第03章井巷通风阻力精选文档.ppt

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1、第第0303章井巷通风阻章井巷通风阻力力本讲稿第一页，共二十页2第三章井巷通风阻力第三章井巷通风阻力本讲稿第二页，共二十页3nTnvxnvxnt本讲稿第三页，共二十页4nnvnvmax本讲稿第四页，共二十页5本讲稿第五页，共二十页6n尼古拉兹实验结果尼古拉兹实验结果nLg（100）nlgRe层流区层流区,水力光滑管区水力光滑管区,称为紊流光滑区称为紊流光滑区紊流粗糙管区又称为阻力平紊流粗糙管区又称为阻力平方区方区紊流过渡粗糙区紊流过渡粗糙区过渡流区过渡流区,本讲稿第六页，共二十页7本讲稿第七页，共二十页8本讲稿第八页，共二十页9本讲稿第九页，共二十页10n1)突变突变n2)渐变渐变n 主要是由

2、于沿流动方向出现主要是由于沿流动方向出现减速增压现象减速增压现象，在边壁附近产生涡漩在边壁附近产生涡漩。因为。因为 V hv p ，压差的作用方向与流动方向相反，使边壁附近，流速本来就小，趋于压差的作用方向与流动方向相反，使边壁附近，流速本来就小，趋于0,在这些地方在这些地方主流与边壁面脱离，出现与主流相反的流动，形成涡漩。主流与边壁面脱离，出现与主流相反的流动，形成涡漩。n3)转弯处转弯处n 流体质点在转弯处受到离心力作用，在外侧出现减速增压，出现涡漩。流体质点在转弯处受到离心力作用，在外侧出现减速增压，出现涡漩。n4)分岔与会合分岔与会合n 上述的综合。上述的综合。n 局部阻力的产生主要是

3、与涡漩区有关，涡漩区愈大，能量损失愈多，局部阻力愈大。局部阻力的产生主要是与涡漩区有关，涡漩区愈大，能量损失愈多，局部阻力愈大。本讲稿第十页，共二十页113.2.2 局部阻力系数与局部局部阻力系数与局部风风阻阻 1、局部阻力系数、局部阻力系数 1)突然扩大突然扩大n 当忽略两断面间的摩擦阻力时当忽略两断面间的摩擦阻力时式中：式中：v1、v2分别为小断面和大断面的平均流速，分别为小断面和大断面的平均流速，m/s；n S1、S2分别为小断面和大断面的面积，分别为小断面和大断面的面积，m；n 空气平均密度，空气平均密度，kg/m3。n 所以局部阻力系数公式为：所以局部阻力系数公式为：n 当巷道粗糙度

4、较大时，可用巷道的摩擦阻力系数当巷道粗糙度较大时，可用巷道的摩擦阻力系数 进行修正进行修正本讲稿第十一页，共二十页12 2)突然缩小突然缩小 取决于巷道收缩面积比取决于巷道收缩面积比，对应于小断面的动压，对应于小断面的动压nn 当巷道粗糙度较大时，可用巷道的摩擦阻力系数当巷道粗糙度较大时，可用巷道的摩擦阻力系数 进行修正。进行修正。n3)3)逐渐扩大逐渐扩大n能量损失可认为是摩擦损失和扩张损失两部分组成。能量损失可认为是摩擦损失和扩张损失两部分组成。n当当n=Sn=S2 2/S/S1 1一定，则一定，则扩张角扩张角 摩擦损失摩擦损失扩张损失扩张损失 n=58=58度，能量损失最小。度，能量损失

5、最小。n1nn本讲稿第十二页，共二十页13 4)转弯转弯 当巷高与巷宽之比当巷高与巷宽之比H/b=0.21.0 时，时，n 当巷高与巷宽之比当巷高与巷宽之比H/b=12.5 时，时，式中：式中：0假定假定边边壁完全光滑壁完全光滑时时，90转转弯的局部阻力系数；弯的局部阻力系数；巷道的摩擦阻力系数，巷道的摩擦阻力系数，N.s2/m4；巷道巷道转转弯角度影响系数。弯角度影响系数。n n本讲稿第十三页，共二十页14 5)分岔与汇合分岔与汇合 当巷道当巷道分岔分岔时的局部阻力时的局部阻力n n 当巷道当巷道汇合汇合时的局部阻力时的局部阻力n式中：式中：K 巷道粗糙度影响系数，巷道粗糙度影响系数，查查表

6、得。表得。另另外外巷巷道道中中可可能能还还有有罐罐笼笼、矿矿车车等等其其它它设设备备，它它们们对对风风流流产产生生的的阻阻力力也也是是局局部部阻阻力力的的一一部部分分，多通多通过实测过实测把它把它们们影响包含在影响包含在局部阻力系数局部阻力系数 中。中。n nn2n3n1n2n3nnnn1n2本讲稿第十四页，共二十页153.2.2 局部阻力系数与局部局部阻力系数与局部风风阻阻 2、局部、局部风风阻阻 在局部阻力计算式中，令在局部阻力计算式中，令 ，则：，则：式中式中R Rl l称为称为局部风阻局部风阻，其单位为，其单位为N.sN.s2 2/m/m8 8或或kg/mkg/m7 7。此式表明，此式

7、表明，在紊流条件下局部阻力也与风量的平方成正比在紊流条件下局部阻力也与风量的平方成正比本讲稿第十五页，共二十页163 3.4 4 井巷通风阻力特性与矿井通风难易衡量井巷通风阻力特性与矿井通风难易衡量3.4.1 井巷通井巷通风风阻力特性阻力特性 由由前前面面学学习习可可知知：在在紊紊流流条条件件下下，摩摩擦擦阻阻力力和和局局部部阻阻力力均均与与风风量量的的平平方方成成正正比比。故故可可写写成成一般形式：一般形式：h hRQRQ2 2 PaPa，称为，称为通风阻力定律通风阻力定律 对对于于特特定定井井巷巷，R R为为定定值值。用用纵纵坐坐标标表表示示通通风风阻阻力力(或或压压力力)，横横坐坐标标表

8、表示示通通过过风风量量，当当风风阻阻为为R R时时，则则每每一一风风量量Q Qi i值值，便便有有一一阻阻力力h hi i值值与与之之对对应应，根根据据坐坐标标点点（Q Qi i,h,hi i）即可画出一条抛物线。这条曲线就叫该井巷的即可画出一条抛物线。这条曲线就叫该井巷的阻力特性曲线阻力特性曲线。风阻风阻R R越大，曲线越陡越大，曲线越陡。n 必须学会绘制必须学会绘制n 在风机选型、通风网络分析过程中，很有用处。在风机选型、通风网络分析过程中，很有用处。3.4.2 矿矿井通井通风难风难易程度衡量易程度衡量 对于一个矿井对于一个矿井 ，巷道系统已定的情况下，其通风，巷道系统已定的情况下，其通风

9、的困难程度可以用矿井总风阻与矿井等积孔来表示。的困难程度可以用矿井总风阻与矿井等积孔来表示。1 1、矿井总风阻、矿井总风阻 地面空气从入风井口进入矿内，沿井巷流动，直至从主要通风机出口排出，要克服各段巷道地面空气从入风井口进入矿内，沿井巷流动，直至从主要通风机出口排出，要克服各段巷道的通风阻力。的通风阻力。从入风井口到主要通风机入口，把从入风井口到主要通风机入口，把顺序连接的各段井巷顺序连接的各段井巷的通风阻力累加起来，就得到的通风阻力累加起来，就得到矿井通风总阻力矿井通风总阻力hRm，这就是，这就是井巷通风阻力的叠加原则井巷通风阻力的叠加原则。nnQnhnR本讲稿第十六页，共二十页173.4

10、.2 矿矿井通井通风难风难易程度衡量易程度衡量 1 1、矿井总风阻、矿井总风阻 根据矿井通风总阻力根据矿井通风总阻力h hRmRm和矿井总风量和矿井总风量Q Q，即可求出总风阻，即可求出总风阻RmRm：Rm Rm 通风越困难，但不够直观形象，单位也复杂。通风越困难，但不够直观形象，单位也复杂。2 2、矿井等积孔、矿井等积孔 概念：概念：假定在无限空间有一薄壁，在薄壁上开一面积为假定在无限空间有一薄壁，在薄壁上开一面积为A A(m(m2 2)的孔口。当孔口通过的的孔口。当孔口通过的风量等于矿井风量，且孔口两侧的风压差等于矿井通风阻力时，则孔口面积风量等于矿井风量，且孔口两侧的风压差等于矿井通风阻

11、力时，则孔口面积A A称为该矿称为该矿井的等积孔。井的等积孔。计算公式：计算公式：设风流从设风流从I III II，且无能量损失，则有：，且无能量损失，则有：得得 将将v v2 2=Q/AQ/A2 2代入上式后并整理得：代入上式后并整理得：nAnInIInP2nv2nP1nv1本讲稿第十七页，共二十页18 由水力学可知，由水力学可知，A2=0.65A。所以：所以：当当=1.2kg/m=1.2kg/m3 3，则：，则：因因R Rm m=h hm m2 2，故有，故有 由此可见，由此可见，A A是是R Rm m的函数，的函数，故可以表示矿井通风的难易程度。故可以表示矿井通风的难易程度。例例题题3-

12、73-7某某矿矿井井为为中中央央式式通通风风系系统统，测测得得矿矿井井通通风风总总阻阻力力h hRmRm=2800Pa=2800Pa，矿矿井井总总风风量量Q Q=70m=70m3 3/s/s，求矿井总风阻，求矿井总风阻R Rm m和等积孔和等积孔A A，评价其通风难易程度。，评价其通风难易程度。解解 可知该矿通风难易程度属中等。可知该矿通风难易程度属中等。本讲稿第十八页，共二十页19注意：注意：1 1、对对于于多多风风机机工工作作的的矿矿井井，应应根根据据各各主主要要通通风风机机工工作作系系统统的的通通风风阻阻力力和和风风量量，分分别别计计算算各各主要通风机所担负系统的等积孔，进行分析评价。主

13、要通风机所担负系统的等积孔，进行分析评价。2 2、必必须须指指出出，表表3-183-18所所列列衡衡量量矿矿井井通通风风难难易易程程度度的的等等积积孔孔值值，是是18731873年年缪缪尔尔格格(Murgue)(Murgue)根根据据当当时时的的生生产产情情况况提提出出的的3 3。表表中中的的数数据据对对当当前前小小型型矿矿井井还还有有一一定定的的参参考考价值价值，对大型矿井或多风机通风系统的矿井，对大型矿井或多风机通风系统的矿井，衡量通风难易程度的指标还有待研究衡量通风难易程度的指标还有待研究。本讲稿第十九页，共二十页203 3.5 5 降低井巷通风阻力措施降低井巷通风阻力措施3.5.1 降

14、低井巷摩擦阻力措施降低井巷摩擦阻力措施 1 1减小摩擦阻力系数减小摩擦阻力系数。2 2保保证证有有足足够够大大的的井井巷巷断断面面。在在其其它它参参数数不不变变时时，井井巷巷断断面面扩扩大大33%33%，RfRf值值可可减减少少50%50%。3 3选选用用周周长长较较小小的的井井巷巷。在在井井巷巷断断面面相相同同的的条条件件下下，圆圆形形断断面面的的周周长长最最小小，拱拱形形断断面面次次之，矩形、梯形断面的周长较大。之，矩形、梯形断面的周长较大。4 4减少巷道长度。减少巷道长度。5 5避免巷道内风量过于集中。避免巷道内风量过于集中。3.5.2 降低局部阻力措施降低局部阻力措施n1.1.尽量避免

15、井巷断面的突然扩大或突然缩小尽量避免井巷断面的突然扩大或突然缩小n2.2.断面大小悬殊的井巷，连接处断面应逐渐变化断面大小悬殊的井巷，连接处断面应逐渐变化n3.3.尽尽可可能能避避免免井井巷巷直直角角转转弯弯或或大大于于9090的的转转弯弯，拐拐弯弯处处要要做做成成斜斜面面或或者者圆圆弧弧型型，弯弯曲曲半半径径尽量加大。还可设置导风板。尽量加大。还可设置导风板。n4.4.尽量避免风流突然分叉或突然汇合。尽量避免风流突然分叉或突然汇合。n5.5.主要巷道内不得随意停放车辆、堆积木料等主要巷道内不得随意停放车辆、堆积木料等n6.6.要加强矿井总回风道的维护和管理，对冒顶、片帮和积水处要及时处理。要加强矿井总回风道的维护和管理，对冒顶、片帮和积水处要及时处理。本讲稿第二十页，共二十页