(一)风流点压力
井巷风流断面上任一点的压力称为风流的点压力。相对于某基准面来说,点压力也有静压、动压和位压;就其形成的特征来说,点压力可分为静压、动压和全压;根据压力的两种测算基准,静压又分为静压(P静)和相对静压(h静);全压也分为全压(P全)和相对全压(h全);动压永远为正值,无、相对压力之分,用h动表示。
需要说明的是,同一巷道或通风管道断面上,各点的点压力是不等的。在水平面上,各点的静压、位压都相同,动压则是中心处大;在垂直面上,从上到下,静压逐渐增大,位压逐渐减小,动压也是中心处大。因此,从断面上的总压力来看,一般中心处的点压力大,周壁的点压力小。
(二)压力的测量及其相互关系
1、静压P静的测定
井巷风流中某点的静压一般用空盒气压计、精密气压计或矿井通风综合参数测定仪测定。
2、动压h动的测定
有两种方法:
(1)在通风井巷中,一般用风表测出该点的风速,利用式(2-9)计算动压。
(2)在通风管道中,可利用皮托管和压差计直接测出该点的动压。如图2-10所示。
图2-10 动压的测定
3、全压的测定
测出某点的静压P静和动压h动之后,用下式计算该点的全压P全:
P全=P静+h动 (2-15)
上式(2-15)也是压力之间的关系式。即不论抽出式通风还是压入式通风,某一点的全压等于静压与动压的代数和。因动压为正值,所以全压大于静压。
(三)相对压力的测量及其相互关系
风流中某点的相对压力常用皮托管和压差计测定,其布置方法如图2-11a所示。
左图为压入式通风,右图为抽出式通风。
图2-11 不同通风方式下风流中某点压力测量和压力之间的相互关系
a—皮托管和压差计的布置方法 b—风流中某点各种压力之间的关系
1、压入式通风中相对压力的测量及相互关系
如图2-11a左图所示,皮托管的“+”接头传递的是风流的全压P全,“-”接头传递的是风流的静压P静,风筒外的压力是大气压力P0。在压入式通风中,因为风流的压力都高于同标高的大气压力,所以P全>P0、P静>P0,P全>P静。由图中压差计1、2、3的液面可以看出,压力高的一侧液面下降,压力低的一侧液面上升。
压差计1测得的是风流中的相对静压:h静=P静-P0
压差计3测得的是风流中的相对全压:h全=P全-P0
压差计2测得的是风流中的动压:h动=P全-P静
整理得:h全=P全-P0=(P静+h动)-P0=(P静-P0)+h动=h静+h动 (2-16)
式(2-16)说明:就相对压力而言,压入式通风风流中某点的相对全压等于相对静压与动压的代数和。
2、抽出式通风中相对压力的测量及相互关系
如图2-11a右图所示。压差计4、5、6分别测定风流的相对静压、动压、相对全压。在抽出式通风中,因为风流的压力都低于同标高的大气压力,所以P全<P0、P静<P0,P全>P静。由图中压差计4、6的液面可以看出,与大气压力P0相通的一侧水柱下降,另一侧水柱上升,压差计5中的液面变化与抽出式相同。由此可知测点风流的相对压力为:
h静=P0-P静 或 -h静=P静-P0
h全=P0-P全 或 -h全=P全-P0
h动=P全-P静
整理得:h全=P0-P全=P0-(P静+h动)=(P0-P静)-h动=h静-h动 (2-17)
式(2-17)说明:就相对压力而言,抽出式通风风流中某点的相对全压等于相对静压减去动压。
需要强调的是,式(2-17)中的 h全和h静分别是全压和静压比同标高大气压力的降低值,而式(2-16)中的h全和h静则分别是全压和静压比同标高大气压力的增加值。公式中采用的都是其值。
图2-11b清楚地表示出不同通风方式下,风流中某点各种压力之间的关系。
例2-1 在图2-11a所示的压入式通风风筒中,测得风流中某点的相对静压h静=1200Pa,动压h动=100Pa,风筒外与该点同标高的大气压力P0=98000Pa,求该点的P静、h全、P全分别是多少?
解:(1)P静=P0+h静=98000+1200=99200 Pa
(2)h全=h静+h动=1200+100=1300 Pa
(3)P全=P0+h全=98000+1300=99300 Pa
或 P全=P静+h动=99200+100=99300 Pa
例2-2 在图2-11a所示的抽出式通风风筒中,测得风流中某点的相对静压h静=1200Pa,动压h动=100Pa,风筒外与该点同标高的大气压力P0=98000Pa,求该点的P静、h全、P全分别是多少?
解:(1)P静=P0-h静=98000-1200=96800 Pa
(2)h全=h静-h动=1200-100=1100 Pa
(3)P全=P0-h全=98000-1100=96900 Pa
或P全=P静+h动=96800+100=96900 Pa