矿内空气动力学基础

大气压规定了一个“标准”：在纬度45°的海平面上，当温度为0℃时， 760毫米高水银柱产生的压强叫做标准大气压。
同一地点，大气压也不是一成不变的，大气压还随时间而变．一天当中， 通常上午九至十时气压最大，下午三至四时气压最小．一年四季的气压值 也不同．大陆上冬季气压最大，夏季气压较小．海洋和大陆相反，夏季气 压大，冬季气压小
2.1.3 空气的密度、比容
单位体积空气所具有的质量称为空气的密度，用符号ρ表 示。空气可以看作是均质气体，故：
M
V
式中 M——空气的质量，kg V——空气的体积，m3 ； ρ——空气的密度，kg／m3；
当空气的温度和压力改变时，其体积会发生变化。所以空 气密度是随温度、压力而变化的，从而得出空气的密度是空 间点坐标和时间的函数。如在大气压P0为101325Pa，气温 为0℃（273.15K）时，干空气密度ρ0为1.293 kg／m3。
国际单位制还规定摄氏（Celsius）温标为实用温标，用t 表示，单位为摄氏度，代号为℃。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：
T 273.15 t
井下采掘作业地点气象条件规定
干球温度 ℃
相对湿度,℃
风速（m/s）
备注
≤28 ≤26
不规定 不规定
≥18
不规定
温度与体力消耗
标准大气 压 atm
帕斯卡 1
10-5
0.101972
0.101972×10-4
7.50062× 10-3
9.86923× 10-6
公斤力/ 9.806 9.80665×
米2
65
10-5
1
1×10-4
7.35559× 9.67841×
10-2
10-5
毫米汞 133.3 1.33322×
柱
22
10-5
13.595
1.3595×10-3
1
1.31579× 10-3
标准大 10132
气压
5
1.01325
10332.3
1.03323
760
1
需要清楚的几个概念
空气的压力大小可以用仪表测定; 一年中的空气压力变化在4~5.3MPa 压力单位:Pa 1Pa=1N/m2 1MPa=103KPa=106Pa 1标准大气压=101.325KPa 1公斤力/厘米2（工程大气压） =0.1MPa （气腿凿岩机） 为了比较大气压的大小，在1954年第十届国际计量大会上，科学家对
在矿井通风中，空气流经复杂的通风网络时，其温度和压力将会发生一系列的变化，这些变 化都将引起空气密度的变化，在实际应用中要特别注意。
湿空气的密度是1 m3空气中所含干空气质量和水蒸气质量
之和：
d v
式中，ρd—1m3湿空气中干空气的质量，kg ； ρv—1m3湿空气中水蒸气的质量，kg。
由气体状态方程和道尔顿分压定律可以得出湿空气的密度计算 公式：
空气的比容是指单位质量空气所占有的体积，用符号 υ(m3／kg)表示，比容和密度互为倒数，它们是一个状 态参数的两种表达方式。则：
V 1 M
2.1.4 空气的粘性
当流体层间发生相对运动时，在流体内部两个流体层的接触面上，便
产生粘性阻力(内摩擦力)以阻止相对运动，流体具有的这一性质，称作
流体的粘性。
根据物理学的分子运动理论，空气的压力可用下式表示：
P 2 n( 1 mv 2 ) 32
空气的压力：单位体积内空气分子不规则热运动产生的总 动能的三分之二转化为能对外做功的机械能。
压力单位换算表
单位名 称
帕斯 卡 Pa
巴 bar
公斤力/ 米2 mmH2O
公斤力/厘米2 （工程大气压
） at
毫米汞柱 mmHg
0.003484 P 1 0.378Ps
273 t
P
式中，P——空气的压力，Pa ； t ——空气的温度，℃ ； Ps——温度t时饱和水蒸气的分压，Pa ； φ ——相对湿度，用％数表示。
在一定的温度和压力下，单位体积空气所能容纳的水蒸气量是有极限的， 超过这一极限值，多余的水蒸气就会凝结出来。这种含有极限值水蒸气的 湿空气叫饱和空气，其所含的水蒸气量叫饱和湿度，用ρs表示；此时的 水蒸气分压叫饱和水蒸气压，用Ps表示。
0.5～1.0
上限
0.3～0.5
至适
不大于0.3
增加工作服保暖 量
2.1.2 压力（压强）
空气的压力也称为空气的静压，用符号P表示。压强在矿井 通风中习惯称为压力。它的本质是空气分子热运动对器壁 碰撞的宏观表现。
其大小取决于在重力场中的位置（相对高度）、空气温度 （赤道低气压带和极地高气压带）、湿度和气体成分等参 数（展开）。
y
由牛顿内摩擦定律得：
V
F du
dy
式中，F ——内摩擦力，N；
S ——流层之间的接触面积，m2；
μ ——动力粘度(或称绝对粘度)，Pa.s。
当流体处于静止状态或流层间无相对运动时，du／dy=0，则F=0。矿
井通风中常用运动粘度，用符号ν(m2／s)表示：
影 响 流 体 粘 性 的 主 要 因 素
2.1 空气主要物理参数
主要内容
正确理解和掌握空气的主要物理性质是学习矿井通风的基 础。
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、粘性、湿度等。
T 273.15 t
2.1.1 矿内空气温度
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。热力学绝对温标的单位为K （Kelvin）(开氏温 标)，用符号T表示。热力学温标规定纯水三态点温度 （即汽、液、固三相平衡态时的温度）为基本定点，定 义为273.15K。
第二章 矿井空气流动基本理论（第三节）
第二章 矿井空气流动基本理论
主要内容： 1、空气的物理参数----T、P、Φ、ν、ρ； 2、风流的能量与点压力----静压，静压能；动压、动能；位能； 全压；抽出式和压入式通风时的相对静压、相对全压与动压的关系 3、能量方程 连续性方程；单位质量能量方程、单位体积能量方程 4、能量方程在矿井中的应用----通风能量坡度图 本章的难点： 点压力之间的关系 能量方程及其在矿井中的应用
温 度
气体和液体的粘性随温度的变化规律
——
现场应用
2.1.5 矿内空气的湿度
矿内空气湿度是指矿内空气中所含水蒸汽量。绝对湿度、相对湿度和含湿量
绝对湿度——指每1m3湿空气中所含水蒸汽量的质量。
v
Mv V