第二章 矿井空气流动基本理论

1、矿井通风学矿井通风学 矿井空气流动基本理论矿井空气流动基本理论2 2矿井通风学矿井通风学 本章教学重难点：本章教学重难点：1、矿井空气的主要物理参数、性质；、矿井空气的主要物理参数、性质；2、风流的能量与点压力；、风流的能量与点压力；3、风流流动过程中的能量方程；、风流流动过程中的能量方程；4、能量方程在矿井通风中的应用。、能量方程在矿井通风中的应用。矿井通风学矿井通风学 2.1 空气主要物理参数空气主要物理参数2.1.1 压力（压强）压力（压强）空气分子热运动对器壁碰撞产生的压强，在矿井通风中习惯称为压力，空气分子热运动对器壁碰撞产生的压强，在矿井通风中习惯称为压力，与高度、温度、湿度、大气

2、运动等有关。与高度、温度、湿度、大气运动等有关。温度为温度为0、北纬、北纬45海平面处大气压为标准大气压。海平面处大气压为标准大气压。单位名称单位名称帕斯卡帕斯卡巴巴公斤力公斤力/米米2公斤力公斤力/厘米厘米2毫米汞柱毫米汞柱标准大气压标准大气压PabarmmH2O（工程大压力）（工程大压力）atmmHgatm帕斯卡帕斯卡110-50.1019720.10197210-47.50062110-39.8692310-6公斤力公斤力/米米29.806659.8066510-51110-47.3555910-29.6784110-5毫米汞柱毫米汞柱133.3221.3332210-513.5951.

3、359510-411.3157910-3标准大气压标准大气压1013251.0132510332.31.033237601压力单位换算表压力单位换算表 P=P0exp(-ugz/R0t)，压力梯度，压力梯度100Pa/10m气压日变化：最高气压日变化：最高9-10时，次高时，次高21-22时，次低时，次低3-4时，最低时，最低15-16时时矿井通风学矿井通风学 2.1 空气主要物理参数空气主要物理参数2.1.1 压力（压强）压力（压强）水银气压计水银气压计空盒气压计空盒气压计矿井通风学矿井通风学 2.1 空气主要物理参数空气主要物理参数2.1.2 密度、比容密度、比容单位体积空气所具有的质量称

4、为空气的密度单位体积空气所具有的质量称为空气的密度（kg/m3）。湿空气密度为干空气密度和水蒸汽密度之和，即：湿空气密度为干空气密度和水蒸汽密度之和，即：VM=)1 (003484. 0378. 0PPTPsat密度与密度与P、t、湿度等有关、湿度等有关一般将空气压力为一般将空气压力为101325Pa，温度为，温度为20，相对湿度为，相对湿度为60%的矿井空的矿井空气称为标准矿井空气，其密度为气称为标准矿井空气，其密度为1.2kg/m3。单位质量空气所占有的体积称为空气的比容单位质量空气所占有的体积称为空气的比容 （m3/kg）。）。1MV矿井通风学矿井通风学 2.1 空气主要物理参数空气主要

5、物理参数2.1.2 密度、比容密度、比容)1 (003484. 0378. 0PPTPsat理想气体状态方程：理想气体状态方程：矿井通风学矿井通风学 2.1 空气主要物理参数空气主要物理参数2.1.3 黏性黏性 相邻两流层之间的接触面上产生的粘性阻力（内摩擦力），称为相邻两流层之间的接触面上产生的粘性阻力（内摩擦力），称为流体的粘性。根据牛顿内摩擦力定律，流体分层间的内摩擦力为：流体的粘性。根据牛顿内摩擦力定律，流体分层间的内摩擦力为：dydusFV y气体的黏度随气温升高而增大，压力影响可以忽略。气体的黏度随气温升高而增大，压力影响可以忽略。在矿井通风中常用运动黏度在矿井通风中常用运动黏度

6、（m2/s）表示。）表示。= 动力粘性系数，动力粘性系数，Pas；温度为温度为20、压力为、压力为1个标准大气压时，个标准大气压时， =1.80810-5 Pas； =1.50110-5 m2/s矿井通风学矿井通风学 2.1 空气主要物理参数空气主要物理参数2.1.4 焓焓 焓是一个复合的状态参数，是内能焓是一个复合的状态参数，是内能u和压力功和压力功PV之和，空气焓值的变之和，空气焓值的变化反应了空气吸收或放出的热量。化反应了空气吸收或放出的热量。 焓焓i是以是以1kg干空气为基础表示的，是干空气为基础表示的，是1kg干空气的焓干空气的焓id和和dkg水蒸气的水蒸气的焓焓iv的综合，单位为的

7、综合，单位为kJ/kg。 i=1.0045t+d(2501+1.85t) d为含湿量，含有为含湿量，含有1kg干空气的湿空气中所含水蒸气的质量（干空气的湿空气中所含水蒸气的质量（kg）矿井通风学矿井通风学 2.2 风流能力与压力风流能力与压力2.2.1 理想气体状态方程理想气体状态方程RTP单位质量单位质量RTPVn单位体积单位体积R空气的气体常数，空气的气体常数，287.041J/（kgK）等温过程等温过程121221VVPP等压过程等压过程212121VVTT等容过程等容过程2121TTPP矿井通风学矿井通风学 2.2 风流能量与压力风流能量与压力 风流之所以能在井下流动，其根本原因是系统

8、存在促使空气流动的能量风流之所以能在井下流动，其根本原因是系统存在促使空气流动的能量差，当能量对外做功有力的表现时称之为压力，压力是可以感测的。差，当能量对外做功有力的表现时称之为压力，压力是可以感测的。 压力可理解为：单位体积空气所具有的能够对外做功的机械能。压力可理解为：单位体积空气所具有的能够对外做功的机械能。 风流任一断面上能量由三部分组成风流任一断面上能量由三部分组成: : 静压能静压能 位能位能 动能动能 在通风测量中以压力的形式出现，这三部分能量分别表示为静压、在通风测量中以压力的形式出现，这三部分能量分别表示为静压、位压和动压。位压和动压。矿井通风学矿井通风学 2.2 风流能量

9、与压力风流能量与压力2.2.1 静压能静压能静压静压静压能静压能分子热运动产生的分子动能的一部分转化的能够对外做功的机分子热运动产生的分子动能的一部分转化的能够对外做功的机械能，用械能，用EP表示（单位为表示（单位为J/m3）；）；静压（静压力）静压（静压力）空气分子撞击到器壁上时单位面积上产生力的效应，空气分子撞击到器壁上时单位面积上产生力的效应，用用P表示（单位为表示（单位为Pa）静压的特点：静压的特点：u无论静止的空气还是流动的空气都具有静压力；无论静止的空气还是流动的空气都具有静压力；u风流中任一点的静压各向同值，且垂直于作用面；风流中任一点的静压各向同值，且垂直于作用面；u风流静压的

10、大小反映了单位体积风流能够对外作功的静压能的多少；风流静压的大小反映了单位体积风流能够对外作功的静压能的多少；u静压是可以用仪器测量的，大气压力就是地面空气的静压值。静压是可以用仪器测量的，大气压力就是地面空气的静压值。 矿井通风学矿井通风学 2.2 风流能量与压力风流能量与压力2.2.1 静压能静压能静压静压abPa真空P0Pbha(+)hb(-)P0（0 0）根据压力的测算基准不同，压力分为：根据压力的测算基准不同，压力分为：绝对压力绝对压力真空，真空，P相对压力相对压力当地当时同标高大气压力（当地当时同标高大气压力（P0），），h=P-P0矿井通风学矿井通风学 2.2 风流能量与压力风流

11、能量与压力2.2.2 重力位能（位能）重力位能（位能）位能（重力位能）位能（重力位能）因地球引力作用，由于位置的不同而具有的一种能量，因地球引力作用，由于位置的不同而具有的一种能量，是一种潜在的能量，只有通过计算得其大小，用是一种潜在的能量，只有通过计算得其大小，用EP0表示（单位为表示（单位为J/m3）。）。重力位能的计算应有一个参照基准，任何标高都可用作位能的基准，不同基重力位能的计算应有一个参照基准，任何标高都可用作位能的基准，不同基准点其得到的重力位能不同。准点其得到的重力位能不同。dziEP012= i gdzi矿井通风学矿井通风学 2.2 风流能量与压力风流能量与压力dzi位能与静

12、压的关系位能与静压的关系 当空气静止时（当空气静止时（v=0），由空气静力学可知：各断面的机械能相等。），由空气静力学可知：各断面的机械能相等。设以设以2-2断面为基准面：断面为基准面： 1-1断面的总机械能断面的总机械能 E1=EP01+P1 2-2断面的总机械能断面的总机械能 E2=EP02+P2 由由E1=E2得：得： EP01+P1=EP02+P2 由于由于EP02=0（取（取2-2断面为基准面），断面为基准面）， EP01= 12gZ12， 所以：所以：P2=EP01+P1= 12gZ12+P1 说明：说明： 1、位能与静压能之间可以互相转化。、位能与静压能之间可以互相转化。 2、在

13、矿井通风中把某点的静压和位能之和称之为、在矿井通风中把某点的静压和位能之和称之为势能势能。2.2.2 重力位能（位能）重力位能（位能）矿井通风学矿井通风学 2.2 风流能量与压力风流能量与压力2.2.2 位能位能位能的特点：位能的特点：位能是相对某一基准面而具有的能量，它随所选基准面的变化而变化，位能是相对某一基准面而具有的能量，它随所选基准面的变化而变化，但位能差为定值。一般基准面选在研究系统风流流经的最低水平。但位能差为定值。一般基准面选在研究系统风流流经的最低水平。位能是一种潜在的能量，它在本处对外无力的效应，即不呈现压力，位能是一种潜在的能量，它在本处对外无力的效应，即不呈现压力，故不

14、能象静压那样用仪表进行直接测量，只能通过测定高差和空气柱平故不能象静压那样用仪表进行直接测量，只能通过测定高差和空气柱平均密度来计算。均密度来计算。位能和静压可以相互转化，当空气从标高高的断面流至标高低的断面位能和静压可以相互转化，当空气从标高高的断面流至标高低的断面时，部分位能转化为静压，反之一样，并遵循能量守恒定律。时，部分位能转化为静压，反之一样，并遵循能量守恒定律。矿井通风学矿井通风学 2.2 风流能量与压力风流能量与压力2.2.3 动能动能动压动压动能动能空气流动时定向运动的能量，用空气流动时定向运动的能量，用EV表示（单位为表示（单位为J/m3）；）；动压（速压）动压（速压）动能所

15、转化显现的压力，用动能所转化显现的压力，用hv表示（单位为表示（单位为Pa）hv=v2/2动压的特点：动压的特点：只有作定向流动的空气才具有动压，因此动压具有方向性。只有作定向流动的空气才具有动压，因此动压具有方向性。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，测量动压时，应使感应孔垂直于运动方向。值将小于动压真值，测量动压时，应使感应孔垂直于运动方向。在同一流动断面上，由于风速

16、分布的不均匀性，各点的风速不相等，在同一流动断面上，由于风速分布的不均匀性，各点的风速不相等，所以其动压值不等，某断面动压为该断面平均风速计算值。所以其动压值不等，某断面动压为该断面平均风速计算值。矿井通风学矿井通风学 2.2 风流能量与压力风流能量与压力2.2.4 全压全压 风道中任一点风流，在其流动方向上同时存在静压和动压，两者之和称风道中任一点风流，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。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。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（

17、、绝对全压（Pti） Pti PihviPi B、相对全压（、相对全压（hti） hti hhvi=Pti-P0i矿井通风学矿井通风学 2.3 风流点压力及其相互关系风流点压力及其相互关系2.3.1 风流点压力风流点压力风流的点压力是指测点的单位体积（风流的点压力是指测点的单位体积（1m3）空气所具有的压力。）空气所具有的压力。根据风流点压力形成特征，分为静压（绝对静压根据风流点压力形成特征，分为静压（绝对静压P、相对静压、相对静压h）、动）、动压（压（hv）和全压（绝对全压）和全压（绝对全压Pt、相对全压、相对全压ht）。）。矿井通风学矿井通风学 2.3 风流点压力及其相互关系风流点压力及其

18、相互关系2.3.2 风流点压力测定风流点压力测定U型压差计型压差计空盒气压计空盒气压计矿井通风学矿井通风学 2.3 风流点压力及其相互关系风流点压力及其相互关系单管倾斜压差计单管倾斜压差计 补偿式微差计补偿式微差计 2.3.2 风流点压力测定风流点压力测定矿井通风学矿井通风学 2.3 风流点压力及其相互关系风流点压力及其相互关系2.3.2 风流点压力测定风流点压力测定皮托管皮托管皮托管是承受和传递压力的工具。皮托管是承受和传递压力的工具。矿井通风学矿井通风学 2.3 风流点压力及其相互关系风流点压力及其相互关系2.3.3 风流点压力测定风流点压力测定矿井通风学矿井通风学 2.3 风流点压力及其

19、相互关系风流点压力及其相互关系2.3.2 风流点压力测定风流点压力测定矿井通风多参数检测仪矿井通风多参数检测仪 矿井通风学矿井通风学 2.3 风流点压力及其相互关系风流点压力及其相互关系2.3.3 风流点压力相互关系风流点压力相互关系压入式通风压入式通风抽出式通风抽出式通风矿井通风学矿井通风学 2.3 风流点压力及其相互关系风流点压力及其相互关系2.3.3 风流点压力相互关系风流点压力相互关系矿井通风学矿井通风学 2.3 风流点压力及其相互关系风流点压力及其相互关系2.3.3 风流点压力相互关系风流点压力相互关系矿井通风学矿井通风学 2.3 风流点压力及其相互关系风流点压力及其相互关系2.3.

20、3 风流点压力相互关系风流点压力相互关系通风管道中相对压力的测定通风管道中相对压力的测定矿井通风学矿井通风学 2.4 通风能量方程通风能量方程2.4.1 空气流动连续性方程空气流动连续性方程 矿井空气流动假设为一元稳定流（流动参数不随时间变化），根据质量守矿井空气流动假设为一元稳定流（流动参数不随时间变化），根据质量守恒定律，流入某空间的流体质量必然等于流出其空间的流体质量。恒定律，流入某空间的流体质量必然等于流出其空间的流体质量。11S1=22S2一元稳定流连续性一元稳定流连续性可压缩气体，即可压缩气体，即12，当，当S1=S2时，时，与与成反比；成反比；不可压缩气体，即不可压缩气体，即1=

21、2，则，则与与S成反比。成反比。例题例题矿井通风学矿井通风学 2.4 通风能量方程通风能量方程2.4.2 可压缩气体能量方程可压缩气体能量方程 矿井风流在流动过程中其容积和密度是变化的，且是一个多变过程，矿井风流在流动过程中其容积和密度是变化的，且是一个多变过程，风流是可压缩的，其密度与压力的关系为：风流是可压缩的，其密度与压力的关系为： 风流能量由机械能（静压能、位能、动压能）和内能（分子内动能与风流能量由机械能（静压能、位能、动压能）和内能（分子内动能与分子位能）组成，其中内能分子位能）组成，其中内能u是空气状态参数的函数，是空气状态参数的函数，u=f（P，）。）。 风流能量常用风流能量常

22、用1kg（单位质量）或（单位质量）或1m3（单位体积）空气所具有的能量（单位体积）空气所具有的能量表示。表示。n11PPconstPn或或矿井通风学矿井通风学 2.4 通风能量方程通风能量方程2.4.2 可压缩气体能量方程可压缩气体能量方程z1z200p1、v1、u1p2、v2、u2qLRqR112111u2vPZg单位质量空气所具有的能量单位质量空气所具有的能量1-1断面：断面：2-2断面：断面：222222u2vPZg假设：假设：1、流动过程中克服流动阻力消耗的能量为、流动过程中克服流动阻力消耗的能量为LR；2、 LR 中部分转化的热量中部分转化的热量qR将转化成热能仍存在于空气中；将转化

23、成热能仍存在于空气中；3、从外界传给的热量为、从外界传给的热量为q；4、1-2断面间无其它动力源。断面间无其它动力源。矿井通风学矿井通风学 2.4 通风能量方程通风能量方程2.4.2 可压缩气体能量方程可压缩气体能量方程单位质量可压缩气体无源能量方程单位质量可压缩气体无源能量方程RqqZg112111u2vPR 22222Lu2vP2Zg21212111221122dPPdPdPPPPvvvvv21222121RZg2v2vdPLZvt21222121RLZg2v2vdPLZv有压源有压源Lt伯努利积分项伯努利积分项矿井通风学矿井通风学 2.4 通风能量方程通风能量方程2.4.2 可压缩气体能

24、量方程可压缩气体能量方程constPvn，即为等温过程，时，当constPv 1n122111lnPPvPvdP多变过程方程式：多变过程方程式：，即为等熵过程；时，当constvkkP41. 1n1200nvdPconstP，即为等压过程，时，当1221)(nPPvvdPconstv，即为等容过程，时，当矿井通风学矿井通风学 2.4 通风能量方程通风能量方程2.4.2 可压缩气体能量方程可压缩气体能量方程单位体积可压缩气体能量方程单位体积可压缩气体能量方程有压源有压源Lt)()22v(21222121ZZgvPPhmmRtmmRHZZgvPPh)()22v(21222121mRhLR无压源无压

25、源)()22()(221122212121ZgZgvvPPhmmRtmmRHZgZgvvPPh)()22()(221122212121矿井通风学矿井通风学 2.4 通风能量方程通风能量方程2.4.2 可压缩气体能量方程可压缩气体能量方程能量方程使用的几点说明：能量方程使用的几点说明：1、能量方程表示、能量方程表示1kg（或（或1m3）空气在流动过程中所消耗的能量（通风阻力）空气在流动过程中所消耗的能量（通风阻力）等于流动前后总机械能（静压能、动压能和位能）的变化量；等于流动前后总机械能（静压能、动压能和位能）的变化量；2、风流流动是稳定流，即断面上的参数不随时间的变化而变化；、风流流动是稳定流

26、，即断面上的参数不随时间的变化而变化；3、风流总是从总能量大的地方流向小的地方。在判断风流方向时，以总能量、风流总是从总能量大的地方流向小的地方。在判断风流方向时，以总能量以依据；当不知风流方向时，可先假设风流方向，经计算出的能量损失为正，以依据；当不知风流方向时，可先假设风流方向，经计算出的能量损失为正，则假设正确，否则假设错误。则假设正确，否则假设错误。4、正确选择基准面；、正确选择基准面；5、有压源时，当压源方向与风流方向一致时，压源为正，压源对风流做功；、有压源时，当压源方向与风流方向一致时，压源为正，压源对风流做功；否则压源为负，压源为通风阻力。否则压源为负，压源为通风阻力。6、当流

27、动过程中有、当流动过程中有流量流量变化时，应按变化时，应按总能量总能量的守恒与转换定律列方程。的守恒与转换定律列方程。7、注意各单位的一致性。、注意各单位的一致性。矿井通风学矿井通风学 例：在某通风井巷中，测得例：在某通风井巷中，测得1、2两断面的绝对静压分别为两断面的绝对静压分别为101324.7 Pa和和101858 Pa，若，若S1=S2，两断面间的高差，两断面间的高差Z1-Z2=100m，巷道中，巷道中 m12=1.2kg/m3，求：求：1、2两断面间的通风阻力，并判断风流方向。两断面间的通风阻力，并判断风流方向。解：假设风流方向解：假设风流方向12，列能量方程：，列能量方程： =（1

28、01324.7-101858）01009.811.2 = 643.9 J/m3。 由于阻力值为正，所以原假设风流方向正确，由于阻力值为正，所以原假设风流方向正确，12。2.4 通风能量方程通风能量方程m122122212121R12g2v2vPPhZZ 矿井通风学矿井通风学 2.5 能量方程在矿井通风中的应用能量方程在矿井通风中的应用2.5.1 始末两端无动力源始末两端无动力源 1、水平巷道、水平巷道 设断面设断面1和和2的标高差为的标高差为0（ ），空气密度相等（），空气密度相等（ ），则两断面），则两断面位压差为位压差为0（ ），当两断面面积相等时，根据风流连续性可知，两断），当两断面面积

29、相等时，根据风流连续性可知，两断面风流流速相等（面风流流速相等（ ），则两断面速压差等于），则两断面速压差等于0，根据能量方程可知：，根据能量方程可知：012Z2101212gZ212112PPhR在上述条件下，两断面的通风阻力等于其绝对静压之差。在上述条件下，两断面的通风阻力等于其绝对静压之差。当当1和和2断面面积不等时，即断面面积不等时，即 ，则两断面通风阻力为：，则两断面通风阻力为：21 在上述条件下，两断面通风阻力等于其断面绝对静压差和速压差之和，在上述条件下，两断面通风阻力等于其断面绝对静压差和速压差之和，即绝对全压之差。即绝对全压之差。21222211211222ttRPPvvPP

30、h矿井通风学矿井通风学 2.5 能量方程在矿井通风中的应用能量方程在矿井通风中的应用2.5.1 始末两端无动力源始末两端无动力源 2、倾斜或垂直巷道、倾斜或垂直巷道 当风流向下流动时，始断面当风流向下流动时，始断面1的标高大于末断面的标高大于末断面2的标高，的标高，Z120，两断，两断面位压差面位压差 ；当风流向上流动时，；当风流向上流动时，Z120， ，则根据能量方，则根据能量方程有：程有：01212gZ01212gZ 两断面通风阻力为绝对全压差与位压差的代数和，当两断面速压差为两断面通风阻力为绝对全压差与位压差的代数和，当两断面速压差为0时，其通风阻力为两断面的绝对静压差与位压差的代数和，

31、其中风流向下流时，其通风阻力为两断面的绝对静压差与位压差的代数和，其中风流向下流动时取动时取+，反之取，反之取-。1212211212222211211222gZPPgZvvPPhttR矿井通风学矿井通风学 2.5 能量方程在矿井通风中的应用能量方程在矿井通风中的应用2.5.2 始末两端有动力源始末两端有动力源1234)()()(441144332211341214vvvvvvRRRhPhPhPhPhPhPhhh当始末两端有动力源时，其通风阻力应是各段通风阻力之和。当始末两端有动力源时，其通风阻力应是各段通风阻力之和。矿井通风学矿井通风学 2.5 能量方程在矿井通风中的应用能量方程在矿井通风中

32、的应用2.5.3 通风能量（压力）坡度线通风能量（压力）坡度线 能量方程是通风工程的理论基础，而通风能量（压力）坡度线是对能量方能量方程是通风工程的理论基础，而通风能量（压力）坡度线是对能量方程的图形描述，比较直观地反映了空气在流动过程中能量（压力）沿程的变化程的图形描述，比较直观地反映了空气在流动过程中能量（压力）沿程的变化规律、通风能量（压力）和通风阻力之间的相互关系以及相互转化。正确理解规律、通风能量（压力）和通风阻力之间的相互关系以及相互转化。正确理解和掌握通风能量（压力）坡度线，将有助于加深对能量方程的理解。和掌握通风能量（压力）坡度线，将有助于加深对能量方程的理解。 通风能通风能量

33、（压力）坡度线是通风管理和均压防灭火的有力工具。量（压力）坡度线是通风管理和均压防灭火的有力工具。矿井通风学矿井通风学 2.5 能量方程在矿井通风中的应用能量方程在矿井通风中的应用012345678910P0压力压力Pa流程流程扩散器扩散器H thR12hR78水平风道的能量（压力）坡度线水平风道的能量（压力）坡度线2.5.3 通风能量（压力）坡度线通风能量（压力）坡度线矿井通风学矿井通风学 2.5 能量方程在矿井通风中的应用能量方程在矿井通风中的应用2.5.3 通风能量（压力）坡度线通风能量（压力）坡度线 、风流的边界条件、风流的边界条件 入口断面处：风流入口断面处的绝对全压等于大气压，即：

34、入口断面处：风流入口断面处的绝对全压等于大气压，即： Ptin= P0，所以，所以，htin= 0，hin=-hvin； 出口断面处：风流出口断面处的绝对静压等于大气压，即：出口断面处：风流出口断面处的绝对静压等于大气压，即： Pex= P0，所以，所以，hex= 0，htex=hvex； 、作图步骤、作图步骤 ）以纵坐标为压力（相对压力或绝对压力），横坐标为风流流程。）以纵坐标为压力（相对压力或绝对压力），横坐标为风流流程。 ）根据边界条件确定起始点位置。）根据边界条件确定起始点位置。 ）将各测点的相对静压和相对全压与其流程的关系描绘在坐标）将各测点的相对静压和相对全压与其流程的关系描绘在坐

35、标 ）最后将图上的同名参数点用直线或曲线连接起来，就得到所要绘制）最后将图上的同名参数点用直线或曲线连接起来，就得到所要绘制的能量（压力）坡度线。的能量（压力）坡度线。矿井通风学矿井通风学 2.5 能量方程在矿井通风中的应用能量方程在矿井通风中的应用2.5.3 通风能量（压力）坡度线通风能量（压力）坡度线 通风能量（压力）坡度线可以看出：通风能量（压力）坡度线可以看出： 绝对全压（相对全压）沿程是逐渐减少的；绝对静压（相对静压）沿程绝对全压（相对全压）沿程是逐渐减少的；绝对静压（相对静压）沿程分布是随动压的大小变化而变化；在全压一定的条件下，风流在流动过程中分布是随动压的大小变化而变化；在全压

36、一定的条件下，风流在流动过程中其静压和动压（在非水平巷道还有位能）可以相互转换；在断面小的地方，其静压和动压（在非水平巷道还有位能）可以相互转换；在断面小的地方，静压将有一部分转化为动压，反之在断面大的地方，将有一部分动压转化为静压将有一部分转化为动压，反之在断面大的地方，将有一部分动压转化为静压。所以静压坡度线沿程是起伏变化的，而非单调下降。在判断风流流动静压。所以静压坡度线沿程是起伏变化的，而非单调下降。在判断风流流动方向时，在水平巷道用全压，倾斜巷道用全能量。方向时，在水平巷道用全压，倾斜巷道用全能量。 水平风道中任意两断面间的通风阻力等于全压坡度线上两断面间的全压水平风道中任意两断面间

37、的通风阻力等于全压坡度线上两断面间的全压降低值，通风阻力越大，全压值下降越多。降低值，通风阻力越大，全压值下降越多。 矿井通风学矿井通风学 2.5 能量方程在矿井通风中的应用能量方程在矿井通风中的应用抽出式通风矿井中通风阻力与主通风机风硐断面相对压力之间的关系抽出式通风矿井中通风阻力与主通风机风硐断面相对压力之间的关系h阻阻h局局1h阻阻14h局局1P0（P1hv1）h阻阻14（P1hv1Z12g）（）（P4hv4Z34g）h阻阻（P0P4）hv4（1234）Zg h4hv4 （1234）Zg =ht4hn矿井通风学矿井通风学 2.5 能量方程在矿井通风中的应用能量方程在矿井通风中的应用抽出式

38、通风矿井中风流能量（压力）坡度线抽出式通风矿井中风流能量（压力）坡度线矿井通风学矿井通风学 2.5 能量方程在矿井通风中的应用能量方程在矿井通风中的应用压入式通风矿井中通风阻力与主通风机风硐断面相对压力之间的关系压入式通风矿井中通风阻力与主通风机风硐断面相对压力之间的关系 h阻阻h阻抽阻抽h阻压阻压h阻压阻压h阻阻36h局局6h阻阻36（P3hv3Z34g）（）（P6hv6Z56g）h局局6（P6hv6）P0h阻压阻压（P3P0）hv3（Z34gZ56g） h3hv3（Z34gZ56g）=h3hv3Hnh全全3Hnh阻阻（h2hv2）（）（ht3Hn）ht2ht3Hn 矿井通风学矿井通风学 2

39、.5 能量方程在矿井通风中的应用能量方程在矿井通风中的应用压入式通风矿井中风流能量（压力）坡度线压入式通风矿井中风流能量（压力）坡度线矿井通风学矿井通风学 2.5 能量方程在矿井通风中的应用能量方程在矿井通风中的应用 能量（压力）坡度线分析：能量（压力）坡度线分析： 1、能量（压力）坡度线清楚地反映了风流在流动过程中，沿程各断面全能量与、能量（压力）坡度线清楚地反映了风流在流动过程中，沿程各断面全能量与通风阻力的关系。全能量沿程逐渐下降，从入风口至某断面的通风阻力等于该断面上通风阻力的关系。全能量沿程逐渐下降，从入风口至某断面的通风阻力等于该断面上全能量的下降值，任意两断面通风阻力等于这两个断

40、面全能量下降值之差；全能量坡全能量的下降值，任意两断面通风阻力等于这两个断面全能量下降值之差；全能量坡度线的坡度反映了流动路线上的通风阻力分布状况，坡度越大，单位长度井巷上的通度线的坡度反映了流动路线上的通风阻力分布状况，坡度越大，单位长度井巷上的通风阻力越大；风流不流动时，其全能量坡度线为水平直线。风阻力越大；风流不流动时，其全能量坡度线为水平直线。 2、绝对全压和绝对静压坡度线的变化有起伏，风流向下流动时，位能减少而静、绝对全压和绝对静压坡度线的变化有起伏，风流向下流动时，位能减少而静压增大；反之，风流向上流动时，位能增大而静压减少，说明风流在有高差变化的井压增大；反之，风流向上流动时，位

41、能增大而静压减少，说明风流在有高差变化的井巷中流动时，其静压和位能之间可以相互转化。巷中流动时，其静压和位能之间可以相互转化。 3、能量（压力）坡度线可清楚看到风流沿程各种能量的变化情况和各断面能量、能量（压力）坡度线可清楚看到风流沿程各种能量的变化情况和各断面能量的大小及变化趋势，判断风流方向，为均压防灭火和控制瓦斯涌出提供依据。的大小及变化趋势，判断风流方向，为均压防灭火和控制瓦斯涌出提供依据。矿井通风学矿井通风学 2.5 能量方程在矿井通风中的应用能量方程在矿井通风中的应用静压水柱计的安装方法静压水柱计的安装方法a壁面取压法壁面取压法 b环形管取压法环形管取压法 通过矿井通风阻力与主通风机风硐断面相对压力之间的关系式可见，无通过矿井通风阻力与主通风机风硐断面相对压力之间的关系式可见，无论是抽出式还是压入式矿井，矿井通风总阻力可以通过测定风硐断面的相对论是抽出式还是压入式矿井，矿井通风总阻力可以通过测定风硐断面的相对压力和自然风压值计算出来。实际上，矿井风硐断面的动压值不大，变化也压力和自然风压值计算出来。实际上，矿井风硐断面的动压值不大，变化也较小；自然风压值随季节而变化，一般也不大，因此，只要用压差计测出风较小；自然风压值随季节而变化，一般也不大，因此，只要用压差计测出风硐断