《矿井通风与安全》实验指导书要点

1、安全科学与工程学院矿井通风与安全实验指导书适用专业：安全工程、采矿工程程磊、樊小利、张学博编写河南理工大学、乙 刖 百1、实验前必须认真预习实验指导书及实验内容，明确实验目的、步骤、原 理、回答实验教师的提问，回答不合要求者，须重新预习，才能进行实验。2、对规定实验外确属需要的内容，可先提出实验原理和方法，经教师或实 验技术人员同意后，方可进行实验。3、做实验时必须严格遵守实验室的规章制度和仪器设备的操作规程，服从 教师和实验技术人员的指导。4、爱护仪器设备，节约使用材料，使用前详细检查，使用后要整理就位， 发现丢失或损坏应立即报告，未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其它 物品，不准将任

2、何实验室物品带出室外。墙角数枝梅，凌寒独自开，遥知不是雪, 为有暗香来。5、实验时必须注意安全，防止人身和设备事故的发生，若发生事故应立即 切断电源，及时向指导教师报告，并保持现场，不得自行处理，待指导教师查明 原因并排除故障后，方可继续实验。6、进入实验室后应保持安静，不得高声喧哗和打闹，不准抽烟，不准随地 吐痰，不准乱抛纸屑杂物，要保持实验室和仪器设备的整齐清洁。7、实验完毕后，经实验室工作人员检查仪器设备、工具、材料及实验记录 后方可离开。8、实验后要认真完成实验报告，包括分析结果、处理数据、绘制曲线及图 表等。对不合格要求的实验报告应退回重做。9、对违反实验规章制度和操作规程、擅自动用

3、与本实验无关的仅器设备、 私自拆卸仪器而造成事故和损失的肇事者必须写出书面检查，视情节轻重和认识程度按规定处理。10、在进入实验室前，务必搞好个人卫生，不得将脏物带入室内，有净化要 求的实验室，进室必须换拖鞋。2实验一矿井空气中主要有害气体浓度的测定1实验二矿井气候条件的测定 5.实验三风流点压力和平均风速的测定9实验四风表的校正1.4实验五摩擦阻力系数和局部阻力系数的测定1 7实验六矿内空气中瓦斯浓度的测定及瓦斯爆炸演示 2 0实验七离心式风机性能测定25实验八布袋式除尘器性能测定演示29实验九矿井通风阻力测定32实验十矿山救护演习39实验十一通风机特性测定43实验十二局部通风技术测定45实

4、验一矿井空气中主要有害气体浓度的测定实验类型：验证性实验学时：2实验要求：必修一、实验目的1、学习比长式CO检定管的原理，并掌握其测定方法。2、了解DQJD-1型多种气体检定器及 AQY-50型唧筒的构造，并掌握其使用方法。二、实验内容1、比长式CO检定管(1)原理：比长式CO检定管(图1-1)内装发烟硫酸及硅胶作载体吸附I2O5的指示剂，当CO和I 2Q接触时，CO能使12。还原出游离碘。311-外壳；2-杜塞物；3-保护胶；4-隔离层；5-指示剂；6-被测气体含量的刻度图1-1碘和SO3作用生成棕色化合物，反应式如下。I2O5+5CO> 5CO2+I2I2+S03>棕色化合物其

5、变色长度与通过管内的CO浓度成正比，因此可从刻度上直接读出CO勺浓度。(2)规格：西安煤矿安全仪器厂生产的 CO检定管按其测定范围分为三种规格， 即C1D型(0.0005 0.01 %), ClZ型(0.0050.1 %), C1G型(0.051%),供测定不同浓度的 CO选用。鹤壁矿 务局安全仪器厂生产的 CO检定管按其测定范围不同分五种规格：即一型0.00050.005 %;二型 0.001 0.05 %;三型 0.01 0.5 %;四型 0.2 5%;五型 0.5 15%。2、DQJD-1型多种气体检定器入待测气体，多种气体检测器与比长式如图1-2所示，DQJD-1型多种气体检定器是由内

6、弹簧的波纹形皮囊构成，皮囊的一侧 有进气阀并与进气口相通，另一侧装有排气阀。测定时将检定管插入进气口，用压缩皮囊， 皮囊内的空气从排气口排出。然后将手松开，皮囊在弹簧作用下以一定的速度均匀张开，吸CO检定管可配套使用。图1-23、AQY-50型唧筒AQY-50型唧筒（图1-3）与比长式检定管配套使用，唧筒可抽取被测气体样品，并均匀送入检定管内，它由唧筒活塞，吸气口，排气口和三通开关组成，活塞杆上有050毫升的刻度，可控制取样数量和送气速度，三通开关用以控制气流方向，当开关把手与进气口平行时，唧筒与吸气口连接。 当开关把手与排气口平行时，唧筒与排气口连通， 位于两者之间（45 ° ）时

7、，被测气体被封闭在唧筒内。1-气体入口； 2-检定管才f孔；3-三通阀把；4-变换阀；5-垫圈；6-活塞筒；7-拉杆;8-手柄图1-3三、仪器设备唧筒、多种气体检定器、酒精灯等。四、所需耗材一氧化碳检知管、酒精。五、实验原理、方法和手段见上。六、实验步骤比长式CO检定管测定法1、采取空气试样：用唧筒取样时，在测定地点应该先将活塞往返抽送2-3次，使筒内原来存在的气体完全被试样气体所代替。（注：实验室CO的制取如图1-4所示）图1-42、送入气体试样：把检定管两端打开，将检定管所标注（进气方向箭头）进气一端插 入唧筒排气插孔中，按检定管要求的推送时间均匀的把唧筒内50毫升试样气体送入检定管，此时

8、将产生一棕色环。3、读值：棕色环所指的刻度即为CO的浓度。七、实验结果处理略。八、实验注意事项1、检定管应放置在阴凉处，两端切勿碰坏，使用时也不要过早打开两端。以防影响测 定效果。2、比长式检定管的推送时间应根据厂家标定的标准时间均匀推送。如鹤壁矿务局生产 的检定管推送时间为100秒，西安煤矿仪器厂生产的检定管推送时间为90秒。3、高浓度CO的测定测定前应首先作好测量人员的防毒措施，然后按下述方法进行测定： 如果被测气体的浓度大于检定管最大刻度时，可以抽取一部分空气试样，然后用新鲜空气冲淡 210倍，最后将所测结果乘以冲淡的倍数，即为所测CO的实际浓度。其计算式如下：CO真=检定管指示值 淅释

9、的倍数4、微量CO浓度的测定50ml的倍当所测CO浓度低于检定管最小示值时，可采用延长推送时间或连续送气（数）的方法来测定，其结果要除以时间延长的倍数（与标准时间相比）或连续送气的次数，即可得出CO的真实浓度值。其计算如下：CO真=检定管指示值/时间延长的倍数或送气的次数。九、预习与思考题1、测定CO含量时，棕色环并没有出现，或者棕色环超过检定管最大量程，这是怎么 回事？请解释。2、如果测量环境空气的一氧化碳浓度较大或特小，如何利用比长式检测管测定其浓 度？十、实验报告要求无。实验二矿井气候条件的测定实验类型：验证性实验学时：2实验要求：必修一、实验目的1、学习空盒气压计、干湿球温度计等测定气

10、候条件常用仪表的原理、构造，并掌握其 使用方法。2、掌握空气密度和卡他度的测算方法。二、实验内容略。三、仪器设备1、空盒气压计空盒气压计（图2-1）是由一个波纹形金属真空盒和一套杠杆传动机构组成，（真空合内实际还有50-60毫米水银柱的压力）。大气压变化时，真空盒面变形，变形值经杠杆传动机构放大，传动到盒面使指针发生偏转，使用前需要用固定水银气压计来校正，校正时用小螺丝刀微微调节盒侧面调节孔内的螺钉，使其指针指示值与水银气压计一致。（a）外形（b）结构示意1-金属盒；2-弹簧；3-传递机构；4-指针；5-刻度盘；6-链条；7-弹簧丝；8-固定支点图2-12、干湿球温度计矿井空气的湿度一般用相对

11、湿度来表示，测定相对湿度常用手摇湿度计（图2-2）和风扇式湿度计（图2-3）两种，它们的测定原理一样，湿度计是由两支温度计组成。一支为干温度计，一支为湿温度计（在温度计的水银球面上包裹湿纱布）。用手摇湿度计测定时，手握摇把 以每分钟约150转的速度旋转1-2分钟后，立即读取两支温度计的读数 （先读湿度计度数）。 湿球因其纱布上的水份蒸发吸热，它的示数值偏低，温度越低，蒸发吸热越多，干湿温度计数值差别越大。本!据干温度计 （或湿温度计）读值（tC）及干湿温度计差值（，（：）查（通风安全学）附录三即可计算出空气的相对湿度（）。图2-3ano33气候条件是空气的温度、湿度和风速三者的综合结果，气候条

12、件的优劣 不能单从某个方面去衡量，必须测出其综合结果，测定气候条件一般采用卡 他温度计。卡他计（图2-4）是一种模似人体表面在空气温度、湿度及风速综合作用下散热情况的仪器。它的下端为长圆形贮液球，长约 40mm直彳仝为16mm表面积为22.6cm2,内贮有色酒精，中部刻有38c和35c两个刻度，其平均值为36.5 C ,恰似人体温度。其上端也有长园形的空间，以便在测定时容纳上升的酒精，卡他计全长为 200mm卡他计分为干卡他计和湿卡他计两种，前者只测出对流和辐射下的散热 效果，后者是在卡他计的贮液球上包裹上湿纱布，能测出对流，辐射和蒸发 的综合散热效果。四、所需耗材无。五、实验原理、方法和手段

13、1、空盒气压计测定时，在测定地点将其水平放置，并用手轻轻敲击合面数次，消除指针的蠕动现象, 待20分钟左右可读数，读数值还需根据仪器所附检定证进行刻度、温度和补充校正。空盒气压计是一种携带式气压计，一般用于井上下非固定地点测大气压。2、干湿球温度计用风扇式湿度计测定时，用专用钥匙将小风扇的发条上紧，风扇转动，使空气以1.73.0m/s的流速经过干湿温度计的水银球面周围，待 12分钟，两支温度计示数稳定后即可 读值计算。3、卡它计测定时，将干卡它计先放在 60-80 C的热水里使酒精上升至仪器的上部空间 1/3处左右， 取出抹干，将仪器置于测定地点用秒表记录酒精面从38c下降到35c所需要的时间

14、t,可用下式计算卡他度：Hf= F （毫卡/厘米2秒） t式中：H干一一干卡他度，毫卡/厘米2秒；F一卡他常数，其值为温度从38c下降到35c时每厘米2贮液球表面所散失的 热量，毫卡/厘米2；t 一一从38c下降到35c所经过的时间，秒。如果测定对流、辐射和蒸发三者的综合散热效果，可采用湿卡他计测量，用纱布将干卡他计的贮液球包起来按上述方法进行，其计算公式如下：H湿二 t 式中符号意义同前。对于从事井下中等劳动强度的工作人员，比较舒适的干、湿卡他度分别为8-10毫卡/厘米2秒和25-30毫卡/厘米2秒。六、实验步骤略。七、实验结果处理略。八、实验注意事项1、井下用空盒气压计测大气压时，应使合面

15、平行于风流方向以消除速压影响。2、用湿度计测定空气的相对湿度时，读数时应首先读湿温度计的示值，然后再读干温 度计的示值。3、使用手摇湿度时应注意摇把螺丝的松动，防止摇动脱落损坏。4、沾水时应用加水器加水，水要充分沾湿但不要滴水。5、卡他计的酒精切勿充满上部的空间（只充到上部空间1/3）,防止内部压力过大将贮液球爆裂。九、预习与思考题1、空盒气压计的读数为何要进行校正？2、为什么说卡他计是检查气温、湿度及风速综合作用的一种仪器？十、实验报告要求无。实验三风流点压力和平均风速的测定实验类型：验证性实验学时：2实验要求：必修一、实验目的1、验证h =八静±h速，p全=p静± p速

16、，以巩固在不同的通风方式下三种压力的相互 关系。2、掌握某断面的平均风速的测定方法，并计算风量。二、实验内容（一）点压力测定1、首先熟悉管网系统的风流方向，观看皮托管是否正对风流并量管道中心位置。了解胶皮管与U形水柱计的接头是否正确，明确每台U形水柱计测哪一种压力。（压入式与抽出式通风系统的测压布置如图3-3所示）图3-32、点压力测定全都检查无误并明确管网系统的布置方式，此时可开动风机待风机运转正常压、速压同时读出，填入表格，用空盒气压计或水银气压计测定大气压并填入表格。3、验证就相对压力而言：抽出式li = h静- h速就绝对压力而言:注：压入式通风:抽出式通风13.6'=Pa 十

17、13.613.613.6P静=Pa 13.613.6（二）断面平均风速测定为了测得平均风速，可采用线路法或定点法（图3-4）。根据测风员的站立姿势不同分为迎面法和侧身法两种。迎面法需将测得的真风速乘以1.14的校正系数。侧身法校正系数K由下式计算:式中 S测风站的断面积，m2;20.4测风员阻挡风流的面积，m。线路法测风定点法测风图3-4三、仪器设备矿山通风安全仿真实验系统、皮托管、U形水柱计、空盒气压计、风表、秒表。“型管-1、U形水柱计：U形水柱计如图3-1所示，它是由一根内径相同的玻璃管弯成 U型水柱。并在其中装入蒸储水，在 U形管中间有 一刻度尺所组成，其测压原理是：在测压前U形管两端

18、的水面处于水平位置，当一端加入较大的压力时，此端液面下降，另一端液面上升，此时两端液面的距离若为 L毫米时，就表明水柱计的两端压力差 为L毫米水柱。2、风表：风表的种类有很多， 本实验本实验采用叶片式风表 （图 3-2）测量风速。叶轮式风表由叶轮、传动机构、表盘及外壳四部分组成。按其测风范围又可分为微速（0.35m/s）、中速（110m/s）、高速（130m/s）风表三种。风表的叶轮是风速感受部分，它在风流的作用下转动。为了减 少风轮轴与轴承之间的摩擦阻力、提高轴承寿命，轴承内镶有宝石。叶片与旋转轴之垂直平面呈一定角度，常为 45。左右。风表的传动机构加上表盘、开关杆、回零杆等就形成了风表、机

19、芯及计数部分。为了减少传动摩擦阻力，使风表启动风速低、机械传动部分转动平稳， 风表中采用了修正摆线齿形， 其轮轴上装有指针，以便与表盘配合读出读数，这套齿轮传动由离合器控制，使之在规定时间内记录下叶轮转动的次数。机械传动机构的传动比为1: 3600,即叶轮转动3.6圈，大针转动1小格；大针转动100小格，小针转动1小格。指针指示的总格数除以从合上到打开的 时间（通常为1分钟，用秒表计时），即得风表读数（格/分或格/秒）。1-叶轮；2-蜗杆轴；3-表盘；4-开关杆；5-回零杆；6-表壳图3-2四、所需耗材无。五、实验原理、方法和手段风表工作原理：风流产生的压力作用在叶片上， 使叶轮转动，叶轮通过

20、一套齿轮传动机械带动指针转动。由于风速与叶轮转速成正比，因而也与指针的转速成正比，而且是线性关系，即：V真=a + bV表式中：“真真实风速， m/s或m/min ;7羡 风表读数或称为表速，m/s或m/min （或格/秒、格/分）；a、b 风表校正系数。上述方程代表的直线成为风表校正曲线，每块风表都要通过实际校正得出该风表的校正曲线和曲线方程。六、实验步骤1、测量前关闭开关板闸，使风轮转动而指针不动，压下回零杆，使大小指针均回归“0”位，准备好一块秒表，也使秒表回零，准备使用。2、为了克服风表运转部分的惯性抵抗力，将风表处于测风位置，在风吹动下空转2030s,并调整风表的叶轮旋转面，尽量与风

21、流方向垂直；3、开始测风时，应使风表开关板闸与秒表同时动作，并且又不要太用力导致风表抖动。执风表方法有两种： 一种为中指由下向上勾住提环，食指伸开抵住风表壳体右侧，无名指和小指并扰托住壳体左侧，起动、制动、回零全由拇指拨动离合闸板或推动回零杆来完成； 另一种是中指由上向下勾住提环，食指抵在表头与壳体联接的右侧，拇指顶在壳体左侧， 小指伸直在下部抵住壳体，无名指弯曲，食指用以打开离合闸板，拇指推顶回零压杆和制动离 合闸板。4、按测风要求，移动风表并计时，到达规定时间、走完规定路径，即制动风表指针， 从表盘上读取格数，再由校正曲线上查处对应的实际风速。风量计算：Q=V 均 XS式中：S管道断面积，

22、米2。七、实验结果处理 略。八、实验注意事项1、风表的测量范围要与所测风速相适应，避免风速过高、过低造成风表损坏或测量不 准；2、风表不能距离人体和巷道壁太近，否则会引起较大误差；3、风表叶轮平面要与风流方向垂直，偏角不得超过10°,在倾斜巷道中测风时尤其要注息；4、按线路法测风时，路线分布要合理，风表的移动速度要均匀，防止忽快忽慢，造成 读数偏差；5、秒表和风表的开关要同步，确保在1min内测完全线路（或测点）；6、有车辆或行人时，要等其通过后风流稳定时再测；7、同一断面测定三次，三次测得的计数器读数之差不应超过5%,然后取其平均值。九、预习与思考题1、从U型垂直压差计上如何判断风

23、机的工作方法？十、实验报告要求无。实验四 风表的校正实验类型：设计实验学时：2实验要求：必修一、实验目的1、了解风洞测试系统，风表校正仪的构造、原理并掌握其操作方法。2、掌握风表校正的一般步骤和方法。二、实验内容略。三、仪器设备风洞测试系统、风表、秒表、皮托管等。1、风洞测试系统(图4-1)(1)技术特征A、检定范围：0.140m/s,在检定范围内，风速可任意调节；B、外型尺寸：总长 9.05m,宽为4.24m,占地约38.37m2。洞体采用 4mm及8mm的 钢板焊接而成。(2)构造风洞洞体由稳定段(包括蜂窝器和阻尼网)、收缩段、试验段、扩散段、拐角、过渡段组成，总收缩比为 16。从保证流场

24、品质的角度出发，将两个试验段串列在一侧，这样流 经两个试验段的气流都处于连续收缩状态，有益于保证流场品质和测试精度。图4-1动力系统由6片风扇桨叶、5片止旋片、头整流罩、尾整流罩和电机组成，电机转速为1000Rpm,轴功率 4KW。A、稳定段：对气流起稳定作用，为收缩段提高品质良好的入流条件。由等直管道、 蜂窝器和两层阻尼网组成。B、收缩段：其作用是将进风口流来的气流加速，使工作段获得实验时所需要的速度， 同时能够降低气流的纵向和横向湍流度。因此，此段面由大逐渐变小， 一般要求其大小断面积之比（收缩比）不小于4。C、扩散段：对气流起减速作用，将动压能转换为静压能，减小能量损失。D、拐角：对气流

25、起转向和导向作用，使气流沿洞体回转360。E、实验段：实验段为封闭的，且镶有玻璃窗，以供检定时直接观察，为了将风表方 便的安置在实验段内，还开有一活动玻璃窗，以便打开进行操作。本风洞测试系统由两个试 验段。2、皮托管皮托管（图4-2）是由内外两小管组成。 内管前端有中心孔与标有 “+号的管脚相通，外管 前端不通，在其管壁上开有 4-6个小孔与标有 的管脚相通。内外管之间互不相通，使用 时使管嘴与风流平行，中心孔正对风流。此时，中心孔接受风流的点静压和点速压（即点全压），而管壁上的小孔只接受风流的点静压。图4-2四、所需耗材无。五、实验原理、方法和手段校正原理：首先在实验段安设待校正的风表和皮托

26、管；然后，利用风洞控制系统设定风速V真1,待电压稳定风机运转正常时，开启待校正的风表，读取风表表速V表1。然后利通过风洞控制系统分别设定不同的风速V真1、V真2, V真3，按上述同样方法分别测出V 表 2, V 表 3°最后用上述几组对应值， 以表速为横坐标，真风速为纵坐标，绘出风表校正曲线， 并根据校正曲线计算出风表的校正公式。六、实验步骤1、校正前仔细检查风机螺丝是否松动，实验段密闭性是否完好，所使用风表、秒表、 皮托管是否正常。2、皮托管距风洞壁不能小于 4分之1工作段半径。皮托管的测头要与风洞轴线平行。3、启动风机，按风表的最大风速范围，均匀地确定数个测点（一般为六个），改变

27、风机转速，待风流稳定后依次读出结果，每次最好读两次求出其平均值。4、计算测定结果，绘制校正曲线，并根据校正曲线计算出风表的校正公式。七、实验结果处理略。八、实验注意事项1、要保证风洞测试系统试验段风流稳定时，方可进行实验。2、改变风机转速时，要从小到大。3、待校正风表要放在合适的试验段。九、预习与思考题无。十、实验报告要求无。实验五摩擦阻力系数和局部阻力系数的测定实验类型：设计实验学时：2实验要求：必修一、实验目的1、学习测算摩擦阻力系数和局部阻力系数的方法。2、掌握测定通风阻力，求算风阻，等积孔并绘制风阻特性曲线的方法。二、实验内容略。三、仪器设备轴流式风机及管网系统，皮托管、空合气压计、温

28、度计、胶皮管、三通、倾斜U形水柱计，垂直U形水柱计。四、所需耗材无。五、实验原理、方法和手段1、摩擦阻力系数”的测定矿井通风与安全）第三章第二节可知，对某一段风道 （实验室为管道）的摩擦阻力可按 下式计算：(5-1)人L U 2 hh3 QS式中：h摩摩擦阻力，mmH2O;a 摩擦阻力系数，kg?J/m4;L风道长度，m;S风道断面积，m2；Q通过风道的风量，m3/s。由5-1式可知，若要测出某段风道的摩擦阻力系数”，只要测出这段风道的摩擦阻力（h摩）和通过的风量（Q）,同时把风道的长度（L）周边长（U）和净断面积（S）量出来，可计算出风道的 摩擦阻力系数a。（1）h摩的测定根据风流的能量方程

29、可知:12=2、P十乙R十二巳2g J2、P2+Z2P2+P22g J(5-2)本次实验风道水平布置位压差为零（5-2）式改为:Pi2V1止12g,2、_ V2 _ 1 , _ _P2 +六2 =* P2 +2g2 口 C - 22g(5-2)测定布置时,在管道上选取两测点1和2,安装皮托管，将U型水柱计调平，三台 U形水柱计分别测出h速h速2和h静l2,代入52式即可求出h摩1-2。空气重率，由下式求出:一 P=0.461 T式中：p空气密度（kg/m3）；P 大气压，毫米汞柱;T绝对温度，（273+tC）风量取1和2两点的平均风量:Q均=QiQ21Si2gh 速 1kl +G1S2P2gh

30、速2k2P（两点断面积Si、和动压校正系数ki和k2,已给）R二吗 （2）风阻R的求算：Q （kA _ 0.38(3)等积孔A的计算：UR (m2)（4）摩擦阻力系数 a的计算:口 _ h摩 1 2 S3一 一 U L Q21.2 -仪标=小"测换算到标准状态下的 “值:2、局部阻力系数E的测定由于风流的速度和方向突然发生变化，导致风流本身产生剧烈的冲击，形成极为紊乱 的涡流，从而损失能量，造成这种冲击涡流的阻力就叫局部阻力，可由下式求出2VP(5-4)2g毫米水柱1点距拐弯处46倍的管道直径，2点距拐弯处1214倍的管道直径。在小型管道拐弯的前后选择三个测点1、2、3。测出1、3两

31、点的通风阻力h阻3。(5-5)(5-6)h阻1 3=h阻1 3+ h局弯以h局弯h阻13 h阻1 3h 摩 1- 3=72-3 L1-3= P2T3 L1- 3又L2- 3L2- 3h 阻 1- 3= (P 1-P3)+(Z 15 Z3 (3)+(h 速 1 h 速 3)因为管道直径相等又不漏风并水平位置，故位压差速压差均为零，因此_Pc Pc%=(P1- P 3 )M L1-3L2- 3(P1-P2)、(P2-P3)分别由U形水柱计测出,2gh局皆 =2则：v1六、实验步骤略七、实验结果处理略。八、实验注意事项略。九、预习与思考题无。十、实验报告要求无。实验六矿内空气中瓦斯浓度的测定及瓦斯爆

32、炸演示实验类型：演示实验学时：2实验要求：必修一、实验目的学习并掌握光学瓦斯检定器的原理、构造和使用方法。二、实验内容略。三、仪器设备光学瓦斯检定器、瓦斯爆炸演示装置。四、所需耗材纯瓦斯。五、实验原理、方法和手段1、原理光学瓦斯检定器是根据光干涉这一原理而设计的，光学是物理学的一个重要组成部分，为进一步理解光干涉这一原理，首先应知道关于光的几个物理概念：(1)光的反射光线在某种媒质的界面上改变了传播方向，但仍在原媒质里传播，这种现象叫反射。(2)光的折射光线在两种媒质的界面上改变了传播方向，但进入另一媒质，这种现象叫光的折射。(3)波的迭加几列波在同一媒质里相遇，共同激起媒质的振动，改变了原来

33、的波形，这种现象叫波的迭加。(4)波的干涉频率相等的两列波在同一媒质里相遇，就会产生一种特殊的迭加现象。这种现象就叫波的干涉。在静水面上投入一块小石子，可以清楚地看到波是一起一伏的向四周传播，如图6-1所示，凸起的部分叫波峰，凹下去的部分叫波谷。波峰与波峰或波谷之间的距离叫波长。如果在水面上投入两块小石子，在两波相互迭加的区域里，可以清楚地看到，有的起伏增加了，有的起伏减弱了，这是因为波峰与波峰或者波峰与波谷相遇的结果。相互加强的现象叫相长干涉(图 6-2a);相互抵消的现象叫相消干涉(图6-2a)。图6-1既具有波动性又具有粒子性，所以光也是以波的形式传播的，不过用眼睛看不到，因 此当频率相

34、等的两列光波相遇也会产生光的干涉现象。光波的相长干涉使亮度提高，光波的相消干涉使亮度减弱。因此就会出现明暗相间的 干涉条纹。为了进一步说明干涉的原因，还要了解下面两个物理概念：某一物质的折射率=光在真空中的传播速度/光在某种物质的传播速度。光程=光所通过的路程 x光所通过的某种物质的折射率。如果两列光波通过路程的长短不一样，或者通过的物质不一样，或者通过的路程和物质都不同，光程也就不同，因此就产生了光程差，同一光源发出的两列光波如果有了光程差， 就会产生光的干涉现象。两列光波的光程差=(n+1/2)月(n为整数)产生相消干涉，干涉图像呈暗条纹。两列光波的光程差=n入时，产生相长干涉，干涉条纹呈

35、亮条纹。光学瓦斯检定器的气室，就是根据同一光源发出的两列光波所通过的物质不同，而产 生光程差的原理设计制造的。2、干涉条纹的应用当瓦斯室内的瓦斯浓度一定时，我们可以看到一组干涉条纹：如果改变瓦斯室里的瓦 斯浓度，折射率发生改变，因此光程也就发生改变， 这样通过空气和瓦斯室的两列光波就发 生了新的光程差，干涉条纹发生移动，报据移动量的大小便可确定瓦斯浓度。3、构造抚顺煤矿安全仪器厂生产的 AQG-1型瓦斯检定器如图6-3所示，它的主要构造如下:(a)31-目镜；2-主调螺旋；3-微调螺旋；4-吸气孔；5-进气孔；6-徽读数观测窗；7-微读数电门；8-光源电门；9-水分吸收管；10-吸气橡皮球；1

36、1-二氧化碳吸收管；12-干电池；13-光源盖；14-目镜盖；15-主调螺旋盖；16-灯泡；17-光栏：18-聚光镜；19-光屏；20-平行平面镜；21-平面玻璃；22-气室；23-反射棱镜；24-折射棱镜；25-物境；26-测微玻璃；27-分划板；28-场镜，29-目镜保护玻璃；30-毛细管图6-3 AQG-1型光学瓦斯检定器4、仪器工作原理如图6-4所示，灯泡1发出的光，经过聚光镜 2射到平面镜3后，分成两束光线，一束 自平面镜a点反射，经右空气室，大三棱镜和左空气室后又回到平面镜上，再经镜底反射到镜面的b点。1-光源；2-聚光镜；3-平面镜；4-气室；5-折光棱镜；6-反射棱镜；7-望远

37、镜观察系统；8-物镜；9-测微玻璃；10-分划板；11-目镜；12-保护玻璃；13-平行玻璃；A-空气室；B-瓦斯室图6-4瓦斯检定器的光学系统另一束在a点折射后进入境底后反射出采，经过沼气室，大三棱镜6,又经过沼气室到干面镜b点与第一束光线一同进入三棱镜 7再经90c反射在物镜8的焦平面上产生了光的 干涉现象，从目镜可以清楚地看到彩色干涉条纹。实验方法：每人可从瓦斯爆炸验室装置内抽取瓦斯，观察浓度，测定两次，求其平均 值填入实验报告中。六、实验步骤(一)瓦斯浓度的测定1、使用前的准备工作(1)对药品进行检查装在仪器内部的吸收管，装有氯化钙或硅胶，起吸收水份的作用，有效的氯化钙成散状颗粒，接近

38、失效时成结块状态，外吸收管内装有Ca(OH)2、吸收CO2, Ca(OH)2和CO2发生化学反应时为放热反应，用嘴吹吸收管会发热，否则失效。(2)对气球、瓦斯通路进行气密检查，先检查吸气球是否漏气，用手捏扁吸气球，另一 手捏紧吸气球上的胶皮管，手松开后，吸气球不膨胀还原，说明吸气球不漏气。检查气体通路是否漏气的方法是，把吸气球接上仪器排气孔把进气口堵住，用手捏扁吸气球，然后松开，如果吸气球不起，说明仪器不漏气，打开进气孔，吸气球即起，说明气路 畅通可以使用。(3)光路系统检查，把电池装入仪器，按下电源按钮由目镜观察干涉条纹是否清晰，若 不清晰可转动目镜筒使分划板的刻度最清晰。干涉条纹不清楚时可

39、调整灯泡位置，再按测微按钮，观察微读数双察窗是否电源接通。(4)用新鲜空气清洗气室， 用井下和测定地点温度相接近的新鲜空气清洗瓦斯室，可防止对好零的干涉条纹移动。(5)干涉条纹的零位调整：第一步按下微读数按钮，旋转测微螺旋，使刻度盘的零位与指示线重合，第二步按下电源开关转动主调螺旋，从目镜中观察，把干涉条纹中最黑的一条与分划板上的零位线对准，旋上护盖，此后护盖严禁打开，以免撞动主调螺旋使零位移动。2、瓦斯浓度测定在测定地点连续捏放吸气球 5-6次，按下光源按钮，从目镜上读出黑线位移后的整读数， 再转动微调螺旋，使该黑线退到与该整读数重合。此时按下微读数按钮，从微调读数观察窗内的读数盘上读出小数

40、位。整数加上小数为瓦斯浓度。3、二氧化碳的测定在只有CO2而无CH4的矿井里，用瓦斯检定器可以直接测出C02的浓度，测定时应把外吸收管去掉，测定方法与测定沼气完全一样，但最后读数应乘以0.955。若被测空气中C02和CH4同时存在时，应进行两次测定，第一次取下外吸收管测出 CH4和CO2的混合浓度。第二次把外吸收管接上测出CH4的浓度，混合浓度减去 CH4浓度再乘以0.955,即为CO2的浓度。(二)瓦斯爆炸的演示将瓦斯送入在瓦斯爆炸演示装置里面，当CH4浓度达到810%时停止送气，然后启动电火花引爆，瓦斯爆炸，有巨大响声并可看到冲破密封纸的火焰。七、实验结果处理略。八、实验注意事项1、干涉条

41、纹不清。一般可旋转目镜筒改变，或者调整灯泡位置。如果干涉条纹仍不清 楚，可能光学玻璃上出现水雾，为此可再加一个水份吸收管吸收水份。2、沼气浓度的读数比实际浓度有明显偏大。其原因有二：一是CO2吸收管中的Ca(OH)2颗粒过大，空气通过时，不能完全吸收CO2所致，二是吸气球到气室之间有漏气现象。3、沼气浓度的读数比实际浓度偏低，其原因可能是：(1)毛细管，气室的橡皮堵头漏气，或者是气室间联接的皮管有漏气，使空气中的气体 不纯，空气室和瓦斯室间的气体折射率差降低。(2)进气口和吸气球漏气和接头不严，以致吸收量不足，吸气时，一部分空气不经吸气管而直接进入瓦斯室，将瓦斯室中的瓦斯冲淡，使读数偏低。(3

42、)零位调整时。空气不新鲜。仪器在使用中出现漏气，应停止使用进行修理。九、预习与思考题无。十、实验报告要求无。实验七离心式风机性能测定实验类型：综合实验学时：2实验要求：必修一、实验目的1、熟悉风机性能测定装置的结构与基本原理。2、掌握利用实验装置测定风机特性的实验方法。3、通过实验得出被测风机的性能( P-Q, Pst-Q, Yin-Q, Ystjn-Q , N-Q曲线)4、通过计算将测得的风机特性换算成无因次参数特性曲线。5、将试验结果换算成指定条件下的风机参数。二、实验内容略。三、仪器设备根据国家关于 GB1236通风机空气动力性能实验方法标准，设计并制造了本试验装置。本试验装置采用进气试

43、验方法，风量采用锥形进口集流器方法测量。装置主要分三部分(见图7-1)。1、进口集流器2、节流网3、整流栅4、风管5、被测风机6、电动机7、测力矩力臂8、测压管9、测压管图7-1实验装置示意图试验风管主要由测试管路，节流网、整流栅等组成。空气流过风管时，利用集流器和风管测出空气流量和进入风机的静压Pesti,整流栅主要是使流入风机的气流均匀。节流网起流量调节作用。在此节流网位置上加铜丝网或均匀地加一些小纸片可以改变进入风机的流量。测功率电机6,用它来测定输入风机的力矩，同时测出电机转速，就可得出输入风机的轴功率。四、所需耗材无。五、实验原理、方法和手段略。六、实验步骤1、将压力计（倾斜管压力计

44、）通过联通管与试验风管的测压力孔相连接，在连接前检 查测压管路有无漏气现象，应保证无漏气。2、电动机启动前，在测力矩力臂上配加祛码，使力臂保持水平。3、装上被测风机，卸下叶轮后，启动测功电机，再加祛码A G使测力矩力臂保持水平，记下空载力矩。4、装上叶轮，接好进风口与试验风管，转动联轴节，检查叶轮是否与进风口有刮碰磨擦现象。5、启动电机，运行10分钟后，在测力臂上加配祛码使力臂保持水平，待工况稳定后记下集流器压力 APn静压Pesti,平衡重量G （全部祛码重量）和转速 no6、在节流网前加铜丝网或小圆纸片，使流量逐渐减小直到零，来改变风机的工况，一般取十个测量工况（包括全开和全闭工况），每一

45、工况稳定后记下读数。7、试验前后分别记录大气压力和温度。注：为节省时间，2、3和4三个步骤，已由指导老师事前准备好了，并给出AG数据。七、实验结果处理1、根据记录的测试数据（按表 1记录），按表2整理计算。2、绘制被测风机的空气动力性能曲线。3、将测得参数换算成无因次量，绘制无因次性能曲线。4、将试验结果换算成指定条件下的风机参数。八、实验注意事项略。九、预习与思考题无。十、实验报告要求无。表1风机性能测定实验记录被测风机型号：制造号:风机尺寸：进口直径 D尸 m； 出口面积 A2=axb=m2；风管直径： Dip=m；集流器直径 dn=m;力臂长L=m；空载平衡重量 AG' =N大气

46、压力 Pa=;大气温度 ta=测试工况进口风管压力 Pest1集流器负压A Pn平衡重里G转速n(mmH 2OPammH 2OPaKgfN(rpm)12345678910实验日期:实验人员:表2 风机测试数据整理计进口面积A1=ttDi / 4=m2；出口面积A2=m2； 风管常数1 /Dip =3集流器直径dn=m；集流器流量系数cn=大气温度tn=C ； 大气压力 Pa=Pa；空载平衡重量G = N序 号名称符号单位计算公式或来由测试工况123456789101进口风管压力Pest,Pa测得值2集流器负压 PnPa测得值3平衡重量 GN测得值4转速nrpm 3测得值5大气密度心kg/mPa

47、 / RTa6进气压力P1PaPa+Pest17进气密度P1Kg/m3P1/ RTa8流量Qm3/min66.643 otnndn v'PaiPn / R9进口动压Pd1PaP1( Q / A1 )2 / 720010进口静压Ps t1PaPest1 干d 1( 0.025 l' / D 1P)11出口动压Pd2PaPd 1( A1/A2 ) 212风机动压PdPaPd 213风机静压PstPa(Pst1)干 d 114风机全压PoPaPst + P d15输入轴功率NshKWnL (G - G' ) / 955016全压内效率n一QP0 / ( 6 104 - Nsh

48、 )17静压内效率“ s t i n一QPs t / ( 6 104 -Nsh )18流量系数J一Q / ( 60式2 Dm p u i m p / 4 )19全压系数q一P0/ ( 1 -u2 i m p )20静压系数Ost一Ps t/ (1 u i m p )21功率系数入一1000 N sh/ (冗 D m p , 1PU i m p/4)32实验八布袋式除尘器性能测定演示实验类型：演示实验学时：2实验要求：必修一、实验目的1、熟悉袋式除尘器的结构及除尘机理。2、掌握袋式除尘器的性能测试方法。二、实验内容略。三、仪器设备布袋式除尘器实验台。四、所需耗材煤尘。五、实验原理、方法和手段袋式

49、除尘器是利用滤布捕集尘粒的一种过滤式除尘装置。以布袋除尘器为代表的表面过滤式除尘器被广泛应用于锅炉烟气除尘及工业排放粉尘的捕集。其捕尘过程分为两个阶段：首先是含尘气流通过清洁滤布，此时起作用的主要是纤维，一般滤布网孔在2050Rm之间，故清洁滤布的过滤效率并不高，其后当捕集的粉尘不断增加，一般部分尘粒嵌入到滤层内部，一部分覆盖在表面形成一层初尘层，在此后的过滤阶段中，含尘气流的净化主要靠初尘层，这时初尘层起着比滤料更重要的作用，使得除尘效率大大提高，从这种意义上讲，袋式除尘器实际上是以尘粒除去尘粒。在正常运行情况下，袋式除尘器具有很高的除尘效率，即使是对微细粉尘，其除尘效率也在95%以上。1、

50、除尘器进口风量Qi = 0.0072 . 2 |Pstj |式中：|Pstj I 锥形集流器进口静压；锥形集流器流量系数，取 0.98;空气密度，取1.2。0.0072进口管路截面积，m2。2、除尘器除口风量Q2 =0.0072v =0.00729：Pd式中：Pd 笛型管测出的平均动压。3、除尘器阻力PP除尘器的阻力是用除尘器前后管道中气流的平均全压差来表示的。为了测点断面取压的正确性，测点设置在管路上的位置与滤尘器是有一定的距离的，因此在测出的两端面全压差后还应减去前后管路及弯头的附加阻力 PW APW。P'-x PW，出Pd J ；：Pv式中：AP 除尘器的阻力，Pa;Pl 除尘器

51、前后测点静压值，由测点测读；：Pd 除尘器前后测点断面动压差;、；：Pw 管段与管件的附加阻力。由于除尘器前后管路断面相等，所以APd=0, £ APW则是管路沿程阻力APf和弯头的局部阻力APj之和。经查表知弯头的局部阻力系数，=0.15,而管路的沿程阻力可用管道的比摩阻与管路的长度乘积计算。:V22:Pj =0.075” j 2由此可得：P = P - Pf - 0.075、2式中：v管路中平均风速，v=Q2/0.075。4、除尘器的效率现场测定时，一般常采用重量浓度法进行测定，按下式计算除尘器效率：=YLZY2 100%Yi式中：Yi除尘器进口处平均含尘浓度，（mg/m3）；Y2除尘器出口处平均含尘浓度，（mg/m3）。测定除尘效率时，必须采用同样的仪器，同时在进、出口采样。由于除尘器效率与粉尘的粒度、比重以及除尘器的运行工况有很大关系，