矿井通风与安全习题课1.《规程》规定，井下空气中，按体积计，一氧化碳不得超过%，按重量计，不得超过30mg /m 3，问怎样从体积标准换算为重量标准？ 1. 解：某种气体的体积标准换算为重量标准可用下式：3100010001000,/10022.4 2.24T T Z n n m m n mg m =⨯⨯=⨯式中 m ——气体的克分子量，g ； n T ——气体的体积标准，%； ——气体的克分子体积，L 。

故当一氧化碳的浓度为%时，其重量标准应为： 30.002428100030/2.24T n mg m ⨯=⨯=2．某矿井冬季进风流的温度为5℃，相对湿度为70%，回风的温度为20℃，相对湿度为90%，矿井的总风量为2500 ，试求风流在一昼夜内从矿井中带走多少吨的水蒸汽。

2. 解：由表1-2查得当温度为5℃与20℃时空气的饱和水蒸气量为F 5°=m 3 ，F 20°=m 3。

根据公式(1-2)计算进风流与回风流中实际含有的水蒸气量:3. 36.870%4.76/J f g m =⨯=317.290%15.48/H f mg m =⨯=故风流在一昼夜内从矿井中带走的水蒸气量为：(15.48 4.76)250060243787238.01000G kg t -⨯⨯⨯===3．已知风表的校正曲线如图2-4所示，试求该曲线的表达式。

若已知表速为m /s ，试由该表达式求出真风速。

j ϕ3/min m3.解：在校正曲线上任意选定①、②两点，由此两点的坐标值求校正常数b值，即：8117ZBv ab tgvα--====则该曲线的表达式为：1Z Bv v=+若已知6/v m s=时，代入上式，则zv为：167/v m s=+=4．(P32)某倾斜巷道如图3－18所示，已知断面I-I和断面Ⅱ-Ⅱ的P静1＝755mmHg，P静2＝750mmHg；V1＝5m/s，V2＝3m/s；，；Z1＝0，Z2＝60m。

试确定风流方向和断面间的通风阻力。

4. 解：设风流方向是由断面I-I流向断面Ⅱ-Ⅱ，根据伯诺利方程式两断面之间的通风阻力为两断面的总压差,即：h阻Ⅰ-Ⅱ=22122V VP Z P Zg gγγγγ∏I I I I∏∏∏I-∏⎛⎫⎛⎫++-++⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=225375513.6 1.22075513.6 1.260 1.2129.8129.81⎛⎫⎛⎫⨯+⨯+-⨯+⨯+⨯⎪ ⎪⎪ ⎪⨯⨯⎝⎭⎝⎭= ，因为通风阻力为负值，说明断面I-I的总压力小于断面Ⅱ-Ⅱ的总压力，原假设风流方向不对，风流应从断面Ⅱ-Ⅱ流向断面I-I，其通风阻力为。

5．（P33）如图3-19所示，如果上述倾斜巷道变为水平巷道时其他条件不变，试判断风流方向并计算两断面间的通风阻力。

311.22/kg mγ=321.2/kg mγ=5. 解：设风流方向是从I-I断面流向Ⅱ-Ⅱ断面，因为是水平巷道，空气的温差不大，空气重率也近似相等，故两断面的位压差位零，此时两断面的通风阻力为两断面的绝对全压差，即:221222()()2253(75513.6 1.22)(75013.6 1.2)29.8129.8169z Q QV Vh P P P Pg gmmH OγγI∏I∏I∏∏=-=+-+=⨯+⨯-⨯⨯⨯⨯=因为通风阻力为正值，所以假设的风流方向是正确的，其通风阻力为69mmH20。

6．（P33）如图3-20所示，如果上述巷道既是水平巷道，且断面面积相等，即S1=S2,V1=V2,其他条件不变，试判断风流方向并计算两断面间的通风阻力。

6. 解：设风流方向是从I-I断面流向Ⅱ-Ⅱ断面，因为既是水平巷道，且断面面积相等，所以两断面的位压差与速压差都为零，此时两断面的通风阻力为两断面的绝对静压差，即：h阻＝P I- PⅡ＝（755-750）×＝68mmH20因为通风阻力为正值，所以假设的风流方向是正确的，其通风阻力为68mmH2O。

7.（P49）某矿采用抽出式通风如图3-21所示，用仪器测得风硐4断面的风量Q=40m 3/s ，净断面积S 4＝4m 2，空气重率＝m 3，扇风机房U 形压差计的读数h ＝200mmHg, 风硐外与4断面同标高的大气压力P 0＝742 mmHg ，矿井自然风压h 自＝10mmH 20，自然风流与扇风机作用风流方向相同，试求P 静4、P 全4、h 速4、h全4以及矿井通风阻力h 阻 各为多少？7.解：404200742727.313.6J J P P h mmHg =-=-= 224442(40/4) 1.19 6.1229.81S V h mmH O g γ==⨯=⨯44426.1727.3727.813.6Q J S P P h mmH O =+=+=h 全4＝h 静4—h 速4＝200—＝ 2mmH O h 阻＝h 静4—h 速4＋h 自＝200—＋10＝ 2mmH O8．（P50）某平巷为梯形断面，长200m ，采用不完全木棚子支护，支架直径d 0=18厘米，支架间距L ＝，净断面面积为6m 2，当通过的风量为30m 3/s 时，该巷道的摩擦阻力为多少？若风量增为40m 3/s 时，该巷道的摩擦阻力又为多少？8.解：纵口径00.950.18L d ∆===，当d 0=18cm ，5∆=时，从附录二表3中可查出α为：240.001940.860.00167/kg s m α=⨯=⋅则摩擦风阻为：330.00167 4.1662000.003796Z ULR k S αμ⨯⨯===故当Q 1＝30m 3/s 时，h 摩1为： 2212120.0037930 3.40M h R Q mmH ==⨯=当 Q 2＝40m 3/s 时，h 摩2为： 222220.0037940 6.1M M h R Q mmH O ==⨯= 9．（P50）已知矿井总阻力为144 ，风量为60m 3/s ，试求该矿井的等积孔和风阻。

如果生产上要求将风量提高到70m 3/s 秒，问风阻和等积孔之值是否改变？矿井通风阻力是否改变？其值为多少？9. 解：将已知值代入下式，分别求得矿井等积孔A 和风阻R: 210.380.38 1.9144Z A m h ===，2211440.0460Z h R k Q μ===当采掘工作面基本没有移动，井巷的几何特性及其连接形式 没有改变时，则风量增加后并不改变等积孔和风阻值。

但是，风量增加为70米3/秒时，矿井通风阻力增大其值为：'22220.0470196Z h RQ mmH O ==⨯=10．（P50）某水平巷道如图3－39所示，用胶片管和压差计测得1－2及1－3之间的风压损失分别为30mmH 20和 mmH 20，巷道的断面面积均等于6m 2，周长为10m ，通过的风量式2400m 3/min ，求巷道的摩擦阻力系数及拐弯处的局部阻力系数。

10. 解：1) 2－3段的风压损失为： h 2-3= h 1-3- h 1-2== mmH 202mmH O2) 3324232214.860.002/1001040h S kg s m U L Q α-⨯⨯===⋅⨯⨯⨯⨯ 3）1-2段的摩擦阻力损失为： 2212123310(15020)0.0024025.26M UL h Q S α--⨯+==⨯⨯= 4)拐弯处的局部阻力损失为：h 局＝h 1-2-h 摩1-2＝＝ mmH 205)巷道中的风速为：2400400/min 6.6/6Q v m m s S ====6）局部阻力系数为： 2229.81 4.81.8(6.6) 1.22J W h v gξγ⨯⨯===⨯ 11．（P51）已知矿井总风阻R 为 k μ，试绘出该矿风阻特性曲线。

11.解：220.04h RQ Q mmH O ==2/Qm s 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 …2Q0 100 400 900 1600 2500 3600 4900 6400 8100 … h/mmH 20 0416 3664100144196256324…在毫米方格纸上，以h 为横坐标，将表中Q －h 对应值画入坐标中得若干个点，用曲线板连接各点即得风阻特性曲线，如图3－40所示。

12.(P71)设某扇风机得个体特性曲线如图4-20所示，其中曲线1和2分别为扇风机得静压特性曲线和全压特性曲线，曲线3和4分别为扇风机得静压效率曲线和全压效率曲线。

如用此扇风机对某矿井作抽出式通风，该矿井得总风阻R＝k ，自然风压为+h自＝20mmH20，其特性曲线为5。

试求该矿井得通风总阻力h阻、通过扇风机得风量Q扇、扇风机的静风压h扇静、扇风机的静压效率扇风机的输入功率N扇。

12.解：由扇风机风压与通风阻力关系知，当扇风机做抽风式通风时： h 扇静＋h 自＝h 阻所以要应用扇风机的静压特性曲线1与自然风压特性曲线5在风量相等风压相加的串联原则下，绘出合成特性曲线6。

将风阻R ＝ k μ，绘于图中为曲线7。

曲线6与曲线7的交点a 为工作点，由此点确定： h 阻＝152mmH 20 ， Q 扇＝104m 3/s ，由b 点确定 h 扇静＝132 mmH 20，由C 点确定0.65J η=，则132104207.11020.65S N kW ⨯==⨯13．（P71）某矿采用图4－21所示的布置方式，对2BY －型轴流式扇风机进行了性能试验（比真实布置有简化），试验时叶片安装角为35°，转数n=980r/min 。

该试验在A-A 处调节工况，Ⅰ－Ⅰ断面用风表测量通过扇风机得风量，Ⅱ－Ⅱ断面测量静压。

在某一工况时测值如下：1) Ⅰ－Ⅰ断面面积S 1=，Ⅱ－Ⅱ断面面积S 2=S 1，Ⅲ-Ⅲ断面面积237.36S m =； 2） 在Ⅰ－Ⅰ处测得的风速19.86/V m s =。

3）在Ⅱ－Ⅱ处测得的静压h=397mmH 20 4）输入电动机的电流I ＝27A 、电压U ＝6270V ，功率因数cos 0.38ϕ= 5)空气重率/m 31.2kg γ=试求算在该工况时：（1）通过扇风机的风量Q 扇；（2）扇风机的静压h 扇静；（3）扇风机的全压h 扇全；（4）电机输入功率N 电；（5）扇风机的输出静压功率H 扇静和全压功率N扇全；（6）扇风机的静压效率 和全压效率 。

（7）在不考虑自然风压时矿井通风阻力h 阻。

13. 解：1）Q 扇=S 1×V 1=×=s；2) Ⅱ－Ⅱ断面处空气的平均速压为：2222 1.248.1()() 5.94229.81 4.88S S Q h mmH O g S γ∏==⨯=⨯∴h 扇静=h-h 速Ⅱ＝397－＝3) Ⅲ-Ⅲ断面处空气的平均速压为： h 速Ⅲ＝h 速扇2221.248.1() 2.61229.81 4.88Vm mmH O g γ==⨯=⨯ ∴h 扇全＝h 扇静＋h 扇速＝＋＝4） N 电＝32762700.833cos /1000243.4I U kW ϕ⨯⨯⨯⋅⋅==5）N 扇静＝ =N 扇全＝ =6) =%%以上两效率均包括电机和风机的总效率，各值除以电机效率即得风机效率。