礦內空氣動力學基礎

第二章礦內空氣動力學基礎2.1流體的概念流體可分為液體和氣體。流體是一種受任何微小剪切力作用時都能連續(xù)變形的物質。流體具有流動性，兩層流體以一定速度作相對運動時，在兩層的交界面上就要產生內摩擦力，又叫粘滯力。一般來說，流體是可以壓縮的，當壓力改變時其體積就要改變，因而密度也隨之必變。既沒有內摩擦又沒有壓縮性的流體，叫做理想流體。一、壓力壓力（N/m2，Pa，J/m3

）

壓頭：如果將密度為

的某液體注入到一個斷面為A的垂直的管中，當液體的高度為

h時，液體的體積為：

V=hAm32.2風流壓力與能量根據密度的定義，這時液體的質量為：

mass=V=hAkg液體的重力為：F=hAgN根據壓力的定義,有

P=F/A=ghN/m2orPa

因此，如果液體的密度已知，h就可代表壓力二、風流能量風流任一斷面上能量（機械能）由三部分組成:熱能位能動能在通風測量中以壓力的形式出現(xiàn)，這三部分能量分別表示為靜壓，位壓和動壓。1、靜壓能

由分子運動理論可知，無論空氣是處于靜止還是流動狀態(tài)，空氣的分子無時無刻不在作無秩序的熱運動。這種由分子熱運動產生的分子動能的一部分轉化過來的能量，并且能夠對外做功的機械能叫靜壓能，用EP表示。2、動能

對一個質量為m靜止的物體，施加一個恒定的力F，在t時間內加速到u，由于是勻加速，其平均速度為：

(0+u)/2=u/2m/s移動的距離為：L=(u/2)tm加速度為：a=△u/△t=u/tm/s2施加的力為：

F=ma=mu/tN從靜止到速度為u，F(xiàn)做功為：

Wd=Ev=FL=(mu/t)(u/2)t=mu2/2J

Ev就是質量為

m

的流體所具有的動能.

3、位能(勢能)任何標高都可用作位能的基點。在礦井中，不同的地點標高不同，則位能不一樣。質量為m的物體位于基點上，其勢能為0。當對其施加一個能克服重力向上的力F，使其向上移動到高于基點Zm，力F做的功為：

Wd=FZ=Ep=mgZJ

Ep為物體在Z高度上的勢能。＋_點壓力：靜壓、全壓、速壓點壓力：靜壓、全壓、速壓相對壓力、絕對壓力、大氣壓力絕對壓力相對壓力大氣壓力2.3能量方程（伯努力方程）截面1能量U1＝截面2能量U2+損失h1-2若認為流體不可壓縮，則密度不變，那么單位體積流體的伯努利方程表達式為：能量方程含義2.4壓力坡度線通風壓力坡度線是對能量方程的圖形描述，反映空氣在流動過程中壓力沿程的變化規(guī)律、通風壓力和通風阻力之間的相互關系和相互轉換。通風壓力坡度線是通風管理和均壓防滅火的有力工具。

抽出式通風的壓力分布如圖所示的抽出式通風系統(tǒng)，能量方程為：式中Hs=P1-P2

通風機在風硐中所造成的相對靜壓通風機入口2到擴散塔出口3的能量方程式：

因此能量方程為：

當不考慮自然風壓時，在通風機的全壓中，用于克服礦井阻力h1、2那一部分，常稱為通風機有效靜壓，以Hs′表示：上式說明，在抽出式通風時，通風機的有效靜壓，等于通風機的全壓與擴散塔出口動壓之差。抽出式通風的壓力坡度線抽出式通風系統(tǒng)壓力坡度圖如圖所示的壓入式通風系統(tǒng)，能量方程為：式中Hs=P1-P2——通風機在風硐中所造成的相對靜壓；Hn——自然風壓，Pa

壓入式通風的壓力分布

由于通風機入口外P0，風速等于0，忽略這段巷道的阻力不計時，其能量方程式為：

Hf——通風機全壓，Pa。能量方程為：此式表明，通風機全壓與自然風壓共同作用，克服了礦井阻力，并在出風井口造成動壓損失。壓入式通風的壓力坡度線壓入式通風系統(tǒng)壓力坡度圖P0為地表大氣壓，Pa；

如圖所示輔助通風機安裝在井下，在輔助通風機前后都有一段風路，前段為抽出式，出口端為壓入式。通風機安裝在井下時壓力分布

斷面1、2的能量方程式：

入風井口斷面a到通風機吸風口斷面1之間的能量方程式:式中Hs=P2-P1通風機出風口斷面2到排風井口斷面b之間的能量方程式(1)、(2)相加有：

其中，通風機安裝在井下時壓力坡度線抽壓結合式通風系統(tǒng)壓力坡度圖由推