矿井通风阻力计算

1 第三章 井巷通风阻力 本章重点和难点： 摩擦阻力和局部阻力产生的原因和测算 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。井巷通风阻力可分为两类：摩擦阻力(也称为沿程阻力)和局部阻力。 第一节 井巷断面上风速分布 一、风流流态 1、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。当流速较低时，流体质点互不混杂，沿着与管轴平行的方向作层状运动，称为层流(或滞流)。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(或湍流)。 （１）雷诺数－Re 式中：平均流速v 、管道直径d和流体的运动粘性系数γ 。 在实际工程计算中，为简便起见，通常以Re=2300作为管道流动流态的判定准数，即： Re≤2 3 0 0 层流， Re＞2 3 0 0 紊流 （２）当量直径 对于非圆形断面的井巷，Re数中的管道直径d应以井巷断面的当量直径de来表示： 因此，非圆形断面井巷的雷诺数可用下式表示： dveRUSde4 2 对于不同形状的井巷断面，其周长U与断面积S的关系，可用下式表示： 式中：C—断面形状系数：梯形C=4.16；三心拱C=3.85；半圆拱C=3.90。（举例见P38） 2 、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： 式中：K—冒落带渗流系数，m2； l—滤流带粗糙度系数，m。 层流，Re≤0.25； 紊流，Re＞2.5； 过渡流 0.252300,紊流 巷道条件同上，Re=2300 层流临界风速： V=Re×U×ν /4S =2300×4.16×3×15×10-6/(4×9)=0.012m/s<0.15 二、井巷断面上风速分布 （1 ）紊流脉动 风流中各点的流速、压力等物理参数随时间作不规则变化。 （2 ）时均速度 瞬时速度 v x 随时间τ 的变化。其值虽然不断变化，但在一足够长的时间段 T 内，流速 v x 总是围绕着某一平均值上下波动。 （3 ）巷道风速分布 UvSRe4SCUlvKRe Tvxvxt 3 Si Sv d由于空气的粘性和井巷壁面摩擦影响，井巷断面上风速分布是不均匀的。 层流边层：在贴近壁面处仍存在层流运动薄层，即层流边层。其厚度δ 随Re增加而变薄，它的存在对流动阻力、传热和传质过程有较大影响。 在层流边层...