矿井通风与安全课程实验指导书

矿井通风/〔共6学时〕一、试验目的Pψ计算湿空气密度ρ；把握风压测定仪表的构造和使用方法，风流点压力的测定方法；压的相互关系，以及风流某一断面上的风速分布。二、试验原理空气密度计算公式为：0.003484

P 0.378P(1 s)273t P式中：P——空气的压力〔确定大气压，Pa；t——空气的温度，℃；PtPa〔可从教材附录中查得；φ——相对湿度，用小数表示〔。ht抽出式 hshv

PP0 tPP0 sPPhht s s

ht压入式 hshv

PPt 0PPs 0PPhht s t s三、试验仪器及操作方法JKTSYYT-2023倾斜式微压计；扇风机管网系统；testo465红外转速仪。大气压测定测定大气压的仪器是：气压计，常见的气压计一类是水银气压计，一般用于室内JFY-1型矿井通风参数检测仪测定气压值。水银气压计水银气压计有动槽式和定槽式两种。1的上端水银面上是真空的，槽内液面则通向大气，依据托理拆利试验原理，可知玻璃管内水银柱高度就表示了大气压力〔毫米汞柱或毫巴。2121341153241—气压计标尺；2—玻璃罐封闭端； 1—水银外表；2—指针；3—玻璃罐；3—温度计；4—玻璃罐开口端 4—螺钉；5—水银池；6—游标旋钮图1a定槽式水银气压计 图1b动槽式水银气压计11〔P5读1ΔP温，实际大气压:P0=P读＋ΔP温。外，其余使用方法与动槽式一样。温度1黄铜刻度尺换算到0℃时温度校正值气压计读值〔P〕mmHg℃740750 760 77078010－1.21－1.22 －1.24 －1.26－1.2715－1.81－1.83 －1.86 －1.89－1.9120－2.41－2.44 －2.48 －2.51－2.5425－3.01－3.05 －3.09 －3.13－3.1730－3.61－3.26 －3.71 －3.75－3.802当实测温度值与表中温度不符时，可用插值法求得温度校正值。空盒气压计大气压变化时，盒面变形值随之发生变化。变形值经杠杆机构传动并放大，带动盒面指针转动指出大气压值。1—金属盒；2—弹簧；3—指针2空盒气压计空盒气压计使用前应当用水银气压计校正。校正时用小螺丝刀拧转盒反面〔或侧面〕的调整螺丝，使指针所示气压值与水银气压计全都。测定时，将气压计水平放置，否则会产生误差，仪器完全垂直放置误差可达般应等待数分钟之后读数，读数应依据仪器所附检定证进展刻度、温度和补充校正例770mmHg，查得其刻度校正值为ΔP=－0.1mmHg，温度校正为刻ΔP=－0.03〔mmHg/℃×15℃〕=－0.45mmHg，补充校正为＋0.6mmHg，则实际大气温PP=P ＋ΔP ＋ΔP ＋ΔP =770－0.1－0.45＋0.6=770.05mmHg读 刻 温 补JFY-1型矿井通风参数检测仪温度、湿度以准时间的周密便携式矿井通风参数综合监测仪器。适用于煤矿井下，为均压防灭火，科学治理矿井通风以及测定矿井风网压能图供给了有效的测量手段。承受200333JFY-1型矿井通风参数检测仪测量范围及精度、区分率如表2所示。参数确定压力相对压差测量范围800～1200hPa±400mmH参数确定压力相对压差测量范围800～1200hPa±400mmHO2精度±1hPa±1mmHO2测量分辩率0.1hPa0.1mmHO2温度-30～40℃±0.5℃0.1℃湿度50%～99%RH±4%RH1%RH0.4～5m/s≤0.20m/s风速0.4～15m/s5～10m/s≤0.30m/s0.1m/s14.5m/s≤0.40m/s空气相对湿度的测定煤矿井下空气相对湿度常用手摇湿度计和风扇湿度计测定。它们都由两支水银温度计组成，其中一支为干温度计〔又叫干球计〔又叫湿球41231231－干球温度玻璃罐；2－湿球温度玻璃罐；3－湿球4风扇湿度计4测定前将湿球上的纱布用清水润湿。用风扇湿度计测定时，用小风扇罩上的锁匙1～2气的温度、湿度、比热、比焓、比容、水蒸气分压、热量、显热、潜热等资料。例如：干球18度，湿球15度时，其度差3度之纵栏与湿球15度之横栏穿插68度就是表示湿气为68%。状态变化。确定湿度：每立方米空气中所含水蒸气的质量叫空气确实定湿度。其单位与密度单位一样，其值等于水蒸气在其分压力与温度下的密度，用符号ρv表示：M Vvvv式中：M——水蒸气的质量，kg；vV——空气的体积，m3。ρ相对湿度〔φ：单位体积空气中实际含有的水蒸气量〔ρv〕与其同温度下的和水蒸气含量〔 〕之比称为空气的相对湿度，可用下式表示：ρsv，即相对湿度=水汽分压/饱和蒸汽压〔压力、温度肯定的状况下。φ值可s〕空气密度计算公式为：0.003484

P 0.378P(1 s)273t P式中：P——空气的压力〔确定大气压，Pa；t——空气的温度，℃；sPtPa〔可从教材附录中查得；sφ——相对湿度，用小数表示〔。风流点压力测定〔1〕扇风机管网系统5进风口测点10 测点9测点11测点12

=111.9=380.5

测点8测点7风门1测点6风门2测点14测点15

测点21

风门6=234.1=589.7

测点5测点4测点19 测点20风门3测点17

风门4

测点3风门5测点2〔2〕皮托管

=265.8=565.2

测点18 测点15扇风机和管网系统

=291.8=621.4皮托管是传递风流压力的仪器，由内外两根细金属管组成，内管前端中心有孔与标有“+”号的管脚一样。外管前端封闭，在其管壁开有4～6管脚一样，测定时使管嘴与风流平行，中心孔正对风流传递测点风流确实定全压〔确定静压与动压之和，而管壁上的小孔则只传递测点确实定静压。6〔3〕U型压差计

6皮托管U7，有一根弯成U〔其中装如蒸馏水或酒精，刻度尺〔传递〕U的两液面差乘以工作液〔U〕h〔mmHO2为倾斜U形压差计，它的压差为：H＝Lδsinα，mmHO2L——U〔mm；α——U〔°；δ——工作液比重。7U型压差计〔3〕YYT-20237用于测量不溶于乙醇的微小压力气体的表压和差压。它可以测量正压、负压和差压。其倾斜角度可以变更，主要由底座、介质容器、测量管、弧型支架、零位调整器、多向阀、水准器等组成。底座下装有三个调水准螺钉；测量管由无色透亮的玻璃管制作，在其长度方向上，均匀刻有255mm以上的毫米分度格；测量管可以在弧型支架的槽中来回调整其倾斜角度。弧型支架上5k〔0.2、0.3、0.4、0.6、0.8〕，560°的旋转运动，顶面黑色标牌上标有“＋，→”符号，下部侧壁上1、2、3YYT－202388YYT-2023倾斜式微压计工作原理A〔F1〕B〔面积为P1P2Z1，AZ2这时仪器内液面的高差为：Z=Z+Z1 2由于A容器液体下降的体积与B管液体上升的体积相等，即：ZF=LF21 2则 Z=LF/F2 2 1并且 Z1=LsinαZZ1

代入上式，得：Z=Z+Z=L〔sinα+F/F〕1 2 2 1P与P1 2

hh=Zδ=Lδ〔sinα+F/F〕2 1式中： δ——酒精的比重；令： K=δ〔sinα+F/F〕2 18则： h=KL mmHO2式中： K——仪器的校正系数；L——倾斜管上的读数，mm。1-底座；2水准指示器；3-弧形支架；4-加液盖；5-零位调整；6-多向阀；7-活动游标；8-倾斜测量管；9-可调水准螺钉；10乙醇容器9aYYT-2023倾斜式微压计构造图9bYYT-2023倾斜式微压计构造图图9是YYT-2023倾斜式微压计的构造图，在三角形的底座上装设容器与带刻度的玻璃，并用胶皮管将其连通。容器的顶盖上有注液孔螺丝，三通旋塞及调零螺丝，仪器的底座上有水准泡和调平螺丝。玻璃管的倾角可借弧形板与销钉来调整。为了读数准确，玻璃管上装有活动游标。零位调整螺丝下部是一个浸入液体的圆拄体，假设转动螺丝就可转变圆柱体浸入液体的深度。三通旋塞如图9b912YYT－2023〔比0.81〕注入容器内，直到玻璃内酒面在“0”附件为止。转动三通旋塞至“调零”位置，玻璃管液面如不在“0”刻度上，则调整零位调整螺丝使液面恰好位于“0”刻度上。③将高压接到“+”接头上，将低压接到“-”接头上，然后转动三通旋塞到“测K，即为测得的压差。四、试验步骤分别用水银气压计、空盒气压计和JFY-1型矿井通风参数检测仪测大气压P。用风扇湿度计测空气的相对湿度，计算确定湿度，计算湿空气密度。JFY-1型矿井通风参数检测仪测定安科楼各楼层确定大气压力及各楼层之间的大气压力差。将仪器同放于基点处〔二楼后，按“总清”键，记录基点确定压力值。按“差压”键，并将记忆开关拨于“记忆”位置，再将仪器的时间对准。能关闭仪器。t s 承受皮托管和胶皮管协作单管倾斜压差计，分别测定风机作压入式和抽出式通hht s 网总风阻以转变管网中的风量，测定出某一点的相对全压h、相对静压h和速压h，分析其变化规律。

t s v点处，管头迎着风流方向，先验证抽出式通风相对压力间的关系。〔将底盘上的水准泡调至指标圆环中心。10〔选定时要有足够余量，以免酒精〕〔试验承受轴流式风机，风机正转作抽出式通风，反转作压入式通风〕当水柱计稳定时，同时读取相对全压hhht s v速和风门开启程度，再读取相应的hhh〔测完一种压力后，应将仪器掌握开t s v关置于校正位置后，更换胶管接法，按上述方法测定其余压力〕按下风机反转按钮，工作方式变为压入式通风，用同样的方法同时读取相应hh和h2/3。t s v五、留意事项空盒气压计使用前应当用水银气压计校正。JFY-1型矿井通风参数检测仪测定各楼层确定大气压力及各楼层之间的大气压力差时要留意，不要将仪器放在楼梯口，保证测定点不受风流干扰。YYT-2023倾斜式微压计的使用使用前要进展气密性检查、气泡检查、积水检查、调平、0刻度调整。仪器进展校正。出斜管中气泡时，要监视斜管液面，以免将酒精吹出。越好。〔+〕——液体——低压接口。酒精内一般不宜添加颜色。11试验报告一课程名称 任课教师 试验指导教师 成绩同组学生姓名试验类型：综合性；试验要求：必做；试验学时数：学时；试验时间 月 日 节一、主要试验工程大气压力测定；温度测定；各楼层压差测定；风流点压力测定二、试验目的三、试验装置及主要仪器设备空盒气压计；水银气压计；JFY-1型矿井通风参数检测仪；干湿球温度计；皮托管；胶皮管；JKTS－Ⅲ型通风试验装置；YYT-2023倾斜式微压计；扇风机管网系统；testo465红外转速仪。四、试验装置布置图不同通风方式风流中某点各种压力间关系图五、试验主要内容及数据记录与处理大气参数测定分别用JFY－1比较各仪器读数差异；用JFY－1型矿井通风参数检测仪测定各楼层之间的大气压力差和各自确实定大气压力；用干湿球温度计测定试验室中的空气温度和相对湿度；计算出空气密度。12表1 室内确定大气压力P0测定仪器名称仪器名称矿井通风参数检测仪空盒气压计水银气压计单位读数各仪器读数差异分析：表2 各楼层之间的大气压力差和各自确实定大气压力测定楼层编号1〔单位〕与基准点压差〔单位〕楼层间压差2345楼层间大气压力差与楼层高度之间的关系分析：测定工程单位读数空气密度计算：

表3 室内空气湿度测定干球温度 湿球温度 相对湿度风流点压力测定t s 网中三个测点的相对全压h、相对静压h和速压ht s 网中的风量，测定出某一点的相对全压h、相对静压h和速压h，分析其变化规律。t s v13通风管网变化状况相对全压ht相对静压h通风管网变化状况相对全压ht相对静压hshv各参数变化规律风机n=1转速n=2变化n=3系统全开总进半开风口全闭变化通风管网变化状况相对全压ht相对静压通风管网变化状况相对全压ht相对静压hshv各参数变化规律n=1n=2变化n=3半开全闭变化六、心得体会及对本次试验的建议与设想〔可另加附页〕14一、试验目的把握巷道通风阻力的测定方法；把握风阻〔R，摩擦阻力系数〔〕的测定方法，加深对能量方程的理解；二、试验原理1．通风阻力测定如图1所示通风管网中，巷道1-2段通风阻力按如下公式计算：v1 v2 1-2m1-2hR1-2=〔P1－P2〕＋〔h －h 〕＋Z v1 v2 1-2m1-2式中：P1、P2——1、2段面的风流静压，pa；v1 h 、h ——1、2断面动压，pav1 Z1-2——1、2断面标高差，m；ρm1-2——1、2断面风流平均密度，㎏/m3；g——重力加速度，m/s2。写为：v1 hR1-2=P1－P2＋〔h －h v1 试验时，用皮托管，压差计测1、2断面的静压差和1、2断面的动压。2、摩擦风阻〔R〕和摩擦阻力系数〔α〕测定f LUh Rf f

Q2 测 Q2S3f式中 h——摩擦阻力，Pa；ffs2/m8；Q——通风风量，m3/s；L——测点间的距离，m；S——风道的净断面积，m2；U——风道的周长，m；fα kg/m3Ns2/m4。测15由此可知，只要测出一段风道的摩擦阻力〔hr〕和风量就可以求出这段风道的摩R擦风阻〔。假设同时测量出这段风道的长度，净断面积和周长，就可以求出它的测Rf定时的摩擦阻力系数α ，再按下式换算为标准状态下ρ=1.2kg/m3〕的摩擦阻力系测数0：1.2 测0测式中 ρ ——测定时的空气密度，kg/m3。测三、试验仪器及操作方法试验用到的仪器设备及器材包括：皮托管；胶皮管；JKTS－Ⅲ型通风试验装置；YYT-2023倾斜式微压计；扇风机管网系统。进风口测点10 测点9测点11测点12

=111.9=380.5

测点24测点23

测点8测点7风门1测点6测点13风门2

测点22风门6=234.1=589.7

测点5测点4测点19 测点20测点16风门3

风门4

测点3测点2=265.8=565.2

测点18 1扇风机管网系统16

=291.8=621.4操作方法见试验一。四、试验步骤1-2、2-3、1-3

测v依据风流的能量方程：vh h

均

22v 2均 〕2v1-2阻

1-2测

2 1 2 2hh

——1-2，Pa；——1-2，Pa；V 、V1均 2均

12，m/s； 1

12，kg/m3。又Q＝SV均1-2Q1、2QQQ 12 2r1-2h。测出的阻力、长度、净断面积和通过的风量，代入公式即可计算出摩擦阻力系数Rf。r五、留意事项测定。故障可能是：胶皮管因有水、污物进入或打折而堵塞；胶皮管被扎有小眼或裂开。压差计漏气，测压管内或测压管与容器连接处有气泡。静压管放置在风流的涡流区内。应尽可能增加两测点的长度，以削减分段测定的积存误差。17试验报告二课程名称 任课教师 试验指导教师 成绩同组学生姓名试验类型：综合性；试验要求：必做；试验学时数：学时；试验时间 月 日 节一、主要试验工程通风阻力测定；通风网络风流流淌规律探讨二、试验目的三、试验装置及主要仪器设备JKTS-Ⅲ型通风试验装置；皮托管；胶皮管；YYT－2023型单管倾斜压差计；YJB－2500补偿微压计。四、试验主要内容及数据记录与处理通风阻力测定和通风阻力，总结上述试验数据的变化规律并分析其缘由。测段编号静压差1断面速压2断面速压1通风各测段通风阻力测定测段 测段风量 风阻测段长度测段断面测段平均周长摩擦阻力系数hs1-2hv1hv2hr1-2Q RLSU1－22－31－31测定结果分析，可得出的结论：18通风管网变化状况通风阻力hrn通风管网变化状况通风阻力hrn=风机转速变化1n=2n=3全开系统变化半开全闭五、通风网络角联分支风流流淌规律测定分析测定结果分析六、心得体会及对本次试验的建议与设想〔可另加附页〕19一、试验目的系。把握风机性能测定的原理、仪器、数据整理、计算方法。绘制风机特性曲线。二、试验原理反映通风机工作特性的根本参数有4个，即通风机的风量Q、压力H、功率N和率和效率，风量假设变动，其它三者也随之转变。体特性曲线。通风机的风量QQm3/s。通风机的风压H

全

静

〕之分。动通风机的全压包括通风机的静压与动压两个局部，即：H ＝H ＋h全 静

，Pa动集中器出口断面的动压等于通风机的动压。通风机的功率N通风机的输入功率P 通入输入功率可用下式计算：P ＝3UIcos通入 1000 电传 kWP通出也叫有效功率，是指单位时间内通风机对通过的风量为Q的空气所做的功，即：20HQP ＝ 通 kW通出 1000通风机的效率η通风机的效率是指通风机输出功率与输入功率之比。通风机的效率越高，说明通风机的内部阻力损失越小，性能也越好。三、试验仪器及操作方法试验用到的仪器设备及器材包括：皮托管；胶皮管；JKTS－Ⅲ型通风试验装置；DKS-3型多功能空气动力学试验装置；YYT-2023倾斜式微压计。1DKS-3型多功能空气动力学试验装置承受进出气试验方案〔即风机入、出口都有管路)。按国家标准，本试验风量测定，21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整风量(图纸片直径6013、5四、试验步骤2风机性能测定213仪器调平、调零。将出风口闸门全开〔此时风量最大。数〔曲线第一点数据。在入口整网上贴纸片1片。重测上述数据(曲线其次点数据)。屡次重复前项内容(曲线其余点数据)。计算①风量计算式hg式中：Q——风量，m3hg

Q0.082K0.082；h ——集流器静压，水柱。gHQH 〔PQ 5

-P〕+(h3

pd5

-hpd3

)-r(z5

-z)322式中(hpd5

5 3-hpd3

)——入排风管间平均动压差，水柱；r(z5

3〔P-PH5 3 QNN