矿内空气动力学基础
第3章矿井通风阻力
14
例：某巷道的断面S＝2.5m2，周界U＝6.58m，风 流的ν＝14.4×10－6m2/s，试计算出风流开始出现 紊流时的平均风速？ Re 4SV
U
解：当风流开始出现紊流时，则其Re＝2000，当 完全紊流时， Re＝100000，因此：
6 R e U 2 0 0 0 6 . 5 8 1 4 . 4 1 0 V 0 . 0 1 9 m / s 4 S 4 2 . 5 6 R e U 1 0 0 0 0 0 6 . 5 8 1 4 . 4 1 0 V 0 . 9 5 m / s 4 S 4 2 . 5
第3章矿井通风阻力
1 1
上一章内容
• 第2章 矿内空气动力学基础
• 2.1 流体的概念 • 2.2 风流能量与能量方程 • 2.3 风流压力及压力坡度
2
上一章内容
学习目标
• 1、流体的概念 • 2、风流能量与能量方程 • 3、风流压力及压力坡度
重点与难点
• 1、点压力之间的关系 • 2、能量方程及其在矿井中的应用
• 代入（ 3-1-1 ）式，得出用于非圆形巷道风流雷诺数的计算式 R e 4 V S U 为： （3-1-3） 8 • 式中 S为巷道的断面，m2；U为巷道的周界，m。
• 据前人的实验，水流在各种粗糙壁面、平直的圆管内流动， 当时，水流呈层流状态；约在时，水流开始向紊流过渡，故 称2000为临界雷诺数；当时，水流呈完全紊流。把这些数值 近似应用于风流，便可大致估计出风流在各种流态下的平均 风速。例如某巷道的断面S＝2.5 m2，周界U＝6.58 m，风流 的＝14.410－6 m2/s。则用（3-1-3）式估算出风流开始向紊 流过渡的平均风速为：
空气动力学基础知识什么是空气动力学
空气动力学基础知识什么是空气动力学
空气动力学是力学的一个分支，研究飞行器或其他物体在同空气或其他气体作相对运动情况下的受力特性、气体的流动规律和伴随发生的物理化学变化。以下是由店铺整理关于空气动力学基础知识的内容，希望大家喜欢!
空气动力学的分类
通常所说的空气动力学研究内容是飞机，导弹等飞行器在各种飞行条件下流场中气体的速度、温度、压力和密度等参量的变化规律，飞行器所受的升力和阻力等空气动力及其变化规律，气体介质或气体与飞行器之间所发生的物理化学变化以及传热传质规律等。从这个意义上讲，空气动力学可有两种分类法：
1)根据流体运动的速度范围或飞行器的飞行速度，空气动力学可分为低速空气动力学和高速空气动力学。通常大致以400千米/小时(这一数值接近于地面1atm，288.15K下0.3Ma的值)这一速度作为划分的界线。在低速空气动力学中，气体介质可视为不可压缩的，对应的流动称为不可压缩流动。大于这个速度的流动，须考虑气体的压缩性影响和气体热力学特性的变化。这种对应于高速空气动力学的流动称为可压缩流动。
2)根据流动中是否必须考虑气体介质的粘性，空气动力学又可分为理想空气动力学(或理想气体动力学)和粘性空气动力学。
除了上述分类以外，空气动力学中还有一些边缘性的分支学科。例如稀薄气体动力学、高温气体动力学等。
空气动力学的研究内容
在低速空气动力学中，介质密度变化很小，可视为常数，使用的基本理论是无粘二维和三维的位势流、翼型理论、升力线理论、升力面理论和低速边界层理论等;对于亚声速流动，无粘位势流动服从非线性椭圆型偏微分方程，研究这类流动的主要理论和近似方法有小扰动线化方法，普朗特-格劳厄脱法则、卡门-钱学森公式和速度图法，在粘性流动方面有可压缩边界层理论;对于超声速流动，无粘流动所服从
矿内空气动力学基础
矿内空气动力学基础
1. 简介
矿井是地下矿山中进行采矿活动的地方。在矿井内，空气流动和传热现象对于矿工的生命安全和矿山生产效率具有重要影响。矿内空气动力学研究是研究矿井内空气流动、热交换和粉尘传输等现象的科学领域。
空气动力学是研究空气在流体力学背景下的运动和行为的学科。在矿井内，由于地下环境的封闭性和复杂多变的地质结构，空气流动的性质和特点与地面环境有很大差异。因此，矿内空气动力学的研究对于矿井内环境的优化和矿山生产的安全高效运行至关重要。
2. 矿内空气流动
矿井内的空气流动是由于温度差异、气体密度差异和压力差异等因素引起的。空气流动对于保持矿井内的正常气候和提供矿工生活所需的舒适环境非常重要。
2.1 温度差异引起的空气流动
矿井内存在着地下温度梯度，通常越深的地方温度越高。由于温度差异，空气在上升和下沉的过程中形成对流。上升空气会带走热量，从而冷却下方的区域；下降空气则会带来热量，使上方的区域变暖。这种温度差异导致了空气的流动。
2.2 气体密度差异引起的空气流动
矿井内的气体密度在不同位置和高度上也会产生差异。在矿井内，重气体往往向下运动，轻气体则向上运动。这种气体密度差异也会引起空气的流动。
2.3 压力差异引起的空气流动
矿井内的压力差异也是引起空气流动的重要原因之一。矿井内有时会存在高压区域和低压区域，空气会从高压区域流向低压区域。这种压力差异会导致矿井内的空气流动。
3. 矿内空气热交换
矿井内的空气热交换是指矿井内空气与周围物体之间的热量传递过程。空气热交换对于保持矿井内的适宜温度和湿度非常重要。
矿井通风与安全中国矿业大学矿内空气动力学基础PPT课件
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在实际测定时，还需借助于能够接受压力的 接受管与能够传递压力的传压管。传压管多采用 橡皮管或特制塑料管。接受管则多用金属制成。
接受管最常用的有两种，一为皮托管，一为 静压管。前者可以接受风流的点静压或点静压与 点速压之和，后者则只用以接受风流的点静压。
静压管没有中心管， 仅在其前部管壁上开有4 个孔径不大于0.5毫米的 小孔，故当管咀平行风 流时，只能接受其点静 压。
的。这种既没有内摩擦又没有压缩性的流体，叫
3
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2.2 矿井风流的能量方程
1.连续性方程
矿井风流可以看作是一种连续的介质作不可压 缩的稳定流，矿井巷道的特征是细长的，其横断面上 各点的参数变化不大，可以看作是一维流动，即矿井 风流的各个参数仅限于x轴变化。当风流从A-A断面 流向B-B断面时，设A-A断面的风速为V1，断面积为 S1，B-B断面的风速为V2，断面积为S2。当两断面间 并无分支巷道和不漏风时，则有：
• 这就给出了物体在Z高度上的势能。
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位压
位能表现形式为位压，也是一种潜在的压力，因而也 就不象静压与速压那样，可以直接用气压计及压差计测得 其数值。在假设空气重率γ不变的条件下，欲确定风流某 点的位压值，只能根据前章所给的重率测算式，测算出空 气重率γ，再测出该点至基准面的垂高Zi，然后相乘，即 可求得该点的位压值hei＝γZi。
矿井空气流动的基础理论
第二章矿井空气流动的基础理论
本章的重点：
1、空气的物理参数----T、P、Φ、μ、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----边界条件、压力坡度图
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
主要研究内容：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。介绍空气的主要物理参数、性质，讨论空气在流动过程中所具有的能量（压力）及其能量的变化。根据热力学第一定律和能量守恒及转换定律，结合矿井风流流动的特点，推导了矿井空气流动过程中的能量方程，介绍了能量方程在矿井通风中的应用。
第一节空气的主要物理参数
一、温度
温度是描述物体冷热状态的物理量。矿井表示气候条件的主要参数之一。热力学绝对温标的单位K ，摄式温标：T=273.15+t 二、压力（压强）
1、定义：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。它是空气分子热运动对器壁碰撞的宏观表现。P=2/3n(1/2mv 2)
2、压头：如果将密度为 ρ 的某液体注入到一个断面为A 的垂直的管中，当液体的高度为 h 时，液体的体积为： V = hA m 3
3、矿井常用压强单位：Pa Mpa mmHg mmH 20 mmbar bar atm 等。换算关系：1 atm = 760 mmHg = 1013.25 mmbar = 101325 Pa (见P396) １mmbar = 100 Pa = 10.2 mmH 20, １mmHg = 13.6mmH 20 = 133.32 Pa
空气动力学基础要点[整理版]
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空气动力学基础（教学重点）
绪论（1学时）
第一章,,,,,,,,,,流体静力学（5学时）
1、掌握连续介质假设的概念、意义和条件；
2、了解掌握流体的基本物理属性，尤其是易流性、粘性、压缩性等属性的物理本质和数学表达；
3、掌握流体力学中作用力的分类和表达、静止流体中压强的定义及其特性；
4、初步掌握静止流体微团的力学分析方法，重点掌握流体平衡微分方程的表达及其物理意义；
5、在流体平衡微分方程的应用方面，掌握重力场静止液体中的压强分布规律，重点掌握标准大气问题。
第二章,,,,,流体运动学与动力学基础（12学时）
1、了解两种描述流场的方法的区别与特点，重点掌握欧拉法下加速度的表达和意义
2、掌握流体微团的几种变形和运动及其数学表达，掌握流体微团的运动分解与刚体运动的异同；
3、了解系统分析方法与控制体分析方法的区别与联系，了解雷诺输运方程的表达及意义；
4、空气动力学基本方程是本章重点，积分形式方程要掌握质量方程、动量方程和能量方程的表达和意义，并会用它们解决实际工程问题；微分形式方程要重点掌握连续方程、欧拉方程和能量方程的表达和意义；掌握微元控制体分析方法；掌握伯努利方程的表达、意义、条件和应用；
5、重点需要掌握的概念：流线、流量、散度、旋度、位函数、流函数、环量与涡的表达、意义及其相互之间的关系；
第3章,,,,,,,,,,低速平面位流（6学时）
3．1,,,,,,,,,,平面不可压位流的基本方程及其边界条件
二维流动
不可压无旋流动的基本方程是位函数满足的拉普拉斯方程
不穿透条件（可滑移条件）
拉普拉斯方程的叠加原理，速度也可叠加，压强不可叠加
空气动力学基础知识教学教材共61页文档
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
空气动力学基础知识教学教材
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46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。
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47、采菊东篱下，悠然见南山。
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48、啸傲东轩下，聊复得此生。
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百度文库
49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
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50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
谢谢！
矿井通风与除尘(蒋仲安版) 2 矿内空气动力学
（1）单位质量流体的能量方程 流动中的每m3空气所具有的机械 能为压能、动能、位能之和
P
2
v 2 gZ
(N· m/m3或J/m3)
15
2.2.3 可压缩流体能量方程
每kg质量空气所具有的机械能为
v2 gZ 2 P
(J/kg)
每kg可压缩流体的伯努利方程
2 v12 v2 VdP ( ) (Z1 Z 2 ) g LR 2 2 2 1
压入式通风系统压力坡度图
压入式通风的压力分布图
Distribution Diagram of Pressure by Blowing Ventilation
28
（2）抽出式通风系统
3
1 1 2 2
3
z1
ρ1
z2
ρ2
29
（2）抽出式通风系统
能量方程为：
3 3
H s H n h1 2
1 2 2 v2 2
z1
ρ1
z2
（2）抽出式通风系统
抽出式通风的压力分布图 Distribution Diagram of Pressure by Exhaust Ventilation
负全压线
负静压线
32
（3）抽压混合式通风系统
列出断面1、2的能量方程式：
a
空气动力学部分知识要点
空气动力学及飞行原理课程
空气动力学部分知识要点
一、流体属性与静动力学基础
1、流体与固体在力学特性上最本质的区别在于：二者承受剪应力
和产生剪切变形能力上的不同。
2、静止流体在剪应力作用下（不论所加剪切应力τ多么小，只要
不等于零）将产生持续不断的变形运动（流动），换句话说，静
止流体不能承受剪切应力，将这种特性称为流体的易流性。3、流体受压时其体积发生改变的性质称为流体的压缩性，而抵抗
压缩变形的能力和特性称为弹性。
4、当马赫数小于0.3时，气体的压缩性影响可以忽略不计。
5、流层间阻碍流体相对错动（变形）趋势的能力称为流体的粘性，
相对错动流层间的一对摩擦力即粘性剪切力。
6、流体的剪切变形是指流体质点之间出现相对运动（例如流体层
间的相对运动）流体的粘性是指流体抵抗剪切变形或质点之间
的相对运动的能力。流体的粘性力是抵抗流体质点之间相对运
动（例如流体层间的相对运动）的剪应力或摩擦力。在静止状
态下流体不能承受剪力；但是在运动状态下，流体可以承受剪
力，剪切力大小与流体变形速度梯度有关，而且与流体种类有
关
7、按照作用力的性质和作用方式，可分为彻体力和表面力（面力）
两类。例如重力，惯性力和磁流体具有的电磁力等都属于彻体
力，彻体力也称为体积力或质量力。
8、表面力：相邻流体或物体作用于所研究流体团块外表面，大小
与流体团块表面积成正比的接触力。由于按面积分布，故用接
触应力表示，并可将其分解为法向应力和切向应力：
9、理想和静止流体中的法向应力称为压强，其指向沿着表面的内
法线方向，压强的量纲是[力]/[长度]2
10、标准大气规定在海平面上，大气温度为 15℃或 T0 =
《空气动力学》课件
机翼增升装置
襟翼、缝翼等增升装置可提高机翼 升力系数。
03
02
机翼剖面
机翼的剖面形状影响其气动性能。
机翼与机身连接
机翼与机身的连接需考虑强度、刚 度和疲劳寿命等因素。
04
升力和阻力
升力产生
升力由机翼上下表面的压差产生。
阻力分类
阻力可分为摩擦阻力、压差阻力和诱导阻力等。
流体静力学
流体静压力
流体在静止状态下受到的压力。
静压力特性
流体静压力只与流体自身的重量和容 器形状有关。
静压力分布
流体静压力在不同高度和方向上存在 差异。
液体静压力计算
通过液柱高度和容器底面积计算液体 静压力。
03
流体动力学
流体动力学基本方程
表示流体在运动过程中能 量的变化。
能量守恒方程
表示流体在运动过程中动 量的变化。
动量守恒方程
表示流体在运动过程中质 量的增加或减少。
质量守恒方程
理想流体的运动
无粘性、无旋流的运动
如不可压缩流体的匀速直线运动。
理想流体绕流问题
如流体绕过物体的流动，理想流体中的涡旋和自由流线等。
粘性流体的运动
粘性流体的基本性质
如牛顿粘性定律和流体的粘性系数。
粘性流体的流动特性
如层流和湍流，边界层等概念。
第2章矿内空气动力学基础
➢重点与难点 1、矿内空气主要成分及其性质 2、井下常见的有害气体、来源及最高允许浓度 3、矿井的气候条件（温度、湿度，风速）
第2章矿内空气动力学基础
第2章 矿内空气动力学基础
• 根据能量平衡及转换定律，结合矿井风流 的特点，分析矿井风流任一断面上的机械能和 风流沿井巷运动的能量变化规律及其应用，为 以后章节提供理论基础。
•单位体积24
• 这就是不可压缩单位质量流体常规的伯努第力2章方矿内程空气表动力达学基式础 。
2.2 风流能量与能量方程
• 关于能量方程使用的几点说明
• 从能量方程的推导过程可知，方程是在一定的条件下 导出的，并对它做了适当的简化。因此，在应用能量 方程时应根据矿井的实际条件，正确理解能量方程中 各参数的物理意义，灵活应用。
第2章矿内空气动力学基础
• 由于无数个空气分子作无规则的热运动，不断地与器 壁(或井壁或巷道壁)相碰撞，平均起来对任何方向的 撞击次数是相等的，故器壁各面上所受的压力也是相 等的，即各向同值。
• 根据上面的分析，空气的压力可用下式表示：
• 式中 n——单位体积内的空气分子数；
•
——分子平移运动的平均动能。
• 现有空气在一巷道内流动，考虑到在任意两点 间的能量变化，如图所示。
• 内能的变化是非常小的，忽略不计，又因为外 加的机械能通常单独考虑，撇开这些因素，在 图中1点的总能量等于2点的总能量与1—2之 间损失的能量之和，如果用U1和U2分别表示 1点和2点的总能量，h1-2表示1点到2点的能 量损失，则有下式：
矿内空气动力学基础
2、动能 对一个质量为m静止的物体，施加一个恒定的力F，在t
时间内加速到u，由于是匀加速，其平均速度为：
(0+u)/2=u/2 m/s 移动的距离为：
加速度为：
L=(u/2) t m
a=△u/ △t =u/t m/s2
施加的力为： F=ma=mu/t N
从静止到速度为u，F做功为：
Wd =Ev =FL =(mu/t)(u/2)t
2.3 能量方程（伯努力方程）
截面1能量U1＝ 勇于开始截，才面能2找能到量成U2+损失h1-2
功的路
u12 2
Z1g
P1
1
u22 2
Z2g
P2
2
h12
hf
12
（P1
1gZ1
1 2
V12）
(P2
2 gZ 2
2 2
V22
)
hf
12
（P1
P2
)
(
1 2
V12
2 2
V22
)
(1gZ1
2
gZ2
)
若认为流体不可压缩，则密度不变，那么单位质量流体的 伯努利方程表达式为：
(1)、(2)相加有：H f
Hn
ha、b
bvb2
2
其中， Hn a za g b zb g(矿井自然风压)
空气动力学基础知识
1第一章空气动力学基础知
识(总14页)
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第四单元飞机与飞机系统
第一章空气动力学基础知识
大气层和标准大气
地球大气层
地球表面被一层厚厚的大气层包围着。飞机在大气层内运动时要和周围的介质——空气——发生关系，为了弄清楚飞行时介质对飞机的作用，首先必须了解大气层的组成和空气的一些物理性质。
根据大气的某些物理性质，可以把大气层分为五层：即对流层(变温层)、平流层(同温层)、中间层、电离层(热层)和散逸层。
对流层的平均高度在地球中纬度地区约11公里，在赤道约17公里，在两极约8公里。对流层内的空气温度、密度和气压随着高度的增加而下降，并且由于地球对大气的引力作用，在对流层内几乎包含了全部大气质量的四分之三，因此该层的大气密度最大、大气压力也最高。大气中含有大量的水蒸气及其它微粒，所以云、雨、雪、雹及暴风等气象变化也仅仅产生在对流层中。另外，由于地形和地面温度的影响，对流层内不仅有空气的水平流动，还有垂直流动，形成水平方向和垂直方向的突风。对流层内空气的组成成分保持不变。
从对流层顶部到离地面约30公里之间称为平流层。在平流层中，空气只有水平方向的流动，没有雷雨等现象，故得名为平流层。同时该层的空气温度几乎不变，在同一纬度处可以近似看作常数，常年平均值为摄氏零下度，所以又称为同温层。同温层内集中了全部大气质量的四分之一不到一些，所以大气的绝大部分都集中在对流层和平流层这两层大气内，而且目前大部分的飞机也只在这两层内活动。
空气动力学基础--空气动力学 ppt课件
则：流体的流体具有的能量可以在压力能和动能之间进行转 换，但能量的总和保持不变
p
1 2
v 2
p0
常数
p ——静压。单位体积流体具有的压力能。
1 2
v 2
——动压。单位体积流体具有的动能。
PPT课件
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伯努利定理表明
理想流体沿流管流动过程中，流速增大的地方，静压力必然 减小，反之亦然。
曲线 2.4.6 机翼的压力中心和焦点(空气动力中心)
PPT课件
24
2.4.1 空气动力、升力和阻力
空气动力
空气作用在与之有相对运动物体上的 力称为空气动力。
飞机飞行时，作用在飞机各部件上 的空气动力的合力叫做飞机的总空 气动力， 用R 表示。
PPT课件
3
2.1.1 相对运动原理
作用在飞机上的空气动力取决于飞机和空气之间的相 对运动情况，而与观察、研究时所选用的参考坐标无 关。
将飞机的飞行转换为空气的流动，使空气动力问题的 研究大大简化。风洞实验就是根据这个原理建立起来 的。
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4
2.1.2 连续性假设
连续性假设
在进行空气动力学研究时，将大量的、单个分子组成的大气 看成是连续的介质。
当气流流过机翼表面时，由于气流的方向和机翼所采用的翼 型，在机翼表面形成的流管就像图2 - 5 中所示的那样变细或 变粗，流体中的压力能和功能之间发生转变，在机翼表面形 成不同的压力分布，从而产生升力。
矿内空气动力学基础
帕斯卡
1
10-5
0.101972 0.101972×10-4
7.50062× 9.86923× 10-3 10-6 7.35559× 9.67841× 10-2 10-5 1.31579× 10-3
公斤力/ 米2 毫米汞 柱
9.806 65 133.3 22
9.80665× 10-5 1.33322× 10-5
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。
Mv v V
M v ——水蒸气的质量，kg.
绝对湿度虽然反映了空气中实际所含水蒸气量的大小，但不能反映空 气的干湿程度。
相对湿度——指湿空气中实际含有水蒸汽量与同温度下的饱和水蒸汽量之比 的百分数
ρs——在同一温度下空气中的饱和水蒸汽量， g/m3 。
2.2 风流能量与压力
能量——压力
风流之所以能在系统中流动，其根本的原因是系统中存在着 促使空气流动的能量差。 能量的角度 当空气的能量对外做功有力的表现时，我们就把它称为压力。 力的角度 压力可以理解为：单位体积空气所具有的能够对外作功的机 械能。
静压能 静压 内 涵：空气分子热运动而具有静压能 用Ep表示
外在表现：空气分子碰撞器壁而有力的表现 用P表示
空气动力学基础
空气动力学基础
空气动力学是研究空气对物体的作用力和物体在空气中运动规律的
学科。它在航空航天工程中起着重要的作用。本文将介绍空气动力学
的基本概念、主要原理和应用。
一、空气动力学概述
空气动力学是围绕着气体流动学和力学展开的学科，主要研究气体
与物体相互作用产生的力以及物体在气体中的运动。空气动力学基础
理论包括气体流动方程、边界条件和流场特性等。它是航空航天工程
设计和性能分析的重要依据。
二、空气动力学原理
1. 气体流动方程
空气动力学中的主要流动方程是连续性方程、动量方程和能量方程。连续性方程描述了流体的质量守恒，动量方程描述了流体的动量守恒，能量方程描述了流体的能量守恒。
2. 升力和阻力
在运动中的物体受到空气的作用力，其中最重要的是升力和阻力。
升力使得物体能够克服重力向上运动，而阻力则阻碍物体的运动。这
两个力的大小和方向与物体的形状、速度和气体性质等有关。
3. 测试和模拟
为了研究物体在空气中的行为，人们通常会进行实验和数值模拟。
实验方法包括风洞试验和模型试飞等，而数值模拟则利用计算机技术
对气体流动进行数值计算和模拟。
三、空气动力学应用
1. 飞行器设计
空气动力学是飞行器设计的重要基础。通过研究飞行器在不同速度
和高度下的空气动力学特性，可以优化飞行器的外形设计，提高其升
阻比，提高飞行效率和安全性。
2. 空气动力学仿真
使用计算机模拟和仿真技术，可以在设计阶段对飞行器进行空气动
力学分析。这样可以预测飞行器在各种工况下的性能和稳定性，指导
设计改进。
3. 空气动力学研究
空气动力学研究不仅应用于飞行器设计，还广泛用于其他领域，如
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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
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）。
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。
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：
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
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
y
由牛顿内摩擦定律得：
V
F S du
dy
式中，F ——内摩擦力，N；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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
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
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
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。
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。
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