矿井通风与安全考试题库(全)

一、例题例1—1用于湿球温度计测得矿内空气的干温度为15℃，湿温度为14℃，求空气的相对湿度。解：干温度计与湿温度计指示数差为11415t℃查附录得相对湿度φ=90%例1—2矿井总的排风量Q=4500m3/min，入风温度t1=+5℃，空气相对湿度φ1=50%，排风温度t2=+25℃，φ2=100%，试计算每天风流从矿井中带走的水蒸汽量。解：查附录得，当t1=+5℃时，ρS1=6.8g/m3当t2=+25℃时，ρS2=22.9g/m3∴带走的水蒸气量G为：G=（ρS2×100%－ρS1×50%）·Q·24×60/1000000=126.36T/d例1—3已知大气压力B=101325Pa，相对湿度φ=80%，温度t=30℃，求湿空气的d、ρV、ρ、和i。解：根据t=30℃，查附录，得Ps=4241.7Pa，于是Pv=Ps=0.8×4241.7=3393.36Pa2155.036.339310132536.3393622.0622.0PvBPvdkg/kg干空气湿空气的绝对湿度为：0243.0)30273(46136.3393RvTPvvkg/m3湿空气的密度为：15.1)36.3393378.0101325(302730034843.0kg/m3湿空气的焓为：)85.12501(01.1tdti=1.01×30+0.2155（2501+1.85×30）=581.23kg/kg干空气例1—4矿井总回风流中的沼气含量为0.55%，总回风量为2900m3/min，该矿日产量1700T，试问该矿井的绝对沼气涌出量为多少？属于哪级沼气矿井？解：绝对沼气涌出量Q=C·Q×24×60=0.55%×2900×1440=22968m3/d相对瓦斯涌出量5.13170022968qm3/T根据《规程》规定，该矿属于高沼气矿井。例1—5已知B=101325N/㎡，空气干球温度t=25℃，d=0.016kg/kg干空气，试用焓湿图求空气的湿球温度，露点温度和相对湿度。解：根据B=101325N/㎡的焓湿图，找到t=25℃，d=0.016kg/kg干空气的状态点，得出该点的相对湿度φ=80%，根据湿球温度定义，沿着等焓线与φ=100%线相交的温度为湿球温度t湿=22.5℃，根据干球温度定义，沿着等含湿量线与φ=100%线相交点的湿度为露点温度21.5℃。d=16g/kg干空气80%100%25.0t湿等焓线22.521.5t露图1例1—6计算某巷道中一条宽0.3m，长200m的排水明沟的水蒸汽蒸发量。已知水温为30℃，空气温度为20℃，空气的相对湿度75%，大气压力103896Pa，风速为3m/s。解：水沟露出的水表面积为：F=0.3×200=60㎡当温度为30℃时，水蒸汽的饱和压力为：Ps=4242Pa空气中水蒸汽的分压力为：Pv=Ps（20℃）=0.75×2337=1753Pa湿交换系数为：K1=4.8×10-6+3.36×10-6·v=4.8×10-6+3.36×10-6×3=15.68×10-6kg/N·S湿交换量为：skgFPPBKWVS/1025.260)17534242(1038961068.15)(961第二章矿内风流的能量及其变化一、例题例2-1用皮托管和压差计测得A、B两风筒的压力分别为h1=－50，h2=10，h4=50，h5=10mmH2O，如图2-1所示。求h3，h6的压力各为多少？各压差计测得的是什么压力？并判定风机所处的位置？24356B图2-1解：1）h1为相对静压，h2为动压，h4为相对全压，h5为动压。2）压差计3的读数h3为相对全压：h3=h1+h2=－50+10=－40mmH2O3）压差计5的读数h5为相对静压：h5=h4－h3=50－10=40mmH2O4）A风筒风机位于左侧，进行抽出式通风B风筒风机位于左侧，进行压入式通风例2-2某通风管路如图2-2所示，已知U型管1和2的压力值及r=1.18kg/m3，g=9.81m/s2，求管路中风流的动压、相对静压、相对全压和中心点的风速。36图2-2解：1）用皮托管和压差计测压有如下公式：ht=hs+hv由图2-2看出，压差计1、2均为负值，可判断为抽出式通风，且动压hv永为正值，所以根据上式可知：h1=－30mmH2O，为相对全压h2=－35mmH2O，为相对静压h3=h4－h2=－30+36=6mmH2O，为动压2）中心点的风速：smrghvV/99.918.1681.922例2-3某矿井通风系统如图2-3所示，采用压入式通风。已知风峒内与地表的静压差为1470Pa，入风井空气的平均重率为12.25N/m3，出风井空气的平均重率为11.75N/m3，风峒中平均风速为8m/s，出风井口的平均风速为4m/s，求该矿井的通风阻力。h图2-3解：取1-2为通风系统的始末端点，则：02PPSgrgr,PaPPrrZPPVgZPVgZPhSSSSSf159837.128147037.30)75.1125.12(200)()481.975.11881.925.12(21)()()21()21(02221222202022211010111112例2-4某矿井通风系统如图2-4所示，在扇风机风峒中安设静压管与地表的U型管压差计相连接，压差计的读数△h=2254Pa，该处断面S=9㎡，流经风峒的风量Q=90m3/s，入风井筒深度Z1=300m，其空气重率r1=12.25N/m3，回风井筒深度Z2=250m，其空气重率r2=11.27N/m3，两井筒间巷道中的空气平均重率r3=12.05N/m3（两井口标高相同），问风流流经矿井的总阻力为多少？图2-4ⅡⅡ解：风流流经矿井的总阻力：)(343423232121412121rZrZrZhvhvPPhSSrgrvhV21211∵v1=0，故hv1=0grvhV22244smSQv/109904则：PahV5.5781.9227.1110242254)2254()(,2110SSSPPhPP因此，5.245105.125027.1125035.123005.57225421rh例2-5抽出式风机风峒内某断面的绝对静压为98925Pa，地面大气压为101058Pa，风峒内风量为3000m3/min，净断面积为4.2㎡，干温度28℃，湿温度21℃，问风峒内该断面上的相对静压、速压、相对全压、绝对全压各为多少？若按图2-5方式安装一U型压差计，请在图2-5上画出水柱示意高度。P0h图2-5解：PaPPhs2133101058989250峒∵干湿球温度差为7℃，由附录可得φ=52%，Psa=3783.5=3783.516Pa，则由公式：3/14.12815.273)516.378352.03779.098925(484.315.273)3779.0(484.3mkgtPPsa速压：PasQvhv65.80)2.4603000(14.121)60(2121222相对全压：Pahhhvst35.205265.802133绝对全压：PahPPvst65.9900565.8098925例2-6某矿通风系统如图所示，各断面绝对静压Pi、风速vi、标高Zi和断面处空气密度ρi见下表中，请绘制压力坡度图。参数12345Pi9981110465110277110083098120vi3.363.185.366.446.62Zi35.50－400.0－396.4－151.0035.50ρi11.2911.6211.7211.5511.47解：经计算得各点数值如下：参数12345hv（Pa）6.375.8916.8323.9725.13he（Pa）4912.4442.012856.51330.65hr（Pa）72.9319114790.34039.372345P2=104651P3=102771P4=100830P5=98120he1-2hv1=6.37P1=99811hr1-2hr1-5hv5he1-2he1-2he4-5+he4-5例2-7在进风井中，测得1、2两断面诸参数如下：绝对静压：P1=101325Pa，P2=108011Pa标高：Z1=35.50m，Z2=－564.50m气温：t1=10℃，t2=20℃相对湿度：φ1=70%，φ2=80%断面平均风速：W1=8.0m/s，W2=7.8m/s试求：1～2断面间通风阻力。解：（一）用单位质量流体能量方程计算：（1）求1、2断面空气密度：查附表得：PaPPaPSS2337,12272123图2-645∴tPPs15.273)3779.0(484.3得：ρ1=1.24348kg/m3，ρ2=1.27601kg/m3（2）求12vdp值由热力学可知，多变过程可以概括所有的热力变化过程：对于多变过程：nnPP111111故：12221112)(1PPnndpvdp多变指数n可由实测值进行计算：对于：nnvPvP2211，取对数可得：47.247447.2)24348.1/27601.1()101325/108011()lg()lg(1212mmPPn（3）运用单位质量流体能量方程求阻力：kgJzzgWWPPnnL/1.58760081.9)8.78(21)276.18011.1234.1101325(147.247.2)()(21)(122212121221121PaLh11.7282212121（二）用单位体积流量的能量方程计算PazgWWPPh37.72860081.92276.1234.18.7276.1218243.121180111013252212122212222112121由以上计算可见，当空气密度变化不大时，用简化的单位体积流量的能量方程进行计算即可满足工程需要。第三章矿井通风阻力一、示例例3-1某梯形木支架巷道，巷道长度L=200m，断面积S=4m2，周界U=8.3m，巷道摩擦阻力系数μ=0.018N·S2/m4，若通过巷道的风量Q=900m3/min，试求其摩擦风阻和摩擦阻力。解：摩擦阻力R=μ·3SLU=0.018·343.8200=1.466N·S2/m3巷道摩擦阻力：hf=RQ2=0.466×（60966）2=110.5Pa例3-2某矿回风巷道长L=1000m，梯形断面S=6m2，棚子支护，边柱厚度do=24cm，支架纵口径△=6，通过风量Q=40m3/s，空气平均厚度ρm=12.54N/m3。求：（1）摩擦风阻Rf；（2）摩擦阻力hf；若通过风量Q=30m3/s，其他条件不变化，求Rf、hf（U=4.16s，对于△=6，do=24cm，μ为192.1×10-4N·S2/m8,S=6m2的修正系数为0.86）解：α=192.1×10-4×0.86=165.2×10-4N·S2/m8摩擦风阻：Rf=3LUS=3-46616.4200010155.2=0.779N·S2/m6摩擦阻力：hf=Rf×Q2=0.779×402=1247Pa其他条件不变时，Q=30m3/sRf也不变化，因为Rf仅与巷道本身特征有关。hf=Rf×Q2=0.779×302=701.1Pa例3-3某倾斜巷道断面形状为半圆拱，混凝土碹支护，1、2断面面积分别为S1=7.15m2，S2=7.25m2，平均断面积S=7.2m2，巷道端面平均周长U=10.33m，1、2两点距离l=200m，断面1的平均风速为V1=5.84m/s，空气重率分别为τ1=11.9854N/m3，τ2=12.856N/m3，用皮托管、压差计测得1、2两断面压差值h=51Pa