局部阻力系数

局部阻力系数

局部阻力系数(coefficient of local resistance)

与流体方向和速度变化有关的系数

具体指:流体流经设备及管道附件所产生的局部阻力与相应动压的比值，其值为无量纲数。

功能:用于计算流体受局部阻力作用时的能量损失。

公式:动压= 局部阻力系数*ρ*V*V*1/2

hf=-Δp/ρ.局部阻力表示为动能u^2的倍数，hf'=ξu^2/2

也可表示为管件的当量长度hf'=λlu^2/2d.λ可根据雷诺数Re求得，层流λ=64/Re,另外还有一些公式雷诺数在3000~1×10^5,λ=0.3164/Re^0.25.对于雷诺数在3000~3×10^6,λ=0.0056＋0.5/Re^0.32,还有其他的可以通过查表λ与Re ε/d可得。

通风压力克服通风阻力，两者因次相同，数值相等，方向相反。知道通风阻力的大小就能确定所需通风压力的大小。在矿井通风中，存在着摩擦阻力和局部阻力，必须分析研究它们的特性、测定方法以及降低措施等，从而作为选择通风设备，进行通风管理与设计的依据。这在通风设计中尤其重要。第一讲空气流动状态流体产生的阻力与流体流动过程中的状态有关。流体流动时有两种状态;一种是流体呈层状流动，各层间流体互不混合，流体质点流动的轨迹为直线或有规则的平滑曲线，这一状态称为层流。在流速很小、管径很小、或粘性较大的流体流动时会发生层流。另一种是流体流动时，各部分流体强烈地互相混合，流体质点的流动轨迹是极不规则的。除了有沿流体总方向的位移外，还有垂直于液流总方向的位移，流体内部存在着时而产生时而消灭的漩涡，这种

状态称为紊流。研究层流与紊流的主要意义在于两种流态有着不同的阻力定律。试验证明，层流与紊流彼此间的转变关系决定于液体的密度ρ、绝对粘性系数μ，流体的平均速度V与管道水力直径d，这些因素的综合影响可以用雷诺数来表示为: 式中，ν--运动粘性系数，m VdVd 矿井巷道很少为圆形，对于非圆形通风巷道，以4S/U(水力直径)代替上式中的d，即: U--巷道周界长度，m。C--断面形状系数，梯形断面4.16;三心拱3.85;半圆拱3.90;圆断面3.54。/s，试计算出风流开始出现紊流时的平均风速?解:当风流开始出现紊流时，则其Re=2000，当完全紊流时，Re= 10000，因此: 1458 1458 第二讲摩擦阻力1、摩擦阻力及影响因素风流在井巷中作均匀流动时，沿程受到井巷固定壁面的限制，引起内外摩擦，因而产生阻力，这种阻力，叫做摩擦阻力。所谓均匀流动是指风流沿程的速度和方向都不变，而且各断面上的速度分布相同。流态不同的风流，摩擦阻力hfr的产生情况和大小也不同。一般情况下，摩擦阻力要占能量方程中通风阻力的80 %~90%，它是矿井通风设计，选择扇风机的主要参数，也是生产中分析与改善矿井通风工作的主要对象。前人实验得出水流在圆管中的沿程阻力公式(达西公式) λ--实验比例系数，无因次;ρ--水流的密度，kg/m L--圆管的长度，m;d--圆管的直径，m; V--管内水流的平均速度，m/s。尼古拉兹在壁面分别胶结各种粗细砂粒的圆管中，实验得出了流态不同的水流λ系数同管壁的粗糙程度、雷诺数的关系。管壁的粗糙程度用管道的直径d 比来表示。并用阀门不断改变管内水流速度，结果如图所示。在lgRe3.3(Re2320)时，即当液体作层流流动，由左边斜线可以看出，所有试验点都分布于其上，λ随Re的增加而减小，且与管道的相对粗糙度无关，这时λ与Re的关系式为: λ=64/Re 在3.3<1gRe<5.0(2320＜Re100000)的范围内，流体由层流向紊流过

渡，λ系数既和Re有关，也和管壁的粗糙度有关。当Re100000时，流体成为紊流流动。λ与Re无关，只和管壁的粗糙度有关。管壁的粗糙度越大，λ系数就越大。其试矿井巷道中的风流，其性质与上面完全一样，所不同的是矿井巷道的粗糙度较大，在较小的Re时，便开始由层流变为紊流;此外，由于大多数矿井巷道风流的Re均大于100000，故λ值仅决定于井巷壁的相对粗糙度，而与Re无关。在一定时期内，各井巷壁的相对粗糙度可认为不变，因之λ值即为常lg74 2、井巷摩擦阻力计算公式由于矿井巷道极少为圆形，可用当量直径d=4S/U代入沿程阻力公式得: 由于矿井中巷道的长度，周界及摩擦阻力系数在巷道形成后一般变化较小，可看作常数。再令: fr--为巷道的摩擦风阻。这时: 这就是完全紊流情况下的摩擦阻力定律。当巷道风阻一定时，摩擦阻力与风量的平方成正比。frfr ，沿断面的周长为8.3m，巷道摩擦阻力系数α通过查表得到的标准值为0.018Ns /min，试求其摩擦阻力? 应当注意，巷道的α值随ρ的改变而改变，在高原地区，空气稀薄，当地的α值需进行校正。校正式如下: Pa 60960 200018 4、降低井巷摩擦阻力的措施井巷通风阻力是引起风压损失的主要根源，因此降低井巷通风阻力，特别是降低摩擦阻力就能用较少的风压消耗而通过较多的风量。许多原来是阻力大，通风困难的矿井，经降低阻力后即变为阻力小、通风容易的矿井。根据h fr =(αLU/S 的关系式可以看出，保证一定风量，降低摩擦阻力的方法就是降低摩擦风阻，根据影fr的各因素，降低摩擦阻力的主要措施有: fr与α成正比，而α主要决定于巷道粗糙度，因此降低α，就应尽量使巷道光滑。当采用棚子支护巷道时，要很好地刹帮背顶，在无支护的巷道，要注意尽可能把顶底板及两帮修整好;对于井下的主要巷道，在采用料石或混凝土砌璇，特别是采用锚杆支护技术时，更能有效地使α系数减小。成

反比，所以扩大巷道断面有时成为降低摩擦阻力的主要措施。由于摩擦阻力又与风量的平方成正比，因此在采用这种措施时，应抓主要矛盾，即首先应考虑风量大、断面小的总回风道的扩大，其次再考虑其它巷道的扩大。fr与U成正比，在断面积相等的条件下，选用周长较小的拱形断面比周长较大的梯形断面好。fr与L成正比，进行开拓设计时，就应在满足开采需要的条件下，尽可能缩短风路的长度。例如，当采用中央并列式通风系统，如阻力过大时，即可将其改为两翼式通风系统以缩短回风路线。降低摩擦阻力，还应同时结合井巷的其它用途与经济等因素进行综合考虑。如断面过大，不但不经济，而且也不好维护，反而不如选用双巷。