第二章 風流的能量與能量方程

第二章 風流的能量與能量方程第二章第二章風流的能量與能量方程風流的能量與能量方程井下風流的流動遵循能量守恒及轉換定律。本章結合礦井風流流動的特點，介紹了空氣的主要物理參數，風流的能量與壓力，壓力測量方法及壓力之間的關係，重點闡述了礦井通風中的能量方程及其應用。第一節第一節空氣的主要物理參數空氣的主要物理參數與礦井通風密切相關的物理參數除了反映氣候條件的溫度、濕度以外，還有密度、比容、壓力、粘性等。一、空氣的密度一、空氣的密度單位體積空氣所具有的質量稱為空氣的密度，用ρ來表示。即：VM=（2-1）式中ρ——空氣的密度，kg/m3；M——空氣的質量，m；V——空氣的體積，m3。一般來說，空氣的密度是隨溫度、濕度和壓力的變化而變化的。在標準大氣狀況下（P＝101325Pa，t＝O℃，＝O%），幹空氣的密度為1.293kg/m3。濕空氣密度的計算公式為：ρ濕＝0.003484TP（1－0.378PP飽）(2-2)式中P——空氣的壓力，Pa；T——熱力學溫度（T＝273+t），K；t——空氣的溫度，℃；——相對濕度，%；P飽——溫度為t（℃）時的飽和水蒸氣壓力(見表1-9)，pa。由上式可見，壓力越大，溫度越低，空氣密度越大。當壓力和溫度一定時，濕空氣的密度總是小於幹空氣的密度。在礦井通風中，由於通風係統內的空氣溫度、濕度、壓力各有不同，空氣的密度也有所變化，但變化範圍有限。在研究空氣流動規律時，要根據具體情況考慮是否忽略這種變化。一般將空氣壓力為101325Pa，溫度為20℃，相對濕度為60%的礦井空氣稱為標準礦井空氣，其密度為1.2kg/m3。二、空氣的比容二、空氣的比容單位質量空氣所占有的體積叫空氣的比容，用υ（m3/kg）表示，比容和密度互為倒數，它們是一個狀態參數的兩種表達方式。即：1MV（2-3）三、空氣的壓力（壓強）三、空氣的壓力（壓強）礦井通風中，習慣將壓強稱為空氣的壓力。由於空氣分子的熱運動，分子之間不斷碰撞，同時氣體分子也不斷地和容器壁碰撞，形成了氣體對容器壁的壓力。氣體作用在單位麵積上的力稱為空氣的壓力，用P表示。根據物理學的分子運動理論可導出理想氣體作用於容器壁的空氣壓力關係式為：P＝)21(322mvn（2-4）式中n——單位體積內的空氣分子數；221mv——分子平移運動的平均動能。上式表明，空氣的壓力是單位體積空氣分子不規則熱運動