通风安全学实验报告

1、实验一 通风阻力测定一、实验目的1.学习测算通风阻力及摩擦阻力系数的方法，加深对矿井通风阻力的理解。2.掌握测定通风阻力、求算风阻、等积孔和绘制风阻特性曲线的方法。3.掌握在通风管道中测算摩擦阻力系数的方法。二、实验原理原理：根据能量方程可知，当管道水平放置时，两测点之间管道断面相等，没有局部阻力，且空气密度近似相等时，则两点之间的摩擦阻力就是通风阻力，它等于两点之间的绝对静压差（）。根据第三章内容可知，管道的摩擦阻力可用下式计算：Pa风阻为 ，等积孔为 , 摩擦阻力系数为 /m4换算为标准状态的为 /m4 矿井空气的密度为断面平均风速为 管道风量为 三、实验仪器和设备干湿球温度计、空盒气压计

2、、通风管道、皮托管、单管倾斜压差计。四、实验内容及步骤1.依据空盒气压计和干湿温度计的测定结果计算空气的密度。2. 测定风道的断面平均风速；测点布置：为了准确测得断面风速分布，必需合理的布置动压测点。通常是将圆断面分成若干等面积环，并在各等面积的面积平分线上布置测点，如图1所示为三等面积环的测点布置。如速度场纵横对称，也可以只在纵向（或横向）上布置测点。图1 测点布置分布图3.将U型压差计和皮托管用胶皮管按连接，检查无误后开机测定。4.当水柱计稳定时，同时读取h阻1-2记入实验报告书中。5.用皮尺量出测点1、2之间的距离，根据管道直径，计算出管道面积和周长，记入实验报告书中。6.根据上述数据计

3、算风阻、等积孔、摩擦阻力系数，记入实验报告书中。五、实验数据记录本实验共测了4组数据，同学们有选择性的抄其中一组即可，第1组数据：表1 空气参数记录表原始大气压P0(hPa)干球温度()湿球温度()温度修正值示度修正值补充修正值大气压修正值P(hPa)空气密度(kg/m3)9281565.80.3120.618002925.031.1087表2 管道参数与压差计读数记录表测量次数(Pa)测点间距离（m）周长（m）断面（m2）空气密度（Kg/m3）15.391.80.9440.05521.108723.6932.89平均3.99表3 平均风速测量参数表测点编号123456789101112动压值

4、/Pa13.69 13.71 13.63 13.67 13.61 13.22 13.15 13.20 13.31 13.24 13.36 13.76 平均动压/Pa13.46 平均风速（m/s）24.28 表4 管道摩擦风阻与摩擦阻力计算结果表平均风速（m/s）风量（m3/s）管道风阻值（）等积孔（m2）摩擦阻力系数（/m4）摩擦阻力系数标准值（/m4）24.28 1.342.22 0.7982188650.000220.000238 第二组数据：表1 空气参数记录表原始大气压P0(hPa)干球温度()湿球温度()温度修正值示度修正值补充修正值大气压修正值P(hPa)空气密度(kg/m3)92

5、81565.80.3120.618002925.031.1087表2 管道参数与压差计读数记录表测量次数(Pa)测点间距离（m）周长（m）断面（m2）空气密度（Kg/m3）14.88 1.80.9440.05521.108723.18 32.38 平均3.48 表3 平均风速测量参数表测点编号123456789101112动压值/Pa13.08 13.10 13.02 13.06 13.00 12.61 12.54 12.59 12.70 12.63 12.75 13.15 平均动压/Pa12.85 平均风速（m/s）23.19 表4 管道摩擦风阻与摩擦阻力计算结果表平均风速（m/s）风量（m

6、3/s）管道风阻值（）等积孔（m2）摩擦阻力系数（/m4）摩擦阻力系数标准值（/m4）23.19 1.282.12 0.8170030560.000210.000227 第三组数据：表1 空气参数记录表原始大气压P0(hPa)干球温度()湿球温度()温度修正值示度修正值补充修正值大气压修正值P(hPa)空气密度(kg/m3)9281565.80.3120.618002925.031.1087表2 管道参数与压差计读数记录表测量次数(Pa)测点间距离（m）周长（m）断面（m2）空气密度（Kg/m3）122.31 1.80.9440.05521.1087220.61 319.81 平均20.91

7、表3 平均风速测量参数表测点编号123456789101112动压值/Pa30.36 30.38 30.30 30.34 30.28 29.89 29.82 29.87 29.98 29.91 30.03 30.43 平均动压/Pa30.13 平均风速（m/s）54.35 表4 管道摩擦风阻与摩擦阻力计算结果表平均风速（m/s）风量（m3/s）管道风阻值（）等积孔（m2）摩擦阻力系数（/m4）摩擦阻力系数标准值（/m4）54.35 32.32 0.7806734510.000230.000249 第四组数据：表1 空气参数记录表原始大气压P0(hPa)干球温度()湿球温度()温度修正值示度修正

8、值补充修正值大气压修正值P(hPa)空气密度(kg/m3)9281565.80.3120.618002925.031.1087表2 管道参数与压差计读数记录表测量次数(Pa)测点间距离（m）周长（m）断面（m2）空气密度（Kg/m3）115.92 1.80.9440.05521.1087214.22 313.42 平均14.52 表3 平均风速测量参数表测点编号123456789101112动压值/Pa25.34 25.36 25.28 25.32 25.26 24.87 24.80 24.85 24.96 24.89 25.01 25.41 平均动压/Pa25.11 平均风速（m/s）45.

9、29 表4 管道摩擦风阻与摩擦阻力计算结果表平均风速（m/s）风量（m3/s）管道风阻值（）等积孔（m2）摩擦阻力系数（/m4）摩擦阻力系数标准值（/m4）45.29 2.52.32 0.7806734510.000230.000249 实验二 扇风机特性测定一、 实验目的1. 掌握扇风机特性测定方法。2. 通过测定加深理解扇风机风量和风压、功率与效率的关系。二、 实验设备与仪表5.5KW轴流式风机、风筒、调节闸门、皮托管、U形压差计、单管压差计、电度表(或功率表、或电压表、电流表与功率因数表)、秒表、空盒气压计、湿度计、胶皮管、酒精、皮尺、转速计（本实验不测风机转速）。三、 实验方法和计算实

10、验按图1所示布置，用调节闸门由全开到全闭调节风机工况79点，测定每一工况时的风量、风压和电动机功率，经过计算，绘制该扇风机的特性曲线。图1 风机特性布置图（1）风量测定在扇风机入风侧断面I处用单管压差计测得相对静压his后按下式计算风量Q： m3/s （1） m/s （2）式中：I断面的平均风速，m/s； I断面的面积，m2； 测定时的空气密度，kg/m3；K 集流器系数，经标定，本实验所用集流器系数为0.95I断面的相对静压，Pa。（2）扇风机风压测定因今所以又因III断面风筒很短，其阻力可略去，故式中：扇风机的全风压，Pa；扇风机的静风压，Pa；扇风机所克服的通风阻力，Pa；， ， 扇风机

11、出口，风筒I断面、II断面的平均动压，Pa；，I、II断面的相对静压，Pa。由上式可知，只要测得I、II断面的相对静压（，）即可算出扇风机的风压和静压。（3）电动机功率测定本实验采用三相功率表读出其表指针偏转格数n后，用下式计算电动机输入功率N电。N电0.04×n（4）扇风机效率计算扇风机全压效率扇风机静压效率（5）空气密度测定用空盒气压计测大气压，用湿度计测湿度，计算空气密度。（6）测点断面积测算（7）绘制扇风机特性曲线以风量为横坐标，扇风机的静压、功率、效率为纵坐标，分别绘制QHs、QN电、Qs的关系曲线。注：1.转速测定可参阅教材的有关部分；3. 压力读数为mmH2O，应换算为

12、Pa带入公式计算。实验数据及处理先将表格填好后，在坐标纸上绘出下图，通风机性能的画法不能照抄下图，要参考课本上的性能图画（如风压曲线在下，功率和效率曲线在上）。断面积S=0.0552m2，大气参数P=92509Pa，干温15.6，湿温5.8空气密度：=1.1087kg/m3工况调节风流参数风机参数电机参数hv1(Pa)hv2(Pa)hv3(Pa)hv4(Pa)hv5(Pa)h均(Pa)平均风速(m/s)平均风量(m3/s)风流静压(Pa)风机静压(Pa)电流(A)电压(V)功率因数Nm(Kw)N(Kw)(%)1120130140130125129 201.11070119911.93800.9

13、67.51 1.32 17.58 2180175180165170174 231.3995117010.93800.966.88 1.52 22.11 3250230230220210228 271.4985010809.93800.966.25 1.61 25.76 4270275280290275278 301.6572010007.73800.964.86 1.65 33.95 5320300310320305311 31.71.756409507.13800.964.48 1.66 37.10 6400420430410390410 36246087093800.965.68 1.74

14、 30.63 7450470500510490484 402.234082013.53800.968.52 1.80 21.17 参考图：实验三 矿内空气中瓦斯浓度的测定及瓦斯爆炸演示一、 实验目的1. 学习并掌握光学瓦斯检定器的构造，原理和使用方法。2. 掌握瓦斯爆炸的必要条件。二、 试验原理当瓦斯室内的瓦斯浓度一定时，我们可以看到一组干涉条纹：如果改变瓦斯室里的瓦斯浓度，折射率发生改变，因此光程也就发生改变，这样通过空气和瓦斯室的两列光波就发生了新的光程差，干涉条纹发生移动，报据移动量的大小便可确定瓦斯浓度。煤矿井下普遍使用AQG-1型光干涉式瓦斯检定器测CH4和CO2的浓度，它的工作原理

15、如下图1所示图1 检定器的光学系统1.光源；2.透镜；3.平行平面镜；4. 气室；5.大三棱镜；6.三棱镜；7.望远镜观察系统；8.物镜；9.测微玻璃；10.分划板；11.目镜;12.目镜保护玻璃;13.平行玻璃；A.空气室；B.瓦斯室如图1所示，灯泡1发出的光，经过聚光镜2射到平面镜3后，分成两束光线，一束自平面镜a点反射，经右空气室，大三棱镜和左空气室后又回到平面镜上，再经镜底反射到镜面的b点。另一束在a点折射后进入境底后反射出采，经过沼气室，大三棱镜6，又经过沼气室到干面镜b点与第一束光线一同进入三棱镜7再经90反射在物镜8的焦平面上产生了光的干涉现象，从目镜可以清楚地看到彩色干涉条纹。

16、 实验方法：每人可从瓦斯爆炸验室装置内抽取瓦斯，观察浓度，测定两次，求其平均值填入实验报告中。三、实验仪器光学瓦斯浓度检定器、瓦斯爆炸模拟装置。四、实验步骤 （一）瓦斯浓度的测定 1、使用前的准备工作 (1）对药品进行检查 装在仪器内部的吸收管，装有氯化钙或硅胶，起吸收水份的作用，有效的氯化钙成散状颗粒，接近失效时成结块状态，外吸收管内装有Ca(OH)2、吸收CO2，Ca(OH) 2和CO2发生化学反应时为放热反应，用嘴吹吸收管会发热，否则失效。 (2)对气球、瓦斯通路进行气密检查，先检查吸气球是否漏气，用手捏扁吸气球，另一手捏紧吸气

17、球上的胶皮管，手松开后，吸气球不膨胀还原，说明吸气球不漏气。 检查气体通路是否漏气的方法是，把吸气球接上仪器排气孔把进气口堵住，用手捏扁吸气球，然后松开，如果吸气球不起，说明仪器不漏气，打开进气孔，吸气球即起，说明气路畅通可以使用。 (3)光路系统检查，把电池装入仪器，按下电源按钮由目镜观察干涉条纹是否清晰，若不清晰可转动目镜筒使分划板的刻度最清晰。干涉条纹不清楚时可调整灯泡位置，再按测微按钮，观察微读数双察窗是否电源接通。 (4)用新鲜空气清洗气室，用井下和测定地点温度相接近的新鲜空气清洗瓦斯室，可防止对好零的干涉条纹移动。 (5)干涉条纹的零位调整：

18、第一步按下微读数按钮，旋转测微螺旋，使刻度盘的零位与指示线重合，第二步按下电源开关转动主调螺旋，从目镜中观察，把干涉条纹中最黑的一条与分划板上的零位线对准，旋上护盖，此后护盖严禁打开，以免撞动主调螺旋使零位移动。 2、瓦斯浓度测定 在测定地点连续捏放吸气球5-6次，按下光源按钮，从目镜上读出黑线位移后的整读数，再转动微调螺旋，使该黑线退到与该整读数重合。此时按下微读数按钮，从微调读数观察窗内的读数盘上读出小数位。整数加上小数为瓦斯浓度。3、二氧化碳的测定 在只有CO2而无CH4的矿井里，用瓦斯检定器可以直接测出C02的浓度，测定时应把外吸收管去掉，测定方法与测定沼

19、气完全一样，但最后读数应乘以0.955。 若被测空气中CO2和CH4同时存在时，应进行两次测定，第一次取下外吸收管测出CH4和CO2的混合浓度。第二次把外吸收管接上测出CH4的浓度，混合浓度减去CH4浓度再乘以0.955，即为CO2的浓度。（二）瓦斯爆炸的演示 将瓦斯送入在瓦斯爆炸演示装置里面，当CH4浓度达到810%时停止送气，然后启动电火花引爆，瓦斯爆炸，有巨大响声并可看到冲破密封纸的火焰。 五、实验数据处理及结果 瓦斯浓度：（请在0.3%2.5% 之间任选一数，班级至少有10组不同数据）实验四 煤与瓦斯突出参数测定实验报告实验目的：1. 掌握突出煤

20、层鉴定的单项指标法测定原理。2. 学会测量并计算煤层坚固性系数、破坏类型、瓦斯放散初速度、瓦斯含量参数。实验原理近年来在煤与瓦斯突出机理众多假说中，趋向认为“综合作用” 假说较为切合实际。综合作用假说认为煤与瓦斯突出时由于地压、瓦斯压力、煤的物理机械性质综合作用的结果。单项指标临界值法中岩石坚固性系数f、煤的破坏类型、瓦斯放散初速度和瓦斯压力可以综合反应煤与瓦斯突出的各作用因素。单项临界值表法中的各参数的临界值参考下表：煤层坚固性系数f破坏类型瓦斯放散初速度p瓦斯压力（相对压力临界值0.5、100.74注：限于瓦斯压力需要在煤层中测定，实验室不具备条件，因此，瓦斯压力测定试验只作为了解，不参与

21、实测。实验仪器捣碎筒、天平（最大称量1000克，感量0.5克），小锤、漏斗、容器；放大镜；WT-1瓦斯放散初速度测定仪。实验步骤（一） 坚固性系数测定1、将玻璃筒放置在水泥地板或20mm厚的铁板上，放入试样一份，将2.4kg重锤提高至600mm高度，使其自由落下冲击试样，每份冲击3 次，把5份捣碎后的试样装在同一容器中。2、把每组（5份）捣碎后的试样一起倒入孔径为0.5mm的分样筛中筛分，筛到不再漏下煤粉为止。3、把筛下的粉末用漏斗装入计量筒内，轻轻敲打使之密实，然后轻轻插入具有刻度的活塞尺与筒内粉末面接触。在计量筒口相平处读取数值h（即粉末在计量筒内实际测量高度，mm）。当h30mm时，冲击

22、次数n即可定为3次，按以上步骤断续进行其它各组的测定。当h30mm时，第一组试样作废，每份试样冲击次数n改为5次，按以上步骤进行冲击、筛分和测量，仍以每5份作一组，测定粉末高度h4、坚固性系数的计算坚固性系数按下式计算： f=20n/h 式中 f坚固性系数； n每份试样冲击次数，次； h每组试样筛下煤粉的计量高度，mm。测定平行样3组（每组5份），以算术平均值，计算结果取一位小数。图1-1 捣碎筒示意图 图1-2计量筒示意图1、重锤 2、筒体 3、筒底 1、活塞尺 2、量筒（二）煤的破坏类型将准备好的煤样对照下表1进行观察，并记录下其光泽、构造特征、节理、节理面性质和断口性质及强度。（三）瓦斯

23、放散初速度1.气密性检查：在不装试样时，对放散空间脱气使其压力达到10mmhg以下，停泵并放置5min后，对放散空间压力增加应小于1mmhg。2.煤样制备：1）筛分处粒度为0.2mm-0.25mm的煤样，每个煤样取2个试样，每个试样重3.5g。2）旋下仪器的煤样瓶下部的紧固螺栓，将煤样装入。把同一煤样的两个试样用漏斗分别装入P测定仪的试样瓶中。为防止脱气和充气时的煤尘飞入仪器内部，必须在煤样上盖好一层脱脂棉。装上煤样后先用手扶正，再旋紧紧固螺栓。3.实验过程1)开始测试时首先打开计算机电源，启动后再打开仪器电源和真空泵电源；2)执行WT-1监控系统软件；3)选择煤样图标。仪器面板上的煤样瓶和界

24、面中的图标是一一对应的，单击图标可选择或放弃该煤样实验。4)如进行瓦斯放散初速度测试，选择菜单项“放散速度”；如为扩散速度，选择菜单项“扩散速度”。然后设置每个测试煤样的名称和保存路径。5)依次对每个煤样进行一次死空间脱气和向死空间放气的过程，同时动态的显示煤样的扩散速度曲线，自动保存测试结果。6)实验结束，首先关闭仪器电源，然后一步步关闭计算机，切断真空泵电源。实验数据及处理结果坚固性实验数据1给出五组数据，选择其中一组即可：第一组实验数据表1 煤的坚固性系数测定记录表试样编号冲 击 次 数 n计 量 筒 读 数h/mm坚 固 性 系 数 f备 注1352.6 1.9 2343.5 2.3 3341.7 2.4 平均值2.2第二组实验数据表1 煤的坚固性系数测定记录表试样编号冲 击 次 数&#