第02章矿井空气流动基本理论
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风道中任一点i风流，在其流动方向上同时存在静压和动压，两者之和称之 为该点风流的全压，即：全压＝静压＋动压。
由于静压有绝对和相对之分，故全压也有绝对和相对之分。 Ａ 绝对全压（Pti） Pti＝ Pi＋hvi B 相对全压（hti） hti＝ hi＋hvi＝ Pti－ Poi 说明： A 相对全压有正负之分； B 无论正压通还是负压通风，Pti>Pi hti＞ hi。
表示气体热力状态的总能量。 单位质量物质的焓称为比焓。 它是内能u和压力功PV之和。
i=id+d•iV
=1.0045t+d(2501+1.85t)
式中，Pd—1m3湿空气中干空气的分压力， Pa；
实际应用焓-湿图（i-d图）
P —1m3湿空气中水蒸气的分压力，
复习思考题
1-1 简述井下空气温度的变化规律。 1-2 简述湿度的表示方式以及矿内湿度的变化规律。
乙地的绝对湿度大于甲地，但甲地的相对
湿度大于乙地，故乙地的空气吸湿能力强。
上例 甲地、乙地的露点分别为多少？
三、水蒸气对干空气物理参数的影响
1) 湿空气密度
2.1.6焓
是一个组合的状态参数，
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。
2) 湿空气压力
P=Pd+Pv
3.静压力测算基准（表示方法） 静压一般直接测量,根据测算基准不同，可分为： A、绝对压力：以真空为测算零点（比较基准）而测得的压力，用P表示。 B、相对压力：以当时当地同标高的大气压力P0为测算基准(零点)测得的压 力，通常所说的表压力，用 h 表示。 4. 绝对压力P、相对压力h和测算基准P0的关系： h=P－P0
例如：甲地：t=18℃， V＝0.0107Kg/m3 乙地：t=30℃， V＝0.0154Kg/m3
解：查附表(P435) 当t为18℃， s＝0.0154Kg/m3 当t为30℃， s＝0.03037Kg/m3
∴ 甲地：φ＝ V/ S＝0.7 ＝70 % 乙地：φ＝ V/ S＝0.51＝51 %
矿井通风与安全
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第二章 矿井空气流动基本理论
前一章学习了矿井空气成分及浓度要求，那么本章要解决矿井空气的物理 参数、流动基本规律及指导实际的矿井通风。
2.1 矿井空气的主要物理参数
2.1.1 温度
描述物体冷热状态的物理量。 温标：热力学温标T、单位K；摄氏温标t、单位℃ 换算 T=273.15+t 最适宜的矿内空气温度是15～20℃。
矿内空气温度的变化规律: 在进风路线上矿内空气的温度与 地面气温相比，有冬暖夏凉的现象。回 采工作面的气温在整个风流路线上，一 般是最高的区段。在回风路线上，因通 风强度大，水分蒸发吸热，气流向上流 动而膨胀降温，使气温略有下降，但基 本上常年变停息、无规则的热运动对容器壁的宏观表现。在矿井 通风中习惯称为压力。
1-3 某矿井冬季总进风流的温度为5℃，相对湿度为70%，矿井总回风流的 温度为20℃，相对湿度为90%，矿井总进、总回风量平均为2500 m3/min。试求风流在全天之内从井下带走多少水分？（已知总进、 回空气的饱和湿度为4.76 和15.48 g/m3）
2.2 风流能量与压力
2.特点 a.无论静止的空气还是流动的空气都具有静压力； b.风流中任一点的静压各向同值，且垂直于作用面； c.风流静压的大小（可以用仪表测量）反映了单位体积风流所具有的能够 对外作功的静压能的多少。
2) 相对湿度（Φ） 单位体积空气中实际含有的水蒸汽量（V）与其同温度下的饱和水蒸汽含 量（S）之比。反映空气中所含水蒸汽量接近饱和的程度。 Φ=0 干空气； Φ=1 饱和空气 ; 1 ≥Φ>0 湿空气 3) 含湿量 含有1kg干空气的湿空气中所含水蒸汽的质量（kg）。 二、井下空气湿度的变化规律 进风线路有可能出现冬干夏湿的现象。进风井巷有淋水的情况除外。在采 掘工作面和回风线路上，气温长年不变，湿度也长年不变，一般都接近100％。
1m3空气中所含水蒸汽的质量。单位Kg/m3，其值等于水蒸汽在其分压力 与温度下的密度。
饱和空气：在一定的温度和压力下，单位体积空气所能容纳水蒸汽量是 有极限的，超过这一极限值，多余的水蒸汽就会凝结出来。这种含有极限值水 蒸汽的湿空气叫饱和空气，这时水蒸气分压力叫饱和水蒸分压力，PS，其所含 的水蒸汽量叫饱和湿度s 。
密度：单位体积空气所具有的质量， 用符号ρ (kg/m3)表示 比容：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。 计算公式
ρ常随T、P的变化而变化。标准状态下干空气的密度ρ0=1.293 kg/m3
2.1.4 粘性
流体抵抗剪切力的性质。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。其大小主要取决于温度。
a
P0
b
P永远>0; 而h有 正负之分；
P可>、<或=P0
ha(+) P0
Pa
hb(-)
Pb
真空
１
１
a dzi z12
b
２
２
⑵动压总是大于零。垂直流动方向的作用面所承受的动压最大（即流动方 向上的动压真值）；当作用面与流动方向有夹角时，其感受到的动压值将小于 动压真值。
⑷某断面动压即为该断面平均风速计算值。 四、全压
因为这里所指的空气压力（压强）与其宏观运动无关，所以又称为空气的 静压力。其大小取决于重力场中的位置（相对高度）、空气温度、湿度与空气 成分等参数。
单位：Pa kPa MPa mmHg mmH20 mmbar bar atm等。换算见P434 1MPa=103kPa=106Pa=1atm
2.1.3 密度、比容
由牛顿内摩擦定律得：
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：
2.1.5 湿度
表示空气中所含水蒸汽量的多少或潮湿程度。 不含水蒸气的空气称为干空气；含有水蒸气的空气称为湿空气。 一、表示空气湿度的方法 1) 绝对湿度（V） ：
由于静压有绝对和相对之分，故全压也有绝对和相对之分。 Ａ 绝对全压（Pti） Pti＝ Pi＋hvi B 相对全压（hti） hti＝ hi＋hvi＝ Pti－ Poi 说明： A 相对全压有正负之分； B 无论正压通还是负压通风，Pti>Pi hti＞ hi。
表示气体热力状态的总能量。 单位质量物质的焓称为比焓。 它是内能u和压力功PV之和。
i=id+d•iV
=1.0045t+d(2501+1.85t)
式中，Pd—1m3湿空气中干空气的分压力， Pa；
实际应用焓-湿图（i-d图）
P —1m3湿空气中水蒸气的分压力，
复习思考题
1-1 简述井下空气温度的变化规律。 1-2 简述湿度的表示方式以及矿内湿度的变化规律。
乙地的绝对湿度大于甲地，但甲地的相对
湿度大于乙地，故乙地的空气吸湿能力强。
上例 甲地、乙地的露点分别为多少？
三、水蒸气对干空气物理参数的影响
1) 湿空气密度
2.1.6焓
是一个组合的状态参数，
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。
2) 湿空气压力
P=Pd+Pv
3.静压力测算基准（表示方法） 静压一般直接测量,根据测算基准不同，可分为： A、绝对压力：以真空为测算零点（比较基准）而测得的压力，用P表示。 B、相对压力：以当时当地同标高的大气压力P0为测算基准(零点)测得的压 力，通常所说的表压力，用 h 表示。 4. 绝对压力P、相对压力h和测算基准P0的关系： h=P－P0
例如：甲地：t=18℃， V＝0.0107Kg/m3 乙地：t=30℃， V＝0.0154Kg/m3
解：查附表(P435) 当t为18℃， s＝0.0154Kg/m3 当t为30℃， s＝0.03037Kg/m3
∴ 甲地：φ＝ V/ S＝0.7 ＝70 % 乙地：φ＝ V/ S＝0.51＝51 %
矿井通风与安全
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第二章 矿井空气流动基本理论
前一章学习了矿井空气成分及浓度要求，那么本章要解决矿井空气的物理 参数、流动基本规律及指导实际的矿井通风。
2.1 矿井空气的主要物理参数
2.1.1 温度
描述物体冷热状态的物理量。 温标：热力学温标T、单位K；摄氏温标t、单位℃ 换算 T=273.15+t 最适宜的矿内空气温度是15～20℃。
矿内空气温度的变化规律: 在进风路线上矿内空气的温度与 地面气温相比，有冬暖夏凉的现象。回 采工作面的气温在整个风流路线上，一 般是最高的区段。在回风路线上，因通 风强度大，水分蒸发吸热，气流向上流 动而膨胀降温，使气温略有下降，但基 本上常年变停息、无规则的热运动对容器壁的宏观表现。在矿井 通风中习惯称为压力。
1-3 某矿井冬季总进风流的温度为5℃，相对湿度为70%，矿井总回风流的 温度为20℃，相对湿度为90%，矿井总进、总回风量平均为2500 m3/min。试求风流在全天之内从井下带走多少水分？（已知总进、 回空气的饱和湿度为4.76 和15.48 g/m3）
2.2 风流能量与压力
2.特点 a.无论静止的空气还是流动的空气都具有静压力； b.风流中任一点的静压各向同值，且垂直于作用面； c.风流静压的大小（可以用仪表测量）反映了单位体积风流所具有的能够 对外作功的静压能的多少。
2) 相对湿度（Φ） 单位体积空气中实际含有的水蒸汽量（V）与其同温度下的饱和水蒸汽含 量（S）之比。反映空气中所含水蒸汽量接近饱和的程度。 Φ=0 干空气； Φ=1 饱和空气 ; 1 ≥Φ>0 湿空气 3) 含湿量 含有1kg干空气的湿空气中所含水蒸汽的质量（kg）。 二、井下空气湿度的变化规律 进风线路有可能出现冬干夏湿的现象。进风井巷有淋水的情况除外。在采 掘工作面和回风线路上，气温长年不变，湿度也长年不变，一般都接近100％。
1m3空气中所含水蒸汽的质量。单位Kg/m3，其值等于水蒸汽在其分压力 与温度下的密度。
饱和空气：在一定的温度和压力下，单位体积空气所能容纳水蒸汽量是 有极限的，超过这一极限值，多余的水蒸汽就会凝结出来。这种含有极限值水 蒸汽的湿空气叫饱和空气，这时水蒸气分压力叫饱和水蒸分压力，PS，其所含 的水蒸汽量叫饱和湿度s 。
密度：单位体积空气所具有的质量， 用符号ρ (kg/m3)表示 比容：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。 计算公式
ρ常随T、P的变化而变化。标准状态下干空气的密度ρ0=1.293 kg/m3
2.1.4 粘性
流体抵抗剪切力的性质。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。其大小主要取决于温度。
a
P0
b
P永远>0; 而h有 正负之分；
P可>、<或=P0
ha(+) P0
Pa
hb(-)
Pb
真空
１
１
a dzi z12
b
２
２
⑵动压总是大于零。垂直流动方向的作用面所承受的动压最大（即流动方 向上的动压真值）；当作用面与流动方向有夹角时，其感受到的动压值将小于 动压真值。
⑷某断面动压即为该断面平均风速计算值。 四、全压
因为这里所指的空气压力（压强）与其宏观运动无关，所以又称为空气的 静压力。其大小取决于重力场中的位置（相对高度）、空气温度、湿度与空气 成分等参数。
单位：Pa kPa MPa mmHg mmH20 mmbar bar atm等。换算见P434 1MPa=103kPa=106Pa=1atm
2.1.3 密度、比容
由牛顿内摩擦定律得：
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：
2.1.5 湿度
表示空气中所含水蒸汽量的多少或潮湿程度。 不含水蒸气的空气称为干空气；含有水蒸气的空气称为湿空气。 一、表示空气湿度的方法 1) 绝对湿度（V） ：