采矿《矿井通风》实验指导书(2016使用)

1、矿 井 通 风（实验指导书）华北理工大学矿业工程学院实验中心2016年3月25实验目录实验一 通风管道点压测定（2学时）.2实验二 通风管道断面流场系数及风量测定（2学时）.4实验三 管道系数测定（2学时）.8实验四 风机特性测定（2学时）.13实验五 矿井通风系统优化及反风演习（4学时）.19实验一 通风管道点压测定一、实验目的及内容掌握风管中点压测定方法，验证不同通风方式（压入式通风与抽出式通风）下，全压、动压、静压间的关系（即）。要求有数据计算过程。二、实验方法及仪器1实验方法（1）采用皮托管压差计法本实验如图1所示。每台实验设备同时容纳学生4-6人，分成两组，每组2-3人。每组使用抽出

2、段（1、2、3、4），压入段测点（5，6）各一个。图1 点压测定（2）每组仪器：YYT 1台；皮托管2支；胶皮管4支。2实验步骤（1）将皮托管传压头置于风管中心点处，管头迎着风流方向。（2）将仪器控制阀门置于“校正”位置后，调平仪器底盘（将底盘上的水淮泡调至指标圆环中央）。（3）根据测定压力值大小，选定仪器倾斜系数（选定时要有足够余量，以免酒精溢出。没有把握时，选最大系数，再由大向小调整，以增加精度。（4）旋动零位调节装置调节斜管中酒精液面，使之酒精孤面刚好与零刻度线相切。（5）按所测压力用胶管连接仪器端口和皮托管相应端。（6）开动风机，读取相应压力值。（7）测完上述压力后，将仪器控制开关置于

3、校正位置后，更换胶管接法，按上述方法测定其余压力。注意：测定压入式三个压力时，将出风口闸门关闭2/3。3实验要点（1）为了增加测定的准确性，仪器内的酒精必须经常更换，否则，使用前必须对仪器进行校正。（2）实验者必须通晓仪器的原理及结构，具有判明仪器指示是否正常的能力。排出斜管中气泡时，要监视斜管液面，以免将酒精吹出。（3）连接仪器接口前必须正确判明压力大小，保证仪器“+”端，接高压力，“-”端接低压力。（4）按实验报告内容逐项记录，仪器读数乘以仪器倾斜系数即所测压力值，水柱。（5）酒精内一般不宜添加颜色。（6）将实验结果代入下式，计算误差S，一般S的值不应超出5%范围。式中 全压，帕； 动压，

4、帕；静压，帕。4实验图表 压力测项通风方式 全 压动 压静 压测点号码仪器倾斜系数读数(毫米)压力（帕）仪器倾斜系数读数(毫米)压力（帕）仪器倾斜系数读数(毫米）压力（帕）抽出式压入式实验二 通风管道某断面流场系数及风量的测定一、实验目的及内容1掌握管道中风量测定基本方法；2测定圆形风管断面的流场系数。要求有数据计算过程。二、实验方法及仪器1实验方法：采用等面积圆环法测定流场系数。要求每组测定风管入风段测点1个。每台设备6人，分两组。第一组测1点，第二组测3点。使用仪器同实验一。2实验步骤（1）仪器调平、调零，选择倾斜系数。（2）按动压测定连接皮托管与仪器端口（注意：仪器“+”口接全压；“”口

5、接静压）。（3）测点布置见图2。（4）将出口闸门关闭2/3。测点位置计算式为:式中 R第i个测点圆环半径，毫米； R风管半径93，毫米； i从风管中心算起圆环序号； n等面积圆环数（n=3）。（5）进行各测点动压测定。各测点位置每次用尺量好（Li）。如图3所示。此实验只要求测定与风管轴向相垂直的一组测点。为了计算流场系数，中心点风速也应测出。（6）测定大气压，温度数值。以便计算空气密度。三、实验要点1测点位置尺寸的量取要准确(用钢板尺量取）。各点尺寸见表1。2测定中必须使皮托管水平段与风管轴向平行。3计算平均风速不应包括中心点风速。4测定中，风流波动造成读值波动，属正常现象，读取平均值即可。四

6、、计算公式1某测点风速，米/秒式中 Vi某测点风速，米/秒； 空气密度，Kg/米3； 测点动压，帕。2空气密度：式中 实验条件下空气密度，Kg/米3； P实验条件下大气压力，帕； T实验条件下空气绝对温度，开。3平均风速式中 断面平均风速，米/秒； 第i点测定风速，米/秒； n 测点总数，（n=6）4流场系数计算式为：式中 流场系数； 断面中心点风速，米/秒； 断面平均风速，米/秒。5风量计算式 米3/秒式中 断面平均风速，米/秒。S风筒断面积（0.027米2）五、实验图表表1 测点位置尺寸（Li）测点号123中心点456测点圆环半径（mm）8566380386685测点位置尺寸（mm）514

7、5087124160169测点尺寸：从皮托管压盖顶面到皮托管标记点。表2 流场系数测定记录测点项目123456中心点仪器倾斜系数动压读数（毫米）动压值（帕）风速（米/秒） 大气压P= 毫米泵柱， 温度T= 开，仪器倾斜系数K=平均风速 米/秒；中心点风速 米/秒；流场系数 ； 风量。实验三 通风管道系数测定一、实验目的及内容通风管道系数测定，要求学生完成一种粗糙度下，雷诺数，系数间的定量测定。该实验验证紊流状态下，阻力系数不变。要求有数据计算过程。二、实验方法及仪器1实验方法该实验布置见图5，本实验要求做出1条曲线（），测定摩擦阻力，计算对应的系数（整流格阻力忽略不计），调节出口闸门开度，调节

8、风量，改变值。该实验每台设备一组学生，用1，3测点。2每组仪器YYT斜管压力计，1台；皮托管，2支；胶管，3支。3实验步骤（1）将仪器调平、调零。选择倾斜系数（YYT）。（2）皮托管头与风管中线重合，全压孔朝向风流。（3）用胶管按图5连接仪器与皮托管。（4）将出风口闸门全开（此时风量最大）。（5）开动风机，读取测定段静压差、及动压（曲线第一点数据）。（6）将出口闸门调到第二位置，重复前项测定（曲线第二点数据）。每次调小风量（关闭闸门），要适度。以保测点良好分布。（7）依次类推，一条曲线测6个点（共6组静压差及动压数据）。三、实验要点每台设备一组学生，统一指挥，要互相配合。四、计算公式（1）测定

9、段摩擦阻力，水柱。 由于1，3两断面面积相等，平均动压相等，因此上式中第二项为零，又1，3两点处同一水平，第三项也等于零；所以（）实际上就等于。（2）风管风量由所测动压求算（见实验二）（3）计算摩擦风阻式中 测定段摩擦阻力，帕； 风管风量，米3/秒。（4）摩擦阻力系数式中 风管摩擦阻力系数，牛·秒2/米4； 风管摩擦风阻牛·秒2/米8；P 风管周界（P =0.6米）；L测定段风管长度（L=1米）；S风管有效断面积（S=0.027米2）。（5）达西系数（采矿专业）式中 达西系数； 空气密度（=1.293Kg/米3）； 风管摩阻系数，牛·秒2/米4； 风管内径（=18

10、6毫米）米。（6）雷诺数式中 风管内平均风速，米/秒； 风管内径，米； 流体粘性运动系数（=15·10-6），米2/秒。（7）平均风速式中 风管内平均风速，米/秒； 风管风量，米3/秒；S风管断面积（S=0.027米2）。图5 通风管通道系数测定（五）实验图表表3 风管系数测定记录测次静压（差）风 量摩擦阻力摩擦风阻摩阻系数达西系数雷诺数仪器倾斜系数读数(毫米)压力差（帕）仪器倾斜系数读数(毫米)压力差（帕）风量(米3/秒)平均风速(米/秒)1234567 实验四 风机特性测定一、实验目的及内容本实验进行风量与风机全压、功率、效率关系的三条曲线的实际测定。使实验者掌握风机性能测定的原

11、理、仪器、数据整理、计算方法及必要的组织工作。要求有数据计算过程；在同一个图中画出风量与风机全压、功率、效率关系的三条曲线。二、实验方法及仪器1实验方法采用进出气实验方案（即风机入、出口都有管路）。按国家标准，本实验风量测定，使用入口集流器测定风量，用在入口整流网上贴纸片的方法调节风量（图纸片直径为60毫米）。每台设备1组。使用3，5测点。测定风机全压。图7 风机特性测定2每组仪器：YYT1台；皮托管2支；胶皮管4支。3实验步骤（1）将1，3点皮托管传压头置于风管中心，迎着风流方向，与风管中心线重合。（2）仪器调平、调零。（3）将出风口闸门全开（此时风量最大）。（4）开动风机测定集流器静压及3

12、，5两断面静压差，并记录电流、电压表的读数（曲线第一点数据）。（5）在入口整网上贴纸片1片。重测上述数据（曲线第二点数据）。（6）多次重复前项内容（曲线其余点数据）。三、实验要求（1）风量计算式式中 风量，米3/秒；集流器静压，帕。（2）风机全压式中 入排风管测点3，5间静压差，帕；入排风管间平均动压差，帕；入排风管间位能差，帕。 实际上即为风机全压（3）电机输入功率N式中 N电机输入功率，千瓦； I线电流，安； U线电压，千伏；功率因数（0.85）。（4）风机效率式中 风机效率，%； 风机风量，米3/秒；风机全压，帕；N电机输入率，千瓦；电机效率（=0.9），%。（五）实验图表表4 风 机

13、特 性 测 定项目测值测次静压差风 量电流(安)电压(千伏)功率(千瓦)风机效率(%)备注仪器倾斜系数读数(毫米)压力差（帕）仪器倾斜系数读数(毫米)压力（帕）风量米/秒电机效率=0.9功率因数cos=0.851234567实验五 矿井通风系统优化及反风演习一、实验目的及内容熟练掌握采煤工作面通风路线；掘进工作面通风路线；矿井通风阻力测定方法；掌握风门调节风量方法；矿井反风演习内容。二、实验方法及仪器1实验方法通过毕托管测定巷道全压，动压和静压。通过调节风门实现矿井反风，并测定反风风量。该实验每台设备一组学生，每组4人，用2，3测点。2每组仪器矿井通风实验模拟装置，一台；YYT-2000斜管压

14、力计，1台；皮托管，2支；胶管，3支。3实验步骤（1）将仪器调平、调零。选择倾斜系数（YYT）。（2）皮托管头与风管中线重合，全压孔朝向风流。（3）用胶管连接仪器与皮托管。（4）开动风机，读取测定点全压、动压和静压。（5）连接胶管，读取测定段静压差。（6）通过调节风门，使风流反向，重新测定该点的动压。（7）设计矿井反风流程及注意事项。三、实验要点每台设备一组学生，统一指挥，要互相配合。四、计算公式（1）测定段摩擦阻力，水柱。 由于2，3两断面面积相等，平均动压相等，因此上式中第二项为零，又2，3两点处同一水平，第三项也等于零；所以（）实际上就等于。（2）风管风量见实验数据表1。（3）计算摩擦风

15、阻式中 测定段摩擦阻力，帕； 风管风量，米3/秒。（4）摩擦阻力系数式中 风管摩擦阻力系数，牛·秒2/米4； 风管摩擦风阻牛·秒2/米8；P 风管周界（P =0.5米）；L测定段风管长度（L=1米）；S风管有效断面积（S=0.018米2）。五、实验图表1 压力测项通风方式 全 压动 压风量静 压测点号码仪器倾斜系数读数(毫米)压力（帕）仪器倾斜系数读数(毫米)压力（帕）仪器倾斜系数读数(毫米）压力（帕）2抽出式六、实验图表2测次静压（差）摩擦阻力摩擦风阻摩阻系数测定位置仪器倾斜系数读数(毫米)压力差（帕）231七、实验图表3测次动 压反风风量反风风量比测定位置仪器倾斜系数读

16、数(毫米)压力（帕）21矿井反风演习流程及注意事项第一、矿井反风演习方案流程一、演练时间：20××年*月*日*午*时。二、由演练指挥长下达演习开始指令。三、调度室接到井下假定火灾事故报告。五、由矿长组织成立矿井反风指挥部及领导组。六、由总指挥下达命令,立即组织井下人员撤离。八、指挥部下达全矿井反风指令。九、配电室切断井下一切电源。九、在规定时间内，通风组固定防爆门，实施风机反转反风。十、总指挥宣布命令由通风部门组织反风效果测定。十一、通风组测定完毕，指挥部命令恢复正常通风。十二、由通风组和供电组配合完成井下恢复通风供电。十三、正常以后，总指挥下达命令演习结束。十四、县局领导

17、进行现场总结发言。第二、矿井反风演习方案一、接到事故报告20××年*月20日*午*点，调度员接到井下电话汇报：井底发生火灾，随即迅速向矿长汇报，矿长接到汇报立即召集人员到达监控中心，指挥协调救援工作。（现场在监控中心）场景1：调度员接到井下事故报告，并迅速向矿长电话汇报。场景2:矿长迅速召集人员赶赴监控中心现场指挥。场景3：监控员密切关注监控数据和视频。二、成立应急救援指挥部及领导组矿长现场宣布成立应急救援指挥部，矿长任(指挥长)负责全面指挥协调，总工程师任副组长负责反风技术和安全措施保障，机电副矿长任副组长负责供电通讯保障，安全副矿长任副组长负责通风组对通风设施和通风效果检测，生产副矿长任副组长负责现场各环节协调。三、指挥部研究制定反风方案场景1：指挥部查看图纸，研究确定救援方案。场景2：调度员电话通知井下各地点人员撤离。场景3：各应急小组分头积极准备到位，紧张有序。场景4：井口设立警戒线，警戒牌。四、指挥长下达反风指令场景1：指挥长下达全矿井反风指令。场景2：机电副矿长长下达井下断电指令及回复。场景3：总工下达反风操作指令。五、实施反风场景1：各环节人员迅速到位，固定好防爆门。场景2：风机房值班人员执行反风操作。场景3：主井口信号红旗反向飘动。场景4：电话汇报在规定时间反风正常实施。场景