《矿井通风与安全》课程教学资源（PPT课件）02 矿井空气流动基本理论

第二章矿井空气流动的基本理论学习目标1、流体的概念2、风流能量与能量方程?3、风流压力及压力坡度重点与难点1、点压力之间的关系2、能量方程及其在矿并中的应用

第二章 矿井空气流动的基本理论

主要研究内容：矿井空气沿井巷流动过程中宏观 力学参数的变化规律以及能量的转换关系。介 绍空气的主要物理参数、性质，讨论空气在流 动过程中所具有的能量（压力）及其能量的变 化。根据热力学第一定律和能量守恒及转换定 律，结合矿井风流流动的特点，推导矿井空气 流动过程中的能量方程，介绍能量方程在矿井 通风中的应用

：矿井空气沿井巷流动过程中宏观 力学参数的变化规律以及能量的转换关系。介 绍空气的主要物理参数、性质，讨论空气在流 动过程中所具有的能量（压力）及其能量的变 化。根据热力学第一定律和能量守恒及转换定 律，结合矿井风流流动的特点，推导矿井空气 流动过程中的能量方程，介绍能量方程在矿井 通风中的应用

2.1 流体的概念流体是一种受任何微小剪切力作用时都能连续变形的物质。流体可分为液体和气体。气体的分子分布比液体分子相距大约103倍。气体的分子距很大，分子间的吸引力很小，总是充满它所能够达到的全部空间。液体的分子距较小，分子间的吸引力较大，液体的流动性不如气体。此外，一定质量的液体具有一定的体积，并取容器的形状，但不像气体那样能够充满全部空间

2.1 流体的概念 v 流体是一种受任何微小剪切力作用时都能连续变形 的物质。流体可分为液体和气体。 v 气体的分子分布比液体分子相距大约10 3倍。气体的 分子距很大，分子间的吸引力很小，总是充满它所 能够达到的全部空间。 v 液体的分子距较小，分子间的吸引力较大，液体的 流动性不如气体。 v 此外，一定质量的液体具有一定的体积，并取容器 的形状，但不像气体那样能够充满全部空间。 □

流体具有流动性，两层流体以一定速度作相对运动时，在两层的交界面上就要产生内摩擦力，这种内摩擦力阻碍各层的流动。流体中的内摩擦力又叫粘滞力，决定它的因素很复杂，因此就造成了研究液体运动时的很大困难。？为简化问题，假定在流体运动中并无内摩擦力的存在。一般来说，流体是可以压缩的，当压力改变时其体积就要改变，因而密度也随之必变。这也增加了研究问题时的复杂性，为此，又假定流体是不可压缩的。既没有内摩擦又没有压缩性的流体，叫做理想流体

v 流体具有流动性，两层流体以一定速度作相对运动 时，在两层的交界面上就要产生内摩擦力，这种内 摩擦力阻碍各层的流动。流体中的内摩擦力又叫粘 滞力，决定它的因素很复杂，因此就造成了研究液 体运动时的很大困难。 v 为简化问题，假定在流体运动中并无内摩擦力的存 在。 v 一般来说，流体是可以压缩的，当压力改变时其体 积就要改变，因而密度也随之必变。这也增加了研 究问题时的复杂性，为此，又假定流体是不可压缩 的。 v 既没有内摩擦又没有压缩性的流体，叫做理想流体

空气的主要物理参数一、温度：温度是描述物体冷热状态的物理量。矿并表示气候条件的主要参数之一。热力学绝对温标的单位K，摄式温标T=273.15+t二、压力（压强）空气的压力也称为空气的静压，用符号P表示。压强在矿井通风中习惯称为压力。它是空气分子热运动对器壁碰撞的宏观表现。P=2/3n（1/2mv2)矿井常用压强单位：Pa MPa mmHg mmHz0 mmbar bar atm 等。换算关系：1atm=760mmHg=1013.25mmbar=101325 Pa 1mmbar = 100 Pa = 10.2 mmH,0,1 mmHg =13.6mmH,0 = 133.32 Pa

空气的主要物理参数 一、温度:温度是描述物体冷热状态的物理量。矿井表示气候条 件的主要参数之一。热力学绝对温标的单位K，摄式温标 T=273.15+t 二、压力（压强） 空气的压力也称为空气的静压，用符号P表 示。压强在矿井通风中习惯称为压力。它是空气分子热运动 对器壁碰撞的宏观表现。P=2/3n(1/2mv 2) 矿井常用压强单位：Pa MPa mmHg mmH20 mmbar bar atm 等。 换算关系：1 atm = 760 mmHg = 1013.25 mmbar = 101325 Pa 1mmbar = 100 Pa = 10.2 mmH20, １mmHg = 13.6mmH20 = 133.32 Pa

三、粘性流体抵抗剪切力的性质。当流体层间发生相对运动时，在流体内部两个流体层的接触面上，便产生粘性阻力（内摩擦力）以阻止相对运动，流体具有的这一性质，称作流体的粘性。其大小主要取决于温度。门

三、粘性 流体抵抗剪切力的性质。当流体层间发生相对运 动时，在流体内部两个流体层的接触面上，便产 生粘性阻力(内摩擦力)以阻止相对运动，流体具 有的这一性质，称作流体的粘性。其大小主要取 决于温度。 u y d y F   S d v    

根据牛顿内摩擦定律有：2Asdx称为动式中：μ一一比例系数，代表空气粘性，力粘性或绝对粘度。其国际单位：帕.秒，写作：Pa. S.温度是影响流体粘性主要因素，气体随温度升高而增大，液体而降低

根据牛顿内摩擦定律有： 式中：μ－－比例系数，代表空气粘性，称为动 力粘性或绝对粘度。其国际单位：帕.秒，写作： Pa.S。 温度是影响流体粘性主要因素，气体随温度升高 而增大，液体而降低 s x d u d f   

四、密度空气的密度与P、t、湿度等有关。湿空气密度为干空气密度和水蒸汽密度之和，即：根据气体状态方程，可推出空气密度计算公式p = 0.003484 号 (1 - 0.378gPsatkg/m3P式中：P为大气压，Psat为饱和水蒸汽压，单位：Pa;Φ为相对湿度：T为空气绝对温度，T= t + 273 ，K

空气的密度与P、t、湿度等有关。湿空气密度为干空 气密度和水蒸汽密度之和，即： 根据气体状态方程，可推出空气密度计算公式： 式中：P为大气压，Ｐsat为饱和水蒸汽压，单位：Pa； φ为相对湿度；Ｔ为空气绝对温度，T= t + 273 , K。 0.003484 (1 ) 0.378 P P T P  sat    四、密度 kg/m3

第二节风流的能量与压力风流的能量与压力：是通风工程中两个重要的基本概念，压力可以理解为：单位体积空气所具有的能够对外作功的机械能。风流任意断面上都有压能、位能和动能，这三种机械能又可分别用相应的静压、位压和动压来体现

风流的能量与压力：是通风工程 中两个重要的基本概念，压力可 以理解为：单位体积空气所具有 的能够对外作功的机械能。风流 任意断面上都有压能、位能和动 能，这三种机械能又可分别用相 应的静压、位压和动压来体现。 第二节 风流的能量与压力

一、风流的能量与压力1.压能一静压(1）压能与静压的概念空气的分子无时无刻不在作无秩序的热运动。这种由分子热运动产生的分子动能的一部分转化的能够对外作功的机械能叫静压能，／㎡3，在矿并通风中，压力的概念与物理学中的压强相同，即单位面积上受到的垂直作用力。静压Pa=N/m2也可称为是静压能，值相等

1. 压能－静压 （1）压能与静压的概念 空气的分子无时无刻不在作无秩序的热运动。这 种由分子热运动产生的分子动能的一部分转化的能够 对外作功的机械能叫静压能，J／m3，在矿井通风中， 压力的概念与物理学中的压强相同，即单位面积上受 到的垂直作用力。静压Pa=N/m2也可称为是静压能，值 相等。 一、风流的能量与压力