矿井通风实验指导书.docx
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矿井通风实验指导书
实验指导书
矿内大气条件测定
1．1目的要求
a．熟悉空气清洁度、温度、湿度和风流速度的测定方法，有关测定仪器的构造、原理，并能正确使用这些仪器；
b．掌握空气密度P的测定方法和计算；
c．掌握气候条件指标卡他度的测定，并对结果进行分析，提出改善措施。
1．2内容
a.用比长式检定管测定空气中02、CO2、CO、H2S的浓度；
b．测定大气压力、温度（含干湿温度），计算空气密度；
c．测定气候条件指标卡他度。
1.3仪器仪表
温度计―水银温度计、半导体点温度计和自记温度计。
湿度计―挂式温度计、手摇湿度计、风扇式（电动和机械）湿度计、毛发湿度计、自记湿度计等。
气压计--水银气压计、空盒气压计、自记气压计；
其它--卡他计、秒表、气体取样器、检知管、气体发生器等。
1.4实验时间2学时
1.5原理及方法
1.5.1空气成分测定
1.5.1.1原理
比长式氧气检知管原理是，焦性没食子酸钾与O2作用（氧化铝做载体）生成六氧基联苯钾（茶色），即：
2C4H3（（OK）3＋1/2O2---H2O＋（KO）3C6H2–C6H2（OK）3
氧气检知管测量范围。
0一20％。
采集气样按所用检知管规定取值·常为50ml，送气时间100s。
比长式CO2：
检知管，原理是〔氧化铝做载体〕
CO2＋2HaOH----H2O＋NaCO3（失去蓝色）
比长式CO检知管，以硅胶为载体，原理是
5CO十I2O5----5C0r2十I2：
〔白色指示剂变色〕
比长式HZS检知管则为
Pb（Ch3COO）2＋H2S----PbS〔褐色〕十2CH3COOH
1.5.1.2使用方法
a．测定前用待测气样清洗取样吸筒3一5次．注意检知管上标定的试样容积值；
b．将吸筒三通阀柄置于水平位置，吸足气样后使气样密封于吸筒内；
c．用小锉刀切开检知管两端熔封端头，稳固插在吸筒的排气口（注意检知管的插人方向）;
d．将吸筒三通手柄置于垂直位置，按检知管上标定的送气时问均匀送气样通过检知管，并观察时间；
e．按规定时间送完气样后，取下检知管，等待显色后即可得到气样在空气中浓度。
1.5.2气候条件测定（温度测定略）
1．5．2.1湿度测定
挂式湿度计，由两只水银温度计（一只贮水银球包l二湿纱布为湿温度计）、贮水器（浸泡湿纱布条）和滚筒（标有查相对湿度的表格）组成。
其使用方法是：
a、将湿度计悬挂在待测地点·贮水器中加水，使湿纱布浸人并湿润。
等待足够时间，读取干、湿球温度计值；
b．拨动滚筒至干、湿球温度差值处·按干温度值读取相对湿度。
若干、湿温度差值不足0.5的倍数，则用插入法读取相对湿度。
挂式湿度计，若能挂在风速大于1.5m/s的地点，则读数更可靠。
手摇湿度计也为干、湿球温度计、框架和手柄组成．如上册教材图l.5（下简称“上图××）所示。
使用方法是：
a．使用前检查湿球温度计有无湿纱布．并使之湿润；b．持手柄，以每分钟120次左右速度转1至2分钟，使纱布上面水分充分蒸发；
c．读取干、湿球温度值，查表得相对湿度。
风扇式湿度计如上图1.6，与手摇湿度计不同处在于，利用机械的或电动机带动风扇吸风，使湿球温度计的湿纱布水分充分蒸发。
使用时，将湿度计挂在待测地点·使湿纱布湿润·上发条（或插上电源）启动风扇转动约4分钟后，即可读取干、湿球温度计，得相对湿度。
1.5.2.2卡他度测定
卡他度．是由卡他温度计测定的。
卡他温度计是一只酒精温度计，温度计上面刻有38。
C和35。
C标记。
当温度降低到38℃时开始记时间，到35OC时停止记时。
若环境空气有利于散热，经历时间短，贮液球单位面积、单位时间内放出的能量（毫焦耳）则大，反之则小。
而38。
C与35。
C的均值正好与人体表面温度相当。
故卡他温度计的读值近似模拟了一定气候条件下人体表面的散热状况，故可作为气候条件指标，仪器的操作程序是：
a．将卡他温度计贮液器浸入60。
C–80。
C的暖水杯中，使酒精上升到顶部安全球的1/3一1/2处，取出用纱布擦干，悬挂于待测地点。
b，用秒表准确测定酒精柱由38。
C降至35。
C的时间（用秒作单位）;
c．读取卡他温度计背面上的卡他常数F，经计算得干卡他度；
d．测定湿卡他度时，需在贮液器外面包上纱布，测定方法同干卡他度。
1.5.3大气压力测定
1.5.3.1水银气压计
水银气压计由水银杯和与之相连、上端封闭为真空、灌有水银的玻璃管组成，如上图1.2所示。
当水银杯内表面受到空气压力作用时，管内水银柱高度就随空气压力变化而上下移动，该高度值即为大气压。
使用方法：
a．旋转水银杯底部的调节手柄，使象牙针尖的尖部刚好与水银面相接触，此时水银面位于标定的零点；
b．转动游标尺的调节手柄，使游标尺基面与玻璃管中水银弯月面相切，读取刻度值，经订正，即为待测地点的大气压力值。
1.5.3.2空盒气压计
空盒气压计由金属空盒、杠杆机构、刻度盘、指针等组成，如上图1.3。
有弹性并为皱纹状的金属（黄铜或铝）空盒内为感受器，内部留少量空气。
当大气压力变化时，空盒高度随之变化，带动杠杆及指针转动，指示出大气压力值。
使用方法为：
a．将空盒气压计平放于待测地点；
b．等待足够时间。
读数前用手轻敲气压计玻面，以消除杠杆传动中的摩擦，直到指针稳定时为止；
c·读取指针和温度指示值，经修正（查说明书）而得大气压值。
1.6实验报告
1.6.1空气密度户的测定计算，如表1.1。
表1.lp值测算
名称
P
Psb
φ
T
ρ
单位
测值
ρ=0.00348P/T（1–0.378φpSB/p）kg/m3
式中P与PSB、均用Pa为单位，PSB可查上册教材表.1.5
1.6.2气候条件如表l..2
表1.2
测定参数
改变参数
温度
相对湿度
φ%
风速
m/s
Hd
Hw
td
tw
△t
F
S
Hd
F
S/
HW
风速
不变
改变
表1.2内△t=td一tw。
其风速可由下式计算；
υ=
当υ
1m/s时
υ=
当υ
1m/s时
根据实测值分析风速对各参数的影响
1.6.3思考题
a．欲得O2、CO、H2S的正确浓度，测量中应注意哪些问题？
b，气样浓度大于或小于检知管浓度时，能否测得气样的正确浓度？
怎样测法？
c．当测得井下某地点的卡他度不符合要求时．怎样知道哪几个参数不符？
又如何改善？
实验指导书
风表校正
1.1目的要求
熟悉各种风洞的构造原理、性能，并掌握其校正风表的方法、技能。
1·2内容
a．各种测风、测压力仪表的构造原理及性能．学会操作使用方法及注意事项；b．用风洞落差法校正一只风表，并绘出校正曲线；
。
．用标准风洞，按动压法校正一只风表。
1.3仪表及装置
小型风洞和标准风洞，各型风表．补偿式微压计．空盒气压计（或水银气压计），温度计、秒表等。
1.4实验时间2小时
1.5原理与方法
在图1.1风洞l、2断面间，其静压差△P，与实验段内平均风速V2的关系有
VZ=
m/s
式中µ为风洞落差系数，按下式确定
µ=
我院实验室风洞内µ=1.377。
C为风表阻力系数，DEM-2WEI1.083、DEM6为1.132，当以ρo=1.2，且ρo/ρ=PoT/（PTo）,则
V2=1.291
m/s
式中Po=101325Pa、To=288k（或293k）
测定方法；
a．熟悉补偿式微压计的测定方法，并调平仪器，微调盘对零、水准头的两针尖相接（零点校正）;
b．将待测风表置于工作段中心（由支架固定）并正对风流方向；
c．用胶皮管将风洞的两只静压管与微压计的“+”、“一”端相连，以测△P;d．每调一个工作段风速，在100秒左右时问内取三次△P的平均值，并同时读P、T和风表风速N;
e．将六次的△P、T、P计算出相应的风速、与N一起作出校正曲线。
1.5.2测动压校风表
将风表置于标准风洞内实验段，启动风机后调节电机电压，则可得多组动压和风表读值。
实验段内风速V2为
V2=
m/s
式中h--实验段内测得的动压，Pa;
ρ--实验段内空气的密度，kg/m3，可为
ρ=0.OO3458P/T,kg/ni3
P--实验段内设皮托管处大气压，巧；
T--实验段内空气温度，K。
在风洞内测动压校风表的实验步骤同上，只是把测△P改为测hv。
1.6实验报告
1.6.1落差法校风表
风
风表编号
测定次数
⊿P,Pa
µ
C
真风速
V2
m/s
表速N
表类型
测次
平均
读数N，
时间
S
风表表速
N=N，/t
1
2
3
测次
平均
1
2
1
2
3
4
5
6
大气条件P=T=
按比例绘制曲线或拟合方程。
N
2-6.2动压法校正风表
表2.2
风表类型
风表编号
测定次数
hv,pa
大气压
PA
T
（K）
ρ
kg/m3
V2
m/s
表速
测次
平均
N
平均
风表表速
N=N，/t
1
2
3
1
2
1
2
3
按比例绘制曲线或拟合方程
N
V2
实验指导书
风流点压与风流速度测定（2小时）
1.1目的要求
a．正确使用风表和皮托管、微压计等测风测压仪表；
b．验证风机不同工作方法（压入式与抽出式）时风流中某点相对静压、相对全压和动压间的相互关系；
c、通过测试了解风管内某过流断面上的风速分布状况．,
1.2实验内容
a、分别测定压入式和抽出式通风时，实验风管内某点的相对静压、相对全压和动压；
b．测定实验风管内某过流断面风速分布；
C．正确操作风表，测定某井巷断面的平均风速或风管出口风速。
1.3仪表和装置
单管微压计、高中低速风表、皮托管、秒表、空盒气帐计、温度计及自动化测试系统。
1.4实验原理与方法
1.4,1风表测风（略）
1.4,2测点相对静压、相对全压和动压
a．了解皮托管、单管微压计（又称壶形压差计）的构造和使用方法；
b．皮托管、单管微压计间，用胶皮管的连接方法如法：
（图见下页）
c．分别测定压人式和抽出式风管内风流中某点的相对静压、相对全压和动压，并分析三个压间相互关系，验证是否符合下列关系：
压人式：
ht=hs＋hv
抽出式：
ht=hs–hv
1.4.3用皮托管和微压计测风速分布
a，将实验风管内某一过流断面．沿纵向分为5个测点，如图1.1所示。
b．分别测每个点的动压，按室内空气压力和温度计算密度ρ
c．将5个点的动压换算为5个点的风速；
d，按Kv一L座标，绘风速分布图；L为测点问距，mm;Kv为
Kν=VI/Vmax
、Vmax是5个点的中的最大风速，m/so
e、计算平均风速V=∑VI/n;
f、计算风速校正系数K
K=V/Vmax
1.5实验报告
1.5.1风表测风
测风地点测风仪表
测风次数
风表读数
时间
表速（m/s）
真风速（m/s）
1
2
3
1.5.2点压测定
风机工作方式
测点次数
hs
hv
ht
读
值
K值
压力值
正或负
读
值
K
值
压力值
正或负
读
值
K
值
压力值
正或负
表内K为微压计算常数因子，0.2、0.3、……
1.5.3断面上风速分布
测点划分
测点距离
㎜
平均风速
V
m/s
速度比KV
风速校正系数K
备注
微压计读值
K
压力值
风速
m/s
大气条件
P=
T=
ρ=
按比例绘出速度分布图
L
KV
1.5.4思考题
a．为什么皮托管能测出hs、ht、hv？
皮托管方向对测定结果的影响如何？
b．测定井巷风流某断面相对全压时，为了常用静压管测该断面的相对静压和用风表测该断面平均风速，而不用皮托管直接测该断而的相对全压？
c．用皮托管微压计测定风筒压力时，胶皮管的直径和长度对测定结果有无影响？
为什么？
矿井通风阻力和阻系数测定（2小时）
2.1目的要求
a．掌握两断面问静压差的侧定方法，理解通风压力和通风阻力的关系；
b．掌握摩擦阻力系数和局部阻力系数的测定方法，并能运用该方法进行通风网络计算
2.2内容
a．测定实验风管某一段的通风阻力、摩擦风阻和摩擦阻力系数；
b．测定实验风管某一直角转弯的局部阻力、局部风阻和局部阻力系数
。
4·3仪器和装置
实验风管、微压差计（单管或补偿式）．皮托管、胶管、钢卷尺、空盒气压计、温度计、轻液密度计等。
4.4原理与方法
4.4.1测摩擦风阻和摩擦阻力系数
a·测定等断面水平直线风管两断面间静压差pi一Pj如图4.1;
b．分别测定i、j断面上最大动压，并同时测大气压和温度、计算密度ρi和ρj求i、j断面的最大风速；
c按第三章测得的k，得i、j断面平均风速Vi和Vj;
d计算测定段通风阻力hij
hij=（Pi-Pj）＋1/2（ρiV2i–ρjVj2）
e．计算摩擦风阻Rfij
Rfij=hij/Q2
式中Q为Qi、Qj的均方值，或以Vi、Vj，是的平均风速求得；
f．计算摩擦阻力系数。
α=
或α=
将α换算到ρo=1.2kg/m3状态下
αo=1.2α/ρ
4.4,2局部风阻和局部阻力系数测定
a．测定包括直角转弯在内的某一区段I1，2的通风阻力（方法同前一节实验；风流点风压与风流速度）;
b．计算测定段局部阻力h。
因：
h12=hf12＋her
hf12=
式中α用较准确的实测值。
故
her=h12–hf12
c.计算局部风阻Rer
Rer=her/Q2
d.计算局部阻力系数§
§=2RerS2/ρ
实验报告
项
目
静压差
平均风量
阻力
pa
摩擦或局部风阻
kg/m3
测定段风管面积
m2
风管断面周界
m
摩擦局部阻力
αo/α
局部阻力系数
§
备注
微压计读数
静压差
Pa
风速校正系数
i
j
平均风量
m3/s
动压读值
校正后动压
pa
密度
ρ
kg/m3
平均风速
m/s
动压读值
校正后动压
pa
密度
ρ
kg/m3
平均风速
m/s
两断面平均风速
m/s
摩擦阻力
局部阻力
4.6思考题
a通风阻力测定时，可否直接测定起、末断而之问的全压差？
b分析漏风对通风阻力的影响。
C当水平风管为90O时，通风阻力是否变化？
为什么？
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