空氣風壓風速的換算公式

發(fā)布時間:2024-03-06
一、空氣的比容 單位質(zhì)量空氣所占有的體積叫空氣的比容,用υ(m3/kg)表示,比容和密度互為倒數(shù),它們是一個狀態(tài)參數(shù)的兩種表達方式。即:
(2-3)
二、空氣的粘性任何流體都有粘性。當流體以任*速在管道中流動時,靠近管道中心的流層流速快,靠近管道壁的流層流速慢,相鄰兩流層之間的接觸面上便產(chǎn)生粘性阻力(內(nèi)摩擦力),以阻止其相對運動,流體具有的這一性質(zhì),稱為流體的粘性。根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦力定律,流體分層間的內(nèi)摩擦力為:
f =μs (2-5)
式中 f ——內(nèi)摩擦力,n;
μ——動力粘性系數(shù),pa·s;
s——流層之間的接觸面積,m2;
dv/dy ——垂直于流動方向上的速度梯度,s-1。
由上式可以看出,當流體不流動或分層間無相對運動時,dv/dy =0,則f =0。需要說明的是,不論流體是否流動,流體具有粘性的性質(zhì)是不變的。
在礦井通風中,除了用動力粘性系數(shù)μ表示空氣粘性大小外,還常用運動粘性系數(shù)ν(m2/s)來表示,與動力粘性系數(shù)的關(guān)系為:
(2-6)
式中 ρ——空氣的密度,kg/m3。
流體的粘性隨溫度和壓力的變化而變化。對空氣而言,粘性系數(shù)隨溫度的升高而增大,壓力對粘性系數(shù)的影響可以忽略。當溫度為20℃,壓力為0.1mpa時,空氣的動力粘性系數(shù)μ=1.808×10-5 pa·s;運動粘性系數(shù)ν=1.501×10-5m2/s。
三、空氣的壓力(壓強) 礦井通風中,習慣將壓強稱為空氣的壓力。由于空氣分子的熱運動,分子之間不斷碰撞,同時氣體分子也不斷地和容器壁碰撞,形成了氣體對容器壁的壓力。氣體作用在單位面積上的力稱為空氣的壓力,用p表示。根據(jù)物理學(xué)的分子運動理論可導(dǎo)出理想氣體作用于容器壁的空氣壓力關(guān)系式為:
p = (2-4)
式中 n ——單位體積內(nèi)的空氣分子數(shù);
——分子平移運動的平均動能。
上式表明,空氣的壓力是單位體積空氣分子不規(guī)則熱運動產(chǎn)生的總動能的三分之二轉(zhuǎn)化為對外做功的機械能。單位體積內(nèi)的空氣分子數(shù)越多,分子熱運動的平均動能越大,空氣壓力越大。
空氣壓力的單位為帕斯卡(pa),簡稱帕,1 pa=1n/m2。壓力較大時還有千帕(kpa)、兆帕(mpa),1mpa=103kpa=106 pa。有的壓力儀器也用百帕(hpa)表示,1hpa=100pa。其它舊的壓力單位及換算見表2-1所示。
表2-1 壓力單位換算表
單位
名稱
帕斯卡(pa)
巴(bar)
公斤力/米2
mmh2o
公斤力/厘米2(工程大氣壓)
at
毫米汞柱
mmhg
標準大氣壓
atm
pa
mmh2o
mmhg
atm
1
9.80665
133.322
101325
10-5
9.80665×10-5
1.33322×10-3
1.01325
0.101972
1
13.595
10332.3
0.101972×10-4
1×10-4
1.3595×10-3
1.03323
7.50062×10-3
7.35559×10-2
1
760
9.86923×10-6
9.67841×10-5
1.31579×10-3
1
注:英制壓力單位采用磅力/英寸2(1bf/in2),11bf/in2=6894.7 pa。1k pa=103 pa;
1atm=101.325k pa;1at=98.0665k pa(千帕);1bar(巴)=1000mbar(毫巴)
地面空氣壓力習慣稱為大氣壓。由于地球周圍大氣層的厚度高達數(shù)千千米,越靠近地表空氣密度越大,空氣分子數(shù)越多,分子熱運動的平均動能越大,所以大氣壓力也越大。此外,大氣壓力還與當?shù)氐臍夂驐l件有關(guān),即便是同一地區(qū),也會隨季節(jié)不同而變化,甚至一晝夜內(nèi)都有波動。
與礦井通風密切相關(guān)的物理參數(shù)除了反映氣候條件的溫度、濕度以外,還有密度、比容、壓力、粘性等。
四、空氣的密度單位體積空氣所具有的質(zhì)量稱為空氣的密度,用ρ來表示。即:
(2-1)
式中 ρ——空氣的密度,kg/m3;
m——空氣的質(zhì)量,m;
v——空氣的體積,m3。
一般來說,空氣的密度是隨溫度、濕度和壓力的變化而變化的。在標準大氣狀況下(p=101325pa,t=o℃,=o%),干空氣的密度為1.293 kg/m3。濕空氣密度的計算公式為:
ρ濕=0.003484(1-0.378) (2-2)
式中 p——空氣的壓力,pa;
t——熱力學(xué)溫度(t=273+t),k;
t ——空氣的溫度,℃;
——相對濕度,%;
p飽——溫度為t(℃)時的飽和水蒸氣壓力(見表1-9),pa。
由上式可見,壓力越大,溫度越低,空氣密度越大。當壓力和溫度一定時,濕空氣的密度總是小于干空氣的密度。
在礦井通風中,由于通風系統(tǒng)內(nèi)的空氣溫度、濕度、壓力各有不同,空氣的密度也有所變化,但變化范圍有限。在研究空氣流動規(guī)律時,要根據(jù)具體情況考慮是否忽略這種變化。
一般將空氣壓力為101325pa,溫度為20℃,相對濕度為60%的礦井空氣稱為標準礦井空氣,其密度為1.2kg/m3。

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