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
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
第三章井巷通风阻力 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 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 、风流流态 、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)雷诺数一Re 式中:平均流速v、管道宣径和流体的运动粘性系数
第三章 井巷通风阻力 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 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 。 vd Re =
在实际工程计算中,为简便起见,通常以R=2300作为管道流动流态 的判定准数,即: R≤2300层流,R>2300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: S 4 因此,非圆形断面井巷的雷诺数可用下式表示 4vS 对于不同形状的井巷断面,其周长与断面积:关系,可用下式表 U=C 式中:C断面形状系数:梯形c=4.16;三心拱0=3.85;半圆拱 c=3.90。 举例见P38)
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≤2300 层流， Re＞2300 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： 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） U S de = 4 U v S Re 4 = U = C S
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: vK Re ly 式中:K冒落带渗流系数,m2;′滤流带粗糙度系数,m。 层流,R。≤0.25;紊流,R。>2.5;过渡流0.25<R42.5 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 (2)时均速度 瞬时速度v随时间的变化。其值虽然不断变化,但在一足够长的时间段 7内,流速v总是围绕着某一平均值上下波动。 T
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，m 2；l—滤流带粗糙度系数，m。 层流，Re≤0.25； 紊流，Re＞2.5； 过渡流 0.25<Re<2.5 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 （２）时均速度 瞬时速度 vx 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 vx 总是围绕着某一平均值上下波动。 l vK Re = T vx vx t
(3)巷道风速分布 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。 在层流边层以外,从巷壁向巷道轴心方向,风速逐渐增大,呈抛物 线分布。 max max 平均风速:v= ds 式中: 巷道通过风量Q。则:Q=V×S
(３）巷道风速分布 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。 在层流边层以外，从巷壁向巷道轴心方向，风速逐渐增大，呈抛物 线分布。 平均风速： 式中： 巷道通过风量Q。则：Q＝V ×S = S vi S S v d 1 S vi dS δ v vmax vmax