实验方法和步骤
1）将U型压差计和皮托管用胶皮管连接。
先验证压入式通风相对压力之间关系。
2）检查无误后，开动风机。
3）当水柱计稳定时，同时读取h全、h静、h动。
4）然后用同样的方法同时读取抽出式管道的h全、h静、h动。
5）将实验数据填写于实验报告中。
附图3—3U型压差计
1—U型玻璃管2—标尺
附图3—4单管倾斜压差计结构
1一底座；2一水准指示器；3一弧形支架；4一加液盖；5一零位调整旋钮；6—三通阀门柄；7一游标；8一倾斜测压管；9一调平螺钉；10一大容器；1l一多向阀门
2测定管道中某断面的平均风速并计算风量
（1）原理
风流在管道中流动时，各点的风速并不一致，用皮托管测得的动压，实际上是风流在管道中流动时，皮托管所在测试断面风流某点的动压值，而不是整个断面风流动压的平均值。
在实际工作中，由于时间限制，逐点测定并计算平均值是比较困难的。
通常只测量断面中心点最大动压值，然后用式
计算平均风速。
其中K是速度场系数。
求得测点断面的平均风速后，将平均风速乘以测点的管道断面积Si,即为管道通过的风量（Qi＝vi均Si）。
（2）测定方法和步骤
1）测定速度场系数
速度场系数K即为管道断面的平均风速
与最大风速
之比值。
因此，测算速度场系数，必须首先计算管道的平均风速。
为了保证测值准确性，合理的布置测点是十分重要的。
测点一般选择在管道的直线段。
在测点断面上，要布置若干个测点。
对于圆形管道，一般将圆断面分成若干个等面积环，并在各等面积环的面积平分线上布置测点。
（a）确定等面积环个数。
等面积环个数，一般按管道直径大小来确定，环数越多则精度越高，可按附表选取
附表3—2管道直径与等面积环个数关系
管道直径（m）
0.4
0.5
等面积环个数（个）
2～3
3～4
4～5
5～6
（b）计算各测点距中心点的距离ri。
式中ri——各测点距中心点的距离，m；
r0——管道的半径，m；
i——由管道中心点算起的等面积环编号数；
n——等面积环个数。
为了安装皮托管方便，一般将ri值换算成从管道一侧插到测点的深度li。
（c）依次测定各点动压。
先测定管道断面中心点的最大动压，然后依次测定各测点的动压，将测定结果记录在实验报告书中。
应当强调的是，在测定的过程中风流应保持稳定，否则对各测点的动压最好用多支皮托管与压差计同时测定。
（d）测定管道中的空气密度。
管道流动的空气密度与外界相对静止的空气密度有所不同，但差别不大，为了节省时间，可采用实验二的测定结果。
（e）计算中心最大风速、平均风速及速度场系数。
2）计算通过管道的风量
根据管道直径计算管道断面面积Si,，按式Qi＝vi均Si计算管道风量。
六、验数据表格
附表3—3管道中某点空气相对压力值记录表
测量
次数
压入式通风
抽出式通风
h全（Pa）
h静（Pa）
h动（Pa）
h全（Pa）
h静（Pa）
h动（Pa）
1
2
3
平均
附表3—4管道中某断面动压记录表
管道直径D=
测量次数
（Pa）
（Pa）
（Pa）
（Pa）
（Pa）
平均
风速（m/s）
最大
风速（m/s）
速度场系数（K）
管道
风量（m3/s）
1
2
3
平均
七、实验安排
学生分6～7人一组，在2小时内，分别按照正确的方法测定以上记录表中的各值，填入记录表中，实验课后完成实验报告。
八、实验注意事项
1、测定压力时，皮托管的尖端孔口应该正对风流方向。
2、倾斜压差计使用时应调平，对零，所示读数按水柱计，而非工作液柱。
3、注意实验结果中有关单位的换算。
4、在实验过程中要听从实验室工作人员及指导老师的安排，严格遵守各项规章制度，坚持正规操作。
实验通风管道中摩擦阻力与摩擦阻力系数的测定
实验名称：
通风管道中摩擦阻力与摩擦阻力系数的测定
参加实验年级及学期：
矿井通风与安全2年级第四学期
实验学时数：
2学时
一、实验目的
学习测算通风阻力及摩擦阻力系数的方法，加深对矿井通风阻力的理解。
二、理论基础
根据能量方程可知，当管道水平放置时，两测点之间管道断面相等，没有局部阻力，且空气密度近似相等时，则两点之间的摩擦阻力就是通风阻力，它等于两点之间的绝对静压差（
）。
根据第三章内容可知，管道的摩擦阻力可用下式计算：
Pa
风阻为
，
摩擦阻力系数为
/m4
三、实验要求
1掌握测定通风阻力、求算风阻、等积孔和绘制风阻特性曲线的方法。
2掌握在通风管道中测算摩擦阻力系数的方法。
四、实验仪器和设备
附表4—1实验四所用的仪器和设备
序号
名称
型号或规格
数量
生产厂家
1
通风管道
1
河南理工大学大学实验仪器厂
2
皮托管
AFP-8A
10
重庆煤矿安全仪器厂
3
单管倾斜压差计
7
重庆煤矿安全仪器厂
五、实验内容及步骤
（一）原理
根据能量方程可知，当管道水平放置时，两测点之间管道断面相等，没有局部阻力，且空气密度近似相等时，则两点之间的摩擦阻力就是通风阻力，它等于两点之间的绝对静压差（
）。
根据第三章内容可知，管道的摩擦阻力可用下式计算：
Pa
风阻为
，
等积孔为
摩擦阻力系数为
/m4
换算为标准状态的
为
/m4
最大动压平均值为
平均最大风速为
管道平均风速为
管道风量为
（二）测定方法和步骤
1.将U型压差计和皮托管用胶皮管按连接，检查无误后开机测定。
2.当水柱计稳定时，同时读取
、
记入实验报告书中。
3.用皮尺量出测点1、2之间的距离，根据管道直径，计算出管道面积和周长，记入实验报告书中。
4.根据上述数据计算风阻、等积孔、摩擦阻力系数，记入实验报告书中。
5.计算时空气的密度和速度场系数用实验二和实验三的实验结果。
六、实验数据记录
附表4—2管道参数与压差计读数记录表
测
量
次
数
（Pa）
（Pa）
（Pa）
测点间距离（m）
管道直径
（m）
周长
（m）
断面
（m2）
空气
密度
（Kg/m3）
速度场系数
1
2
3
平均
附表4—3管道摩擦风阻与摩擦阻力计算结果表
平均
风速
（m/s）
风量
（m3/s）
管道风阻值
（
）
等积孔
（m2）
摩擦阻力系数
（
/m4）
摩擦阻力
系数标准值（
/m4）
七、实验安排
学生分6～7人一组，在2小时内，分别按照正确的方法测定该地区大气压力、温度、湿度及卡它度，并测算空气的密度，填入记录表中，实验课后完成实验报告。
八、实验注意事项
1、测定压力时，皮托管的尖端孔口应该正对风流方向。
2、倾斜压差计使用时应调平，对零，所示读数按水柱计，而非工作液柱。
3、注意实验结果中有关单位的换算。
4、在实验过程中要听从实验室工作人员及指导老师的安排，严格遵守各项规章制度，坚持正规操作。
九、考核办法及标准
教师可根据学生实验过程中操作的熟练程度及回答问题的情况（占成绩50%），数据记录的准确性（占成绩20%）和实验报告的编写（占成绩30%）来给予综合评定成绩。
实验使用光学瓦斯检定器测定矿井瓦斯
实验名称：
使用光学瓦斯检定器测定矿井瓦斯
参加实验年级及学期：
矿井通风与安全2年级第四学期
实验学时数：
2学时
一、实验目的
1、掌握光学瓦斯检定器检查瓦斯的基本原理和构造。
2、学会使用光学瓦斯检定仪器检查瓦斯的方法。
二、理论基础
光学瓦斯检定器是根据光的干涉原理来测定煤矿井下瓦斯和二氧化碳等气体浓度的便携式仪器，我们可以通过测定井下不同时间及地点的瓦斯涌出情况，以便进行风量的计算和分配调节所需风量，达到安全、经济及合理通风的目的，另外还可以及时发现瓦斯超限和积聚等情况，以便采取针对性措施，防止事故的发生。
三、实验要求
1、掌握光学瓦斯检定器检查瓦斯的基本原理和构造。
2、掌握正确使用检定器的方法及仪器故障的判断和排除方法。
3、掌握使用光学瓦斯检定仪器检查瓦斯及二氧化碳的方法。
四、实验仪器和设备
光学瓦斯检定器
五、实验内容及步骤
1对吸收管内的干燥剂等药品进行检查。
水分吸收管内的干燥剂可以用氯化钙或变色硅胶。
变色硅胶为蓝色颗粒状，吸湿后变为粉红色。
吸湿变色后的硅胶经过干燥处理后可以复用。
氯化钙是极强的干燥剂。
二氧化碳吸收管内装钠石灰又名碱石灰，即氢氧化钙与氢氧化钠（或钾）的混合物。
吸收二氧化碳由粉红色颗粒变为淡黄色。
2对仪器进行气密性检查。
首先检查吸气橡皮球是否漏气。
检查的方法是一只手捏扁吸气球压出球内气体，另一手压住球上的胶皮管，如球不膨胀还原，就证明不漏气，否则可以从气球是否损坏、活塞芯子是否清洁等方面来找原因。
然后对仪器的气样通道进行检查。
检查方法与检查吸气球一样，只是把压住吸气球上的橡皮管改为堵住仪器的进气孔。
有条件的可在气样人口与出口处加上约6864帕的压差，若在1分钟内压力不下降，说明不漏气。
否则应对各连接部分分别检查，找出原因进行检修。
3检查干涉条纹是否清晰。
把电池装入仪器，按下光源电门8由目镜观察，旋转保护玻璃调整视度直到数字最清晰，再看干涉条纹是否清晰。
如不清晰，可将光源灯泡盖打开，调整其位置来改善条纹清晰度。
4调零。
测定前，首先在与待测定地点温度相近的地点，捏吸气球数次进行“换气”，以免因温差过大而出现零点飘移。
其次，微数对零，按下微读数电门7，反时针转动微数读数盘，使其零位对准指示线。
再次，基线对零。
按光源电门8，观看目镜，转动主动旋钮2，使干涉条纹中最明显的一条黑线（常称黑基线）对准零位，最后盖好主动螺旋盖15。
5测定。
将进气胶管伸人测点，捏吸气球5～6次，吸人待测气体。
按下光源电门，由目镜读出黑基线在刻度板上所处的位置。
如黑基线处于刻度板两个整数之间，如1％～2％，则顺时针方向转动微数盘3，同时观看黑基线退到较低的数值1％上，然后按下微读数电门，读出微读数盘上的读数为0.5。
测定的瓦斯浓度为l％+0.5％＝1.5％，最后将微盘读数退回零位。
测定二氧化碳时，先用上述方法测定瓦斯浓度，再取下二氧化碳吸收管，然后在同一测点再测定瓦斯和二氧化碳的混合气体浓度。
从混合气体浓度中减去瓦斯浓度，再乘以系数0.955，即为测点的实际二氧化碳浓度。
在进行精确测定时，有时还需要进行温度和大气压的校正。
详见课本相关内容。
附图5—1AQG一1型光学瓦斯检定器结构图
（a）外形，（b）剖面
1—目镜,2—主调螺旋,3—微调螺旋,4—吸气孔,5—进气孔，6—微读数观察孔，7—微读数电门，8—光源电门，9—水分吸收管，10—吸气橡皮球；11—二氧化碳吸收管，12—干电池，13—光源盖，14—目镜盖，15—主调螺旋盖，16—灯泡，17—光栅，18—聚光镜，19—光屏，20—平行平面镜：
21—平面玻璃，22—气室，23—反光棱镜，24—折射棱镜，25—物镜，26—测微玻璃，27—分划板，28—场镜，29—目镜保护玻璃，30—毛细管
六实验数据记录
正确读出并记录每次测定的结果。
七实验安排
学生分2人一组，在1小时内，叙述仪器操作要领、步骤，按照正确的方法测定瓦斯浓度，填入记录表中，实验课后完成实验报告。
八实验注意事项
1、测定前，首先在与待测定地点温度相近的地点，捏吸气球数次进行“换气”，以免因温差过大而出现零点飘移。
2、测定二氧化碳时，必须先测定瓦斯浓度，再取下二氧化碳吸收管，然后在同一测点再测定瓦斯和二氧化碳的混合气体浓度。
从混合气体浓度中减去瓦斯浓度，再乘以系数0.955，即为测点的实际二氧化碳浓度。
。
3、在实验过程中要听从实验室工作人员及指导老师的安排，严格遵守各项规章制度，坚持正规操作。
附表5—1光干涉式瓦斯检定仪实际操作评分表
姓名：
学号：
班级：
成绩：
序号
项目
评分标准及要求
分数
得分
1
检查仪器
检查仪器各零部件是否齐全完好
5
2
三路检查
电路：
按下部按扭看目镜，按上部按扭看小数窗，均明亮为好。
10
气路：
堵住进气口，挤压胶皮球，一分钟不鼓起为好。
光路：
按下部按扭看目镜，挤压胶皮球，光干涉条纹左右移动为好。
3
两药品检查
粉色氯化钙不变色（粉红色为好）、不黏结不稀糊为好。
10
深蓝色硅胶不褪色为好。
4
调零
按上部按钮调节微调螺旋将指针对准零，按下部按钮调主调螺旋，将第一条黑基线对准零位。
10
5
精度检查
按下部按钮，观察第一条黑基线对准零位后，第五条彩色条纹在7%为准。
10
6
换气
在井下新鲜的进风风流中，呼吸气球5~6次
5
7
取样
将进气管伸入测点，呼吸气球5~6次
10
8
读数
按下部按钮观察黑基线在刻度板的位置，如在整数，可直接读数；如在两个整数之间，要按上部按钮调节小数，同时观察黑基线，调到整数后将两数相加，即为瓦斯浓度。
10
9
实验报告
30
合计
100
实验风机性能测定
实验名称：
风机性能测定
参加实验年级及学期：
矿井通风与安全2年级第四学期
实验学时数：
2学时
一、实验目的
通过实验，使学生掌握风机性能测定的方法、步骤，为今后的工作打下基础。
二、理论基础
通风机制造厂家提供的通风机特性曲线，是根据不带扩散器的模型测定获得的，而实际运行的通风机都装有扩散器，加之安装质量和运转磨损等原因，通风机的实际运转性能往往与厂方提供的性能曲线不相同。
因此，通风机在正式运转之前及运转几年后，必须通过测定以测绘其个体特性曲线，以便有效地管好和使用好通风机。
通风机性能试验的内容是：
测量通风机的风量、风压、输入功率、转数和实验时矿井空气密度，并计算通风机的效率，然后绘出通风机实际运转特性曲线。
抽出式通风矿井，一般测算通风机的静压特性曲线、输入功率曲线和静压效率曲线；压入式通风矿井，一般测算通风机全压特性曲线、输入功率曲线和全压效率曲线。
三、实验要求
1、在实验中，掌握正确的工况调节方法。
2、正确测定并计算风机的风量、风压、输入功率、转数和实验时矿井空气密度，并计算通风机的效率。
3、正确绘制通风机个体特性曲线。
四、实验仪器和设备
附表6—1实验六所用的仪器和设备
序号
名称
型号或规格
数量
生产厂家
1
通风管道
1
河南理工大学大学实验仪器厂
2
皮托管
AFP-8A
10
重庆煤矿安全仪器厂
3
单管倾斜压差计
4
4
空盒气压计
2
5
风扇式湿度计
DHM2型
7
天津气相海洋仪器厂
6
电压表、电流表及功率因数表
各1
五、实验内容及步骤
对通风机性能试验的布置方式其总的要求是选择风流稳定区为测量风量和风压的地点，以使测出的数据准确可靠。
对于生产矿井，一般都是利用通风机风硐进行试验，其布置如附图6—1所示。
附图6—1通风机性能试验时的布置
1—通风机；2—风闸；3—扩散器；4—反风绕道；5—防爆风门
在I—I断面处设框架，用木板来调节通风机的工况，在Ⅱ一Ⅱ断面处设静压管，测该断面的相对静压，用风表在Ⅱ一Ⅱ断面之后测风速，或者在Ⅲ一Ⅲ断面的圆锥形扩散器的环形空间用皮托管测算风速。
1工况调节的位置和方法
通风机性能试验时，工况调节地点一般设在与回风井交接处的风硐口，如附图6—1中I—I断面位置（当条件不许可时可设在总回风道或利用风硐闸门与井口防爆门调节）。
其
方法是在调节地点的巷道内安设稳固的框架（用工字钢、木料都可），利用通风机风压的吸力将薄木板吸附在其上，缩小有效断面积以改变通风阻力。
调节工况点的数目不应少于8～10个，以保证测得的特性曲线光滑、连续。
在轴流式通风机风压曲线的“驼峰”区，测点要密些，在稳定区测点可疏些。
离心式通风机一般在关闸门下启动，然后逐渐提升闸门降阻调节工况。
轴流式通风机一般在开启闸门下启动，然后逐渐放下闸门增阻调节工况。
2．通风机性能参数的测定
（1）静压的测定静压测量的位置应在工况调节处与风机人口之间的直线段上，距通风机人风口的2倍叶轮直径以远的稳定风流段。
为测出测压断面上的平均相对静压，可在风硐内设十字形连通管，在连通管上均匀设置静压管，然后将总管连接到压差计上。
（2）风速的测定
1）用风表在工况调节处与通风机人口之间的风流稳定区测平均风速，并计算风量。
2）用皮托管和微压计测量风流动压，然后换算成平均风速，并计算风量。
皮托管可安设在测量静压的断面处，也可以安设在通风机圆锥形扩散器的环形空间。
为使测量数据准确可靠，在测量断面上按等面积布置多根皮托管。
安装时应将皮托管固定牢靠，务必使头部正对风流方向。
（3）电动机功率及其效率的测定电动机输入功率可用两个单相瓦特表或一个三相瓦特表来测量，也可以采用电压表、电流表和功率因数表测量。
电动机的效率可根据制造厂家的特性曲线选取，使用时间较久的电动机可采用间接方法即损耗法测定。
（4）通风机与电动机转数的测定通风机与电动机的转数，可用转数表测定。
通风机与电动机直接联动时，应测定电动机的转数。
如果用皮带轮传动，应分别测定通风机和电动机的转数。
（5）空气密度的测定用空盒气压计或数字式气压计测量风流的大气压力，用干湿球温度计测量风流的干球温度和湿球温度，根据大气压力和干湿球温度读数计算空气密度。
计算公式详见记录表。
3．操作程序及步骤
在工况调节之前，应先把防爆门打开，使矿井保持自然通风。
然后再由总指挥发出信号，启动通风机，待风流稳定后，即可正式测量。
在通风机性能试验中应注意以下事项。
1）通风机应在低负荷工况下启动，随时注意电动机的负荷和各部件的温升。
轴流式通风机在“驼峰”点附近应特别注意。
如果发现超负荷或其他异常现象，必须立即关掉电动机进行处理。
2）同一工况的各个参数尽可能同时测量，测量数据波动较大时，应取其平均值。
3）测定过程中，由于工况改变会引起井下风量变小时，应密切注意井下瓦斯变化情况，必要时组织矿山救护队员在井下巡视，以应付紧急情况。
4）进入风硐的工作人员，务必注意安全，工作时精力要集中，不可粗心大意。
5）通风机试验工作宜在停产检修日进行，试验期间要停止提升与运输工作，不要开闭井下巷道中的风门，以免引起压力波动，影响试验的精确程度。
六实验数据记录
正确读出并记录表中所要求各值，记录表见后。
七实验安排
学生分10人一组，在1小时内，分别按照正确的方法测定、测算并记录各量，填入记录表中，实验课后完成实验报告。
八实验注意事项
1、每次工况调节，记录数据时，要等各仪器、仪表指示值稳定后再读数。
2、通风机风量及装置的压力要进行转速及空气密度的校正。
3、离心式通风机一般在关闸门下启动，然后逐渐提升闸门降阻调节工况。
轴流式通风机一般在开启闸门下启动，然后逐渐放下闸门增阻调节工况。
4、在实验过程中要听从实验室工作人员及指导老师的安排，严格遵守各项规章制度，坚持正规操作。
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