第二章 矿井空气流动的基础理论
本章的重点：
1、空气的物理参数----T、P、Φ、μ、ρ；
2、风流的能量与点压力----静压，静压能；动压、动能；位能；全压；抽出式和压入式相对静压、相对全压与动压的关系
3、能量方程
连续性方程；单位质量能量方程、单位体积能量方程 4、能量方程在矿井中的应用----边界条件、压力坡度图 本章的难点：
点压力之间的关系
能量方程及其在矿井中的应用
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，推导了矿井空气流动过程中的能量方程，介绍了能量方程在矿井通风中的应用。
第一节 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）
1、定义：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) 2、压头：如果将密度为 ? 的某液体注入到一个断面为A的垂直的管中，当液体的高度为 h 时，液体的体积为： V = hA m3
3、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 (见P396) １mmbar = 100 Pa = 10.2 mmH20, １mmHg = 13.6mmH20 = 133.32 Pa
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P?P0exp(??gZR0T)
三、湿度
表示空气中所含水蒸汽量的多少或潮湿程度。
表示空气湿度的方法：绝对湿度、相对温度和含湿量三种。 １、绝对湿度
每立方米空气中所含水蒸汽的质量叫空气的绝对温度。其单位与密度单位相同（Kg/ m3），其值等于水蒸汽在其分压力与温度下的密度。
?v=Mv/V
饱和空气：在一定的温度和压力下，单位体积空气所能容纳水蒸汽量是有极限的，超过这一极限值，多余的水蒸汽就会凝结出来。这种含有极限值水蒸汽的湿空气叫饱和空气，这时水蒸气分压力叫饱和水蒸分压力，PS，其所含的水蒸汽量叫饱和湿度?s 。 ２、相对湿度
单位体积空气中实际含有的水蒸汽量（?V）与其同温度下的饱和水蒸汽含量（?S）之比称为空气的相对湿度
φ＝ ?V／ ?S
反映空气中所含水蒸汽量接近饱和的程度。 Φ愈小 空气愈干爆， φ＝０ 为干空气； φ愈大 空气愈潮湿， φ＝１为饱和空气。
温度下降，其相对湿度增大，冷却到φ=1时的温度称为露点。 例如：甲地：t = 18 ℃， ?V ＝0.0107 Kg/m3,
乙地：t = 30 ℃， ?V ＝0.0154 Kg/m3
解：查附表 当t为18 ℃， ?s ＝0.0154 Kg/m3, , 当t为 30 ℃， ?s ＝0.03037 Kg/m3, ∴ 甲地： φ＝ ?V／ ?S＝0.7 ＝70 % 乙地： φ＝ ?V／ ?S＝0.51＝51 %
乙地的绝对湿度大于甲地，但甲地的相对湿度大于乙地，故乙地的空气吸湿能力强。
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露点：将不饱和空气冷却时，随着温度逐渐下降，相对湿度逐渐增大，当达到100％时，此时的温度称为露点。 上例 甲地、乙地的露点分别为多少？ ３、含湿量
含有1kg干空气的湿空气中所含水蒸汽的质量（kg）称为空气的含湿量。
d= ?V／ ?d, ?V= φPs/461T ?d=(P-φPs)/287T
d=0.622 φPs/(P- φPs)
井下空气湿度的变化规律
进风线路有可能出现冬干夏湿的现象。进风井巷有淋水的情况除外。在采掘工作面和回风线路上，气温长年不变，湿度也长年不变，一般都接近100％，随着矿井排出的污风，每昼夜可从矿井内带走数吨甚至上百吨的地下水。
湿 夏 冬 进风路线 四、焓
采掘工回风路线 作面 焓是一个复合的状态参数，它是内能u和压力功PV之和，焓也称热焓。
i=id+d×iV=1.0045t+d(2501+1.85t)
实际应用焓-湿图（I-d) 五、粘性
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流体抵抗剪切力的性质。
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第二章矿井空气流动的基础理论
