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1、会计学1井巷通风井巷通风(tng fng)阻力阻力PPT课件课件第一页，共48页。第一节第一节 井巷断面上的风速井巷断面上的风速(fn s)(fn s)分布分布第二节第二节 摩擦摩擦(mc)(mc)风阻与阻力风阻与阻力第三节第三节 局部局部(jb)(jb)风阻与阻力风阻与阻力第四节第四节 矿井总风阻与矿井等积孔矿井总风阻与矿井等积孔第五节第五节 降低矿井通风阻力的措施降低矿井通风阻力的措施第1页/共48页第二页，共48页。1 1、上一章内容回顾、上一章内容回顾 1)1)、上次课所讲的主要内容、上次课所讲的主要内容 空气的物理性：温度、密度（比容）、重度空气的物理性：温度、密度（比容）、重度(重
2、率重率)、湿度、湿度(绝对湿度、相对绝对湿度、相对湿度、含湿量湿度、含湿量)、压力（压强）、粘性、焓、风流的点压力及其相互关系、矿井通、压力（压强）、粘性、焓、风流的点压力及其相互关系、矿井通风能量方程风能量方程(空气流动连续性方程、单位质量流量能量方程、单位体积流量能量方空气流动连续性方程、单位质量流量能量方程、单位体积流量能量方程程)及通风能量（压力）坡度线。及通风能量（压力）坡度线。2)2)、能解决的实际、能解决的实际(shj)(shj)问题问题 （1 1）密度的计算）密度的计算 （2 2）点压力的测定）点压力的测定 （3 3）矿井通风阻力的计算）矿井通风阻力的计算 （4 4）矿井能量压
3、力坡度线的画法，从图形上直观地看出空气在流动过程中能矿井能量压力坡度线的画法，从图形上直观地看出空气在流动过程中能量（压力）沿程变化规律。量（压力）沿程变化规律。（5 5）风流方向的判断）风流方向的判断第2页/共48页第三页，共48页。2 2 2 2、本章的重点：、本章的重点：、本章的重点：、本章的重点：井巷断面的风速分布，摩擦阻力系数、摩擦风阻及阻力计算，尼古拉兹井巷断面的风速分布，摩擦阻力系数、摩擦风阻及阻力计算，尼古拉兹井巷断面的风速分布，摩擦阻力系数、摩擦风阻及阻力计算，尼古拉兹井巷断面的风速分布，摩擦阻力系数、摩擦风阻及阻力计算，尼古拉兹实验，矿井局部阻力系数、局部风阻与阻力，矿井总
4、风阻与等积孔、降低实验，矿井局部阻力系数、局部风阻与阻力，矿井总风阻与等积孔、降低实验，矿井局部阻力系数、局部风阻与阻力，矿井总风阻与等积孔、降低实验，矿井局部阻力系数、局部风阻与阻力，矿井总风阻与等积孔、降低矿井通风阻力的措施。矿井通风阻力的措施。矿井通风阻力的措施。矿井通风阻力的措施。3 3 3 3、本章的难点：、本章的难点：、本章的难点：、本章的难点：正确查算摩擦阻力系数正确查算摩擦阻力系数正确查算摩擦阻力系数正确查算摩擦阻力系数值值值值 正确计算局部阻力系数正确计算局部阻力系数正确计算局部阻力系数正确计算局部阻力系数值值值值 4 4 4 4、本章的思考题、本章的思考题、本章的思考题、本
5、章的思考题 (1)(1)(1)(1)对于给定的井巷，摩擦风阻对于给定的井巷，摩擦风阻对于给定的井巷，摩擦风阻对于给定的井巷，摩擦风阻Rf=constRf=constRf=constRf=const，为什么？，为什么？，为什么？，为什么？(2)(2)(2)(2)摩擦阻力与摩擦风阻有何不同？摩擦阻力与摩擦风阻有何不同？摩擦阻力与摩擦风阻有何不同？摩擦阻力与摩擦风阻有何不同？(3)(3)(3)(3)矿井风量与摩擦阻力有何关系，从降低摩擦阻力的角度，应如何矿井风量与摩擦阻力有何关系，从降低摩擦阻力的角度，应如何矿井风量与摩擦阻力有何关系，从降低摩擦阻力的角度，应如何矿井风量与摩擦阻力有何关系，从降低摩
6、擦阻力的角度，应如何(rh)(rh)(rh)(rh)控制风量？局部阻力是如何控制风量？局部阻力是如何控制风量？局部阻力是如何控制风量？局部阻力是如何(rh)(rh)(rh)(rh)产生的？产生的？产生的？产生的？(4)(4)(4)(4)目前所用等积孔的计算方法、分级标准有什么不足之处？目前所用等积孔的计算方法、分级标准有什么不足之处？目前所用等积孔的计算方法、分级标准有什么不足之处？目前所用等积孔的计算方法、分级标准有什么不足之处？(5)(5)(5)(5)结合矿井实际，如何结合矿井实际，如何结合矿井实际，如何结合矿井实际，如何(rh)(rh)(rh)(rh)降低矿井通风阻力？如何降低矿井通风阻
7、力？如何降低矿井通风阻力？如何降低矿井通风阻力？如何(rh)(rh)(rh)(rh)降低局部降低局部降低局部降低局部阻力？阻力？阻力？阻力？(6)(6)(6)(6)如何如何如何如何(rh)(rh)(rh)(rh)正确合理评价矿井通风难易程度？正确合理评价矿井通风难易程度？正确合理评价矿井通风难易程度？正确合理评价矿井通风难易程度？第3页/共48页第四页，共48页。第三章第三章第三章第三章 井巷通风井巷通风井巷通风井巷通风(tng fng)(tng fng)(tng fng)(tng fng)阻力阻力阻力阻力 当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流当空气沿井巷运动时，由于
8、风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。井的阻滞、扰动作用而形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。井的阻滞、扰动作用而形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。井的阻滞、扰动作用而形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。井巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力(也称为沿程阻力也称为沿程阻力也称为沿程阻力也称为沿程阻力)和局部阻力
9、。和局部阻力。和局部阻力。和局部阻力。第一节第一节第一节第一节 井巷断面上风速分布井巷断面上风速分布井巷断面上风速分布井巷断面上风速分布 一、风流流态一、风流流态一、风流流态一、风流流态 1 1 1 1、管道流、管道流、管道流、管道流 同一流体在同一管道中流动时，不同的流速，会形成不同的流动状态。同一流体在同一管道中流动时，不同的流速，会形成不同的流动状态。同一流体在同一管道中流动时，不同的流速，会形成不同的流动状态。同一流体在同一管道中流动时，不同的流速，会形成不同的流动状态。当流速较低时，流体质点互不混杂，沿着当流速较低时，流体质点互不混杂，沿着当流速较低时，流体质点互不混杂，沿着当流速较
10、低时，流体质点互不混杂，沿着(yn zhe)(yn zhe)(yn zhe)(yn zhe)与管轴平行的方向与管轴平行的方向与管轴平行的方向与管轴平行的方向作层状运动，称为层流作层状运动，称为层流作层状运动，称为层流作层状运动，称为层流(或滞流或滞流或滞流或滞流)。当流速较大时，流体质点的运动速度。当流速较大时，流体质点的运动速度。当流速较大时，流体质点的运动速度。当流速较大时，流体质点的运动速度在大小和方向上都随时发生变化，成为互相混杂的紊乱流动，称为紊流在大小和方向上都随时发生变化，成为互相混杂的紊乱流动，称为紊流在大小和方向上都随时发生变化，成为互相混杂的紊乱流动，称为紊流在大小和方向上
11、都随时发生变化，成为互相混杂的紊乱流动，称为紊流(或湍流或湍流或湍流或湍流)。（）雷诺数（）雷诺数（）雷诺数（）雷诺数Re Re Re Re 式中：平均流速式中：平均流速式中：平均流速式中：平均流速v v v v、管道直径、管道直径、管道直径、管道直径d d d d和流体的运动粘性系数和流体的运动粘性系数和流体的运动粘性系数和流体的运动粘性系数 。当空气(kngq)温度为150C 时，=14.4x10-6 m2/s。第4页/共48页第五页，共48页。雷诺实验雷诺实验(shyn)示意图示意图实验表明：实验表明：Re2320 Re2320 层流（下临界雷诺数）层流（下临界雷诺数）Re Re4000
12、 4000 紊流（上临界雷诺数）紊流（上临界雷诺数）中间为过渡区。中间为过渡区。实际工程计算中，为简便起见，通常用实际工程计算中，为简便起见，通常用Re=2300Re=2300来判断管来判断管路路(un l)(un l)流动的流态。流动的流态。Re2300 Re2300 层流，层流，Re Re2300 2300 紊流紊流第5页/共48页第六页，共48页。（）当量直径（）当量直径（）当量直径（）当量直径 对对对对于于于于非非非非圆圆圆圆形形形形断断断断面面面面(dun(dun(dun(dun min)min)min)min)的的的的井井井井巷巷巷巷，ReReReRe数数数数中中中中的的的的管管管
13、管道道道道直直直直径径径径d d d d应应应应以以以以井井井井巷巷巷巷断断断断面面面面(dun(dun(dun(dun min)min)min)min)的当量直径的当量直径的当量直径的当量直径dededede来表示：来表示：来表示：来表示：因此，非圆形断面因此，非圆形断面因此，非圆形断面因此，非圆形断面(dun min)(dun min)(dun min)(dun min)井巷的雷诺数可用下式表示：井巷的雷诺数可用下式表示：井巷的雷诺数可用下式表示：井巷的雷诺数可用下式表示：对对对对于于于于不不不不同同同同形形形形状状状状的的的的井井井井巷巷巷巷断断断断面面面面(dun(dun(dun(du
14、n min)min)min)min)，其其其其周周周周长长长长U U U U与与与与断断断断面面面面(dun(dun(dun(dun min)min)min)min)积积积积S S S S的的的的关关关关系系系系，可可可可用用用用下式表示：下式表示：下式表示：下式表示：式式式式中中中中：CCCC断断断断面面面面(dun(dun(dun(dun min)min)min)min)形形形形状状状状系系系系数数数数：梯梯梯梯形形形形C=4.16C=4.16C=4.16C=4.16；三三三三心心心心拱拱拱拱C=4.10C=4.10C=4.10C=4.10；半半半半圆圆圆圆拱拱拱拱C=3.84C=3.84
15、C=3.84C=3.84；圆形拱圆形拱圆形拱圆形拱C=3.54 C=3.54 C=3.54 C=3.54。第6页/共48页第七页，共48页。例：某梯形巷道，采用工字钢支护，断面例：某梯形巷道，采用工字钢支护，断面例：某梯形巷道，采用工字钢支护，断面例：某梯形巷道，采用工字钢支护，断面S=9m2S=9m2，巷道中风量为，巷道中风量为，巷道中风量为，巷道中风量为Q=240m3/minQ=240m3/min，试判别风流流态。，试判别风流流态。，试判别风流流态。，试判别风流流态。解：解：解：解：故巷道中风流为紊流。故巷道中风流为紊流。故巷道中风流为紊流。故巷道中风流为紊流。例：巷道条件同前，求相应于例
16、：巷道条件同前，求相应于例：巷道条件同前，求相应于例：巷道条件同前，求相应于ReRe23002300时的层流临界风速时的层流临界风速时的层流临界风速时的层流临界风速(fn(fn s)s)。解：解：解：解：规程规定，井巷中最低允许风速规程规定，井巷中最低允许风速规程规定，井巷中最低允许风速规程规定，井巷中最低允许风速(fn(fn s)s)为为为为0.15m/s0.15m/s，由此可见，矿井，由此可见，矿井，由此可见，矿井，由此可见，矿井内所有通风井巷中的风流均呈紊流状态。只有在采区冒落带，煤岩柱裂隙中内所有通风井巷中的风流均呈紊流状态。只有在采区冒落带，煤岩柱裂隙中内所有通风井巷中的风流均呈紊流
17、状态。只有在采区冒落带，煤岩柱裂隙中内所有通风井巷中的风流均呈紊流状态。只有在采区冒落带，煤岩柱裂隙中的漏风风流才有可能出现层流状态，用孔隙介质流来判断。的漏风风流才有可能出现层流状态，用孔隙介质流来判断。的漏风风流才有可能出现层流状态，用孔隙介质流来判断。的漏风风流才有可能出现层流状态，用孔隙介质流来判断。第7页/共48页第八页，共48页。2 2 2 2、孔隙介质流、孔隙介质流、孔隙介质流、孔隙介质流 在采空区和煤层等多孔介质中风流的流态判别准数为：在采空区和煤层等多孔介质中风流的流态判别准数为：在采空区和煤层等多孔介质中风流的流态判别准数为：在采空区和煤层等多孔介质中风流的流态判别准数为：
18、式中：式中：式中：式中：KKKK冒落带渗流系数，冒落带渗流系数，冒落带渗流系数，冒落带渗流系数，m2m2m2m2；llll滤流带粗糙度系数，滤流带粗糙度系数，滤流带粗糙度系数，滤流带粗糙度系数，m m m m。层流，层流，层流，层流，Re0.25Re0.25Re0.25Re0.25；紊流，紊流，紊流，紊流，ReReReRe2.52.52.52.5；过渡流过渡流过渡流过渡流 0.25Re2.5 0.25Re2.5 0.25Re2.5 0.25Re，砂粒凸起高度几乎全暴露在紊流核，砂粒凸起高度几乎全暴露在紊流核心中，故心中，故ReRe对对值的影响极小，略去不计，相对糙度成为值的影响极小，略去不计，
19、相对糙度成为的唯的唯一影响因素。故在该区段，一影响因素。故在该区段，与与ReRe无关，而只与相对糙度有关无关，而只与相对糙度有关(yugun)(yugun)。摩擦阻力与流速平方成正比，故称为阻力平方区，。摩擦阻力与流速平方成正比，故称为阻力平方区，尼古拉兹公式：尼古拉兹公式：区区区区层层层层流流流流区区区区。当当当当ReReReRe2320(2320(2320(2320(即即即即lgRelgRelgRelgRe3.36)3.36)3.36)3.36)时时时时，不不不不论论论论管管管管道道道道粗粗粗粗糙糙糙糙度度度度如如如如何何何何，其其其其实实实实验验验验(shyn)(shyn)(shyn)(
20、shyn)结结结结果果果果都都都都集集集集中中中中分分分分布布布布于于于于直直直直线线线线上上上上。这这这这表表表表明明明明与与与与相相相相对对对对糙糙糙糙度度度度/r/r/r/r无无无无关关关关，只只只只与与与与ReReReRe有关，且有关，且有关，且有关，且=64/Re=64/Re=64/Re=64/Re。与相对粗糙度无关。与相对粗糙度无关。与相对粗糙度无关。与相对粗糙度无关区区过渡流区过渡流区。23202320ReRe4000(4000(即即3.36lg3.36lgReRe3.6)3.6)，在此区间，在此区间内，不同相对糙度的管内流体的流态由层流转变为紊流。所有的实内，不同相对糙度的管内
21、流体的流态由层流转变为紊流。所有的实验点几乎都集中在线段验点几乎都集中在线段上。上。随随ReRe增大而增大，与相对糙度无明增大而增大，与相对糙度无明显关系。显关系。区区水力光滑管区水力光滑管区。在此区段内，管内流动虽然都已处于紊流状态。在此区段内，管内流动虽然都已处于紊流状态(ReRe4000)4000)，但，但在一定的雷诺数下，在一定的雷诺数下，当层流边层的厚度当层流边层的厚度大于管道的绝对糙度大于管道的绝对糙度（称为水力光滑管）时，其实验点均集中在直线（称为水力光滑管）时，其实验点均集中在直线上，表明上，表明与与仍然无关，而只与仍然无关，而只与ReRe有关有关。随着。随着ReRe的增大，相
22、对糙度大的管道，实验点在较低的增大，相对糙度大的管道，实验点在较低ReRe时就偏离直线时就偏离直线，而相对糙度小的管道要在，而相对糙度小的管道要在ReRe较大时才偏离直线较大时才偏离直线。结论分析：结论分析：I区第13页/共48页第十四页，共48页。2 2 2 2层流摩擦阻力层流摩擦阻力层流摩擦阻力层流摩擦阻力 当流体在圆形管道中作层流流动时，从理论上可以导出摩擦阻力计算式：当流体在圆形管道中作层流流动时，从理论上可以导出摩擦阻力计算式：当流体在圆形管道中作层流流动时，从理论上可以导出摩擦阻力计算式：当流体在圆形管道中作层流流动时，从理论上可以导出摩擦阻力计算式：=可得圆管层流时的沿程阻力系数
23、：可得圆管层流时的沿程阻力系数：可得圆管层流时的沿程阻力系数：可得圆管层流时的沿程阻力系数：古古古古拉拉拉拉兹兹兹兹实实实实验验验验所所所所得得得得到到到到的的的的层层层层流流流流时时时时与与与与ReReReRe的的的的关关关关系系系系(gun(gun(gun(gun x)x)x)x)，与与与与理理理理论论论论分分分分析析析析得得得得到到到到的的的的关关关关系系系系(gun(gun(gun(gun x)x)x)x)完完完完全相同，理论与实验的正确性得到相互的验证。全相同，理论与实验的正确性得到相互的验证。全相同，理论与实验的正确性得到相互的验证。全相同，理论与实验的正确性得到相互的验证。层流摩
24、擦阻力和平均流速的一次方成正比。层流摩擦阻力和平均流速的一次方成正比。层流摩擦阻力和平均流速的一次方成正比。层流摩擦阻力和平均流速的一次方成正比。3 3 3 3、紊流摩擦阻力、紊流摩擦阻力、紊流摩擦阻力、紊流摩擦阻力 对对对对于于于于紊紊紊紊流流流流运运运运动动动动，=f=f=f=f(Re(Re(Re(Re，/r)/r)/r)/r)，关关关关系系系系(gun(gun(gun(gun x)x)x)x)比比比比较较较较复复复复杂杂杂杂。用用用用当当当当量量量量直直直直径径径径de=4S/Ude=4S/Ude=4S/Ude=4S/U代代代代替替替替d d d d，代入阻力通式，则得到紊流状态下井巷的
25、摩擦阻力计算式：代入阻力通式，则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式：代入阻力通式，则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式：代入阻力通式，则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式：第14页/共48页第十五页，共48页。二、摩擦阻力系数与摩擦风阻二、摩擦阻力系数与摩擦风阻二、摩擦阻力系数与摩擦风阻二、摩擦阻力系数与摩擦风阻1 1 1 1摩擦阻力系数摩擦阻力系数摩擦阻力系数摩擦阻力系数 矿矿矿矿井井井井中中中中大大大大多多多多数数数数通通通通风风风风井井井井巷巷巷巷风风风风流流流流的的的的ReReReRe值值值值已已已已进进进进入入入入阻阻阻阻力力力力平平平平方方方方区区区区，值值值值只只只只与与与与相相
26、相相对对对对糙糙糙糙度度度度有有有有关关关关，对对对对于于于于几几几几何何何何尺尺尺尺寸寸寸寸和和和和支支支支护护护护已已已已定定定定型型型型的的的的井井井井巷巷巷巷，相相相相对对对对糙糙糙糙度度度度一一一一定定定定，则则则则可可可可视视视视为为为为定定定定值值值值；在在在在标标标标准准准准(biozhn)(biozhn)(biozhn)(biozhn)状态下空气密度状态下空气密度状态下空气密度状态下空气密度=1.2kg/m3=1.2kg/m3=1.2kg/m3=1.2kg/m3。对上式，对上式，对上式，对上式，令：令：令：令：称为摩擦阻力系数，单位为称为摩擦阻力系数，单位为称为摩擦阻力系数，
27、单位为称为摩擦阻力系数，单位为 kg/m3 kg/m3 kg/m3 kg/m3 或或或或 N.s2/m4 N.s2/m4 N.s2/m4 N.s2/m4。则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式写为：则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式写为：则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式写为：则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式写为：标准标准标准标准(biozhn)(biozhn)(biozhn)(biozhn)摩擦阻力系数：摩擦阻力系数：摩擦阻力系数：摩擦阻力系数：通通通通过过过过大大大大量量量量实实实实验验验验和和和和实实实实测测测测所所所所得得得得的的的的、在在在在标标标标准准准准(biozhn)(b
28、iozhn)(biozhn)(biozhn)状状状状态态态态（0=1.2kg/m30=1.2kg/m30=1.2kg/m30=1.2kg/m3）条条条条件件件件下下下下的的的的井井井井巷巷巷巷的的的的摩摩摩摩擦擦擦擦阻阻阻阻力力力力系系系系数数数数，即即即即所所所所谓谓谓谓标标标标准准准准(biozhn)(biozhn)(biozhn)(biozhn)值值值值0000值值值值，当当当当井井井井巷巷巷巷中中中中空空空空气气气气密密密密度度度度1.2kg/m31.2kg/m31.2kg/m31.2kg/m3时，其时，其时，其时，其值应进行修正：值应进行修正：值应进行修正：值应进行修正：=0/1.2
29、=0/1.2=0/1.2=0/1.2第15页/共48页第十六页，共48页。由于井巷断面大小、支护形式及支架规格的多样性，不同井由于井巷断面大小、支护形式及支架规格的多样性，不同井由于井巷断面大小、支护形式及支架规格的多样性，不同井由于井巷断面大小、支护形式及支架规格的多样性，不同井巷的相对糙度差别很大。对于砌碹和锚喷巷道，壁面租糙度可用巷的相对糙度差别很大。对于砌碹和锚喷巷道，壁面租糙度可用巷的相对糙度差别很大。对于砌碹和锚喷巷道，壁面租糙度可用巷的相对糙度差别很大。对于砌碹和锚喷巷道，壁面租糙度可用尼古拉兹实验的相对糙度概念来比拟，只考虑横断面方向的相对尼古拉兹实验的相对糙度概念来比拟，只考
30、虑横断面方向的相对尼古拉兹实验的相对糙度概念来比拟，只考虑横断面方向的相对尼古拉兹实验的相对糙度概念来比拟，只考虑横断面方向的相对糙度。但对于用木棚子、工字钢、糙度。但对于用木棚子、工字钢、糙度。但对于用木棚子、工字钢、糙度。但对于用木棚子、工字钢、u u u u型钢和砼棚等支护的巷道，还型钢和砼棚等支护的巷道，还型钢和砼棚等支护的巷道，还型钢和砼棚等支护的巷道，还要用支架间距要用支架间距要用支架间距要用支架间距(棚距棚距棚距棚距)L)L)L)L与文拄的直径或纵向厚度与文拄的直径或纵向厚度与文拄的直径或纵向厚度与文拄的直径或纵向厚度d d d d。之比，即支架。之比，即支架。之比，即支架。之比
31、，即支架的纵口径的纵口径的纵口径的纵口径来表示来表示来表示来表示(biosh)(biosh)(biosh)(biosh)巷道的轴向相对糙度，这是因为，当巷道的轴向相对糙度，这是因为，当巷道的轴向相对糙度，这是因为，当巷道的轴向相对糙度，这是因为，当巷道横断面方向的相对糙度一定时，摩擦阻力系数随纵口径的不巷道横断面方向的相对糙度一定时，摩擦阻力系数随纵口径的不巷道横断面方向的相对糙度一定时，摩擦阻力系数随纵口径的不巷道横断面方向的相对糙度一定时，摩擦阻力系数随纵口径的不同而产生较大变化。同而产生较大变化。同而产生较大变化。同而产生较大变化。第16页/共48页第十七页，共48页。123456789
32、101112131415681012141618v=6m/s;Re=146000v=14m/s;Re=340000第17页/共48页第十八页，共48页。2 2 2 2摩擦风阻摩擦风阻摩擦风阻摩擦风阻RfRfRfRf 对对对对于于于于已已已已给给给给定定定定的的的的井井井井巷巷巷巷，L L L L、U U U U、S S S S都都都都为为为为已已已已知知知知数数数数，故故故故可可可可把把把把上上上上式式式式中中中中的的的的、L L L L、U U U U、S S S S 归归归归结为一个参数结为一个参数结为一个参数结为一个参数RfRfRfRf：Rf Rf Rf Rf 称为巷道的摩擦风阻，其单位
33、为：称为巷道的摩擦风阻，其单位为：称为巷道的摩擦风阻，其单位为：称为巷道的摩擦风阻，其单位为：kg/m7 kg/m7 kg/m7 kg/m7 或或或或 N.s2/m8 N.s2/m8 N.s2/m8 N.s2/m8。RfRfRfRff f f f(,S,U,L),S,U,L),S,U,L),S,U,L)。在在在在正正正正常常常常条条条条件件件件(tiojin)(tiojin)(tiojin)(tiojin)下下下下当当当当某某某某一一一一段段段段井井井井巷巷巷巷中中中中的的的的空空空空气气气气密度密度密度密度一般变化不大时，可将一般变化不大时，可将一般变化不大时，可将一般变化不大时，可将R f
34、 R f R f R f 看作是反映井巷几何特征的参数。看作是反映井巷几何特征的参数。看作是反映井巷几何特征的参数。看作是反映井巷几何特征的参数。则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式写为：则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式写为：则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式写为：则得到紊流状态下井巷的摩擦阻力计算式写为：此式就是完全紊流此式就是完全紊流此式就是完全紊流此式就是完全紊流(进入阻力平方区进入阻力平方区进入阻力平方区进入阻力平方区)下的摩擦阻力定律。下的摩擦阻力定律。下的摩擦阻力定律。下的摩擦阻力定律。三、井巷摩擦阻力计算方法三、井巷摩擦阻力计算方法三、井巷摩擦阻力计算方法三、井巷摩擦阻力计
35、算方法 新建矿井：查表得新建矿井：查表得新建矿井：查表得新建矿井：查表得0 Rf hf0 Rf hf0 Rf hf0 Rf hf 生产矿井：生产矿井：生产矿井：生产矿井：hf Rf 0 hf Rf 0 hf Rf 0 hf Rf 0 第18页/共48页第十九页，共48页。例例例例题题题题3-33-33-33-3某某某某设设设设计计计计巷巷巷巷道道道道为为为为梯梯梯梯形形形形断断断断面面面面，S=8m2S=8m2S=8m2S=8m2，L=1000mL=1000mL=1000mL=1000m，采采采采用用用用工工工工字字字字钢钢钢钢棚棚棚棚支支支支护护护护，支支支支架架架架(zhji)(zhji)
36、(zhji)(zhji)截截截截面面面面高高高高度度度度d0=14cmd0=14cmd0=14cmd0=14cm，纵纵纵纵口口口口径径径径=5=5=5=5，计计计计划划划划通通通通过过过过风风风风量量量量Q=1200m3/minQ=1200m3/minQ=1200m3/minQ=1200m3/min，预预预预计计计计巷巷巷巷道中空气密度道中空气密度道中空气密度道中空气密度=1.25kg/m3=1.25kg/m3=1.25kg/m3=1.25kg/m3，求该段巷道的通风阻力。，求该段巷道的通风阻力。，求该段巷道的通风阻力。，求该段巷道的通风阻力。解解解解 根据所给的根据所给的根据所给的根据所给的
37、d0d0d0d0、S S S S值，由附录值，由附录值，由附录值，由附录4 4 4 4附表附表附表附表4-44-44-44-4查得查得查得查得:0=284.210 0=284.210 0=284.210 0=284.21040.88=0.025Ns2/m440.88=0.025Ns2/m440.88=0.025Ns2/m440.88=0.025Ns2/m4则：巷道实际摩擦阻力系数则：巷道实际摩擦阻力系数则：巷道实际摩擦阻力系数则：巷道实际摩擦阻力系数 Ns2 Ns2 Ns2 Ns2m4m4m4m4巷道摩擦风阻巷道摩擦风阻巷道摩擦风阻巷道摩擦风阻巷道摩擦阻力巷道摩擦阻力巷道摩擦阻力巷道摩擦阻力第
38、19页/共48页第二十页，共48页。规程：规程：新井投产新井投产(tuchn)(tuchn)前必须进行前必须进行1 1次矿井通风阻力测定，以后每次矿井通风阻力测定，以后每3 3年至少进年至少进行行1 1次。矿井转入新水平生产或改变一翼通次。矿井转入新水平生产或改变一翼通风系统后，必须重新进行矿井通风阻力测风系统后，必须重新进行矿井通风阻力测定。定。第20页/共48页第二十一页，共48页。四、生产矿井一段巷道阻力测定四、生产矿井一段巷道阻力测定四、生产矿井一段巷道阻力测定四、生产矿井一段巷道阻力测定 测定路线的选择依据的原则测定路线的选择依据的原则测定路线的选择依据的原则测定路线的选择依据的原则
39、 在所有并联风路中选择风量较大在所有并联风路中选择风量较大在所有并联风路中选择风量较大在所有并联风路中选择风量较大且通过回采且通过回采且通过回采且通过回采(huci)(huci)(huci)(huci)工作面的主风流工作面的主风流工作面的主风流工作面的主风流风路作为主测定路线；风路作为主测定路线；风路作为主测定路线；风路作为主测定路线；选择路线较长且包括有较多井巷选择路线较长且包括有较多井巷选择路线较长且包括有较多井巷选择路线较长且包括有较多井巷类型和支护形式的线路作为主测定线类型和支护形式的线路作为主测定线类型和支护形式的线路作为主测定线类型和支护形式的线路作为主测定线路；路；路；路；选择沿
40、主风流方向且便于测定工选择沿主风流方向且便于测定工选择沿主风流方向且便于测定工选择沿主风流方向且便于测定工作顺利进行的线路作为主测定线路。作顺利进行的线路作为主测定线路。作顺利进行的线路作为主测定线路。作顺利进行的线路作为主测定线路。第21页/共48页第二十二页，共48页。1 1 1 1、压差计法、压差计法、压差计法、压差计法 用压差计法测定通风阻力的实质是测量风流两点间的势能差和动用压差计法测定通风阻力的实质是测量风流两点间的势能差和动用压差计法测定通风阻力的实质是测量风流两点间的势能差和动用压差计法测定通风阻力的实质是测量风流两点间的势能差和动压差，计算压差，计算压差，计算压差，计算(j
41、sun)(j sun)(j sun)(j sun)出两测点间的通阻力。出两测点间的通阻力。出两测点间的通阻力。出两测点间的通阻力。其中：右侧的第二项为动压差，通过测定、两断面的风速、大气压、干湿其中：右侧的第二项为动压差，通过测定、两断面的风速、大气压、干湿其中：右侧的第二项为动压差，通过测定、两断面的风速、大气压、干湿其中：右侧的第二项为动压差，通过测定、两断面的风速、大气压、干湿球温度，即可计算球温度，即可计算球温度，即可计算球温度，即可计算(j sun)(j sun)(j sun)(j sun)出它们的值。第一项和第三项之和称为势能差，出它们的值。第一项和第三项之和称为势能差，出它们的值
42、。第一项和第三项之和称为势能差，出它们的值。第一项和第三项之和称为势能差，需通过实际测定。需通过实际测定。需通过实际测定。需通过实际测定。1 1 1 1）布置方式及连接方法）布置方式及连接方法）布置方式及连接方法）布置方式及连接方法z1z2第22页/共48页第二十三页，共48页。）阻力计算）阻力计算）阻力计算）阻力计算 压差计压差计压差计压差计“”感受的压力：感受的压力：感受的压力：感受的压力：压差计压差计压差计压差计“”感受的压力：感受的压力：感受的压力：感受的压力：故压差计所示测值：故压差计所示测值：故压差计所示测值：故压差计所示测值：设设设设 且与且与且与且与1 1 1 1、2 2 2
43、2断面间巷道中空气平均断面间巷道中空气平均断面间巷道中空气平均断面间巷道中空气平均 密度相等，则：密度相等，则：密度相等，则：密度相等，则：式中：式中：式中：式中：Z12Z12Z12Z12为为为为1 1 1 1、2 2 2 2断面高差，断面高差，断面高差，断面高差，h h h h 值即为值即为值即为值即为1 1 1 1、2 2 2 2两断面压能与位能两断面压能与位能两断面压能与位能两断面压能与位能(winng)(winng)(winng)(winng)和的差值。根据能量方程，则和的差值。根据能量方程，则和的差值。根据能量方程，则和的差值。根据能量方程，则1 1 1 1、2 2 2 2巷道段的通
44、风阻力巷道段的通风阻力巷道段的通风阻力巷道段的通风阻力hR12hR12hR12hR12为：为：为：为：把压差计放在把压差计放在把压差计放在把压差计放在1 1 1 1、2 2 2 2断面之间，测值是否变化？断面之间，测值是否变化？断面之间，测值是否变化？断面之间，测值是否变化？第23页/共48页第二十四页，共48页。2 2 2 2、气压计法、气压计法、气压计法、气压计法 由能量方程：由能量方程：由能量方程：由能量方程：hR12=(P1-P2)+(hR12=(P1-P2)+(hR12=(P1-P2)+(hR12=(P1-P2)+(1v12/2-1v12/2-1v12/2-1v12/2-2v22/2
45、)+2v22/2)+2v22/2)+2v22/2)+m12gZ12m12gZ12m12gZ12m12gZ12 用精密气压计分别测得用精密气压计分别测得用精密气压计分别测得用精密气压计分别测得1 1 1 1，2 2 2 2断面的静压断面的静压断面的静压断面的静压P1P1P1P1，P2P2P2P2 用干湿球温度计测得用干湿球温度计测得用干湿球温度计测得用干湿球温度计测得t1,t2,t1,t2,t1,t2,t1,t2,t1,t2,t1,t2,t1,t2,t1,t2,和和和和 1,1,1,1,2 2 2 2，进而计算，进而计算，进而计算，进而计算 1 1 1 1，2 2 2 2 用风表测定用风表测定用
46、风表测定用风表测定1 1 1 1，2 2 2 2断面的风速断面的风速断面的风速断面的风速v1,v2v1,v2v1,v2v1,v2。m12m12m12m12为为为为1 1 1 1，2 2 2 2断面的平均密度断面的平均密度断面的平均密度断面的平均密度(md)(md)(md)(md)，若高差不大，就用算术平均值，若，若高差不大，就用算术平均值，若，若高差不大，就用算术平均值，若，若高差不大，就用算术平均值，若高差大，则有加权平均值；高差大，则有加权平均值；高差大，则有加权平均值；高差大，则有加权平均值；Z121 Z121 Z121 Z121，2 2 2 2断面高差，从采掘工程平面图查得。断面高差，
47、从采掘工程平面图查得。断面高差，从采掘工程平面图查得。断面高差，从采掘工程平面图查得。第24页/共48页第二十五页，共48页。测试方法：测试方法：测试方法：测试方法：(1)(1)(1)(1)两点同时法两点同时法两点同时法两点同时法 在一条分支巷道的两端用两台精密气压计同时读数，从而减少了因气压波动、罐在一条分支巷道的两端用两台精密气压计同时读数，从而减少了因气压波动、罐在一条分支巷道的两端用两台精密气压计同时读数，从而减少了因气压波动、罐在一条分支巷道的两端用两台精密气压计同时读数，从而减少了因气压波动、罐笼提升、矿车运行和风门启闭笼提升、矿车运行和风门启闭笼提升、矿车运行和风门启闭笼提升、矿
48、车运行和风门启闭(q b)(q b)(q b)(q b)等动态因素的影响，提高了测定数据的可靠性，等动态因素的影响，提高了测定数据的可靠性，等动态因素的影响，提高了测定数据的可靠性，等动态因素的影响，提高了测定数据的可靠性，适用于测定时间长、要求精度高、矿井通风网络复杂的矿井。适用于测定时间长、要求精度高、矿井通风网络复杂的矿井。适用于测定时间长、要求精度高、矿井通风网络复杂的矿井。适用于测定时间长、要求精度高、矿井通风网络复杂的矿井。(2)(2)(2)(2)基点法基点法基点法基点法 一台仪器一台仪器一台仪器一台仪器(作为基准仪作为基准仪作为基准仪作为基准仪)在井底车场监视大气压变化，另一台仪
49、器到各个测点进在井底车场监视大气压变化，另一台仪器到各个测点进在井底车场监视大气压变化，另一台仪器到各个测点进在井底车场监视大气压变化，另一台仪器到各个测点进行读数，根据基点的仪器读值进行修正。适用于测定时间短、矿井通风网络简单的行读数，根据基点的仪器读值进行修正。适用于测定时间短、矿井通风网络简单的行读数，根据基点的仪器读值进行修正。适用于测定时间短、矿井通风网络简单的行读数，根据基点的仪器读值进行修正。适用于测定时间短、矿井通风网络简单的矿井。矿井。矿井。矿井。计算公式：计算公式：计算公式：计算公式：hR12=(P1-P2)+hR12=(P1-P2)+hR12=(P1-P2)+hR12=(
50、P1-P2)+P12+(P12+(P12+(P12+(1v12/2-1v12/2-1v12/2-1v12/2-2v22/2)+2v22/2)+2v22/2)+2v22/2)+m12gZ12m12gZ12m12gZ12m12gZ12第25页/共48页第二十六页，共48页。第三节第三节第三节第三节 局部风阻与阻力局部风阻与阻力局部风阻与阻力局部风阻与阻力 由于井巷断面、方向变化以及分岔或汇合等原因，使均匀由于井巷断面、方向变化以及分岔或汇合等原因，使均匀由于井巷断面、方向变化以及分岔或汇合等原因，使均匀由于井巷断面、方向变化以及分岔或汇合等原因，使均匀流动在局部地区受到影响而破坏，从而流动在局部地