2第二章 矿井空气流动基本理论.doc

(第一、二节3学时)(5-10min)1-。矿井空气成分,矿井空气中主要成分的质量(浓度)标准、矿井中有毒、有害气体的基本性质和危害性及安全浓度标准。矿井气候条件平衡量指标(干球温度、湿球温度、等效温度、同感温度、卡他度)。、能解决的实际问题。(1)要保证作业人员健康,井下空气质量和数量的最低要求;(2)矿井空气中氧气(O2),二氧化碳(CO2)的浓度要求;(3)各种有害气体的危害性与最高允许浓度标准;(4)矿井气候条件衡量方法与指标,保证有一个舒适的作业环境。(5min)、本节课讨论的内容与上次课内容的关联。、本节课讨论的内容空气的主要物理参数,空气密度的测算,空气流动过程中的能量及其能量的变化,风流点压力及其相互关系。、思考题(1)一年中冬季还是夏季大气压力大?一天中哪个时间大气压力最小?(2)温度与压力相同时,干空气密度大还是湿空气密度大?(3)为什么位能不能用仪器进行直接测量?(4)测定风流点压力时,水柱计放置的位置对测值有影响吗?(100-110min)矿井空气流动的基本理论主要研究矿井空气沿井巷流动过程中宏观力学参数的变化规律以及能量的转换关系。第一节空气主要物理参数与矿井通风密切相关的空气物理性质有:温度、压力(压强)、密度、比容、重度、粘性、湿度、焓等。正确理解和掌握空气的主要物理性质是学****矿井通风的基础。一、温度温度是描述物体冷热状态的物理量。测量温度的标尺简称温标。国际单位为:热力学温标,其单位为K(kelvin),用符号T来表示,热力学温标规定纯水三相态点温度(汽、液、固三相平衡态时的温度)为基本定点,,每1K为三相点温度的1/。常用的摄氏温标为实用温标,用t表示,单位为摄氏度℃,摄氏温标的每1℃与热力学温标的每1K完全相同,它们之间的关系为:温度是矿井表征气候条件的主要参数,《规程》规定:生产矿井采掘工作面的空气温度不得超过26℃,机电硐室的空气温度不得超过30℃。二、压力(压强)大气压力:地球表面一层很厚的空气层对地面所形成的压力。矿井通风学中****惯把压强称为压力,用符号P表示它是空气分子热运动对器壁碰撞的宏观表现。其大小取决于大重力场中位置相对高度,空气相对温度、湿度(相对湿度)和气体成分等参数。根据物理学的分子运动理论,气体作用于器壁的压力P正比于单位体积内分子数n和分子平均平动动能,其关系式为:式中——单位体积内的空气分子数。这是理想气体的压强公式。由式可知:气体的静压力是单位体积内气体分子不规则热运动总动能的2/3转化为能对外做功的机械能的宏观表现,故压力的大小表示单位体积气体的压能的数量,这是气体所具有的普遍的物理性质,其大小可以用仪器来测量,空盒气压计、水银气压计、水柱计、精密气压计等可以用来测量压力。在地球引力(重力)场中的大气层空气由于重力的影响,空气的密度与压力均随着离地表的高度而减小。大气层的存在和大气压力随高度而变化的规律是分子热运动和地球引力作用两者协调的结果,如果没有地球引力则空气分子将逸散到广大的宇宙空间而不变存在在大气层。在物理学中,单位体积气体的分子数n,在重力场中随高度分布的规律用波兹曼公式表示:no---海平面(z=o)单位体积的分子数;μ---空气的摩尔质量,;T---空气温度,T=+t,K;g---重力加速度,;RO---通用气体常数(摩尔气体恒量),8314l/(kmol·k);其大气压力随高度的变化规律与上式相似,为:Po---海平面(z=o)大气压力;标准大气压力取R为干空气的气体常数。当t=15℃时,则则有P=POexp(-z/)或P/PO=exp(-z/)不同标高处的空气压力比值标高z/m+1000±0-1000p/,实际上空气温度随海拔的增高而降低,接近于等熵过程。按等熵过程计算:其公式为:式中:K---等焓过程指数,K=;实际上各地的大气压力还和地表气象因素有关,一年四季,甚至一昼夜内都有明显的变化。例如:淮南一昼夜内气压变化一般为270~400Pa有时可达1300Pa,一年中大气压变化可高达4000~5300Pa。一般来讲,在同一水平面,不大的范围内,可以认为空气压力是相同的。三、密度、比容空气和其他物质一样具有质量。单位体积空气所具有的质量称为空气的密度,用符号P表示。空气可以看作是均质流体,故:式中:ρ——;M——空气的质量,kg;V——空气的体积,m3。空气密度是表示空气稠密程度的一个物理量。当空气的温度和压力改变时,其体积会发生变化。所以空