矿井风流的阻力课件.PPTVIP

二、局部阻力 1.局部阻力及其计算 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，从而引起风流速度场分布变化和产生涡流等，造成风流的能量损失，这种阻力称为局部阻力。 由于局部阻力所产生风流速度场分布的变化比较复杂性，对局部阻力的计算一般采用经验公式。 和摩擦阻力类似，局部阻力hl一般也用动压的倍数来表示： 式中：ξ——局部阻力系数，无因次。层流ξ 计算局部阻力，关键是局部阻力系数确定，因v=Q/S,当ξ确定后，便可用 几种常见的局部阻力产生的类型： （１）、突变 紊流通过突变部分时，由于惯性作用，出现主流与边壁脱离的现象，在主流与边壁之间形成涡漩区，从而增加能量损失。 （２）、渐变 主要是由于沿流动方向出现减速增压现象，在边壁附近产生涡漩。因为 V hv p ，压差的作用方向与流动方向相反，使边壁附近，流速本来就小，趋于0, 在这些地方主流与边壁面脱离，出现与主流相反的流动，面涡漩。 （３）、转弯处 流体质点在转弯处受到离心力作用，在外侧出现减速增压，出现涡漩。 （４）、分岔与会合 上述的综合。 ∴ 局部阻力的产生主要是与涡漩区有关，涡漩区愈大，能量损失愈多，局部阻力愈大。 2.局部阻力系数ξ 紊流局部阻力系数ξ一般主要取决于局部阻力物的形状，而边壁的粗糙程度为次要因素。 (1)．突然扩大 或 式中： v1、v2——分别为小断面和大断面的平均流速，m/s； S1、S2——分别为小断面和大断面的面积，m； ρm——空气平均密度，kg/m3。 对于粗糙度较大的井巷，可进行修正 (2)．突然缩小 对应于小断面的动压 ，ξ值可按下式计算： (3)．逐渐扩大 逐渐扩大的局部阻力比突然扩大小得多，其能量损失可认为由摩擦损失和扩张损失两部分组成。 当Θ＜20°时，渐扩段的局部阻力系数ξ可用下式求算： 式中 α—风道的摩擦阻力系数，Ns2/m4； n—风道大、小断面积之比，即Ｓ2／Ｓ1； θ—扩张角。 (4)．转弯 巷道转弯时的局部阻力系数(考虑巷道粗糙程度)可按下式计算： 当巷高与巷宽之比H/b=0.2～1.0 时， 当 H/b=1～2.5 时 式中 ξ0——假定边壁完全光滑时，90°转弯的局部阻力系数，其值见表3-3-1； α——巷道的摩擦阻力系数，N.s2/m4； β——巷道转弯角度影响系数，见表3-3-2。 (5)．风流分叉与汇合 1) 风流分叉 典型的分叉巷道如图所示，1～2段的局部阻力hl１～2和1～3段的局部阻力hl１～3分别用下式计算： 2) 风流汇合 如图所示，1～3段和2～3段的局部阻力hl１～3、hl2～3分别按下式计算： 式中： １ ３ ２ θ1 θ2 θ2 θ3 1 2 3 3.局部风阻 在局部阻力计算式中，令 ， 则有： 式中Rl称为局部风阻，其单位为N.s2/m8或kg/m7。 此式表明，在紊流条件下局部阻力也与风量的平方成正比 三、正面阻力 若风流中存在物体，则空气流动时，必然使风速突然重新分布，造成风流分子间的互相冲击而产生的阻力叫正面阻力，由正面阻力所引起的风流能量损失叫正面阻力损失。从实验得知： 式中： －－正面风阻。 矿井风流的阻力 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 阻力定律 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。 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