通风实验指导书

1、通通 风安全学风安全学实实 验验 指指 导导 书书鹿广利适用专业： 安全工程、采矿工程 山东科技大学资源与环境工程学院2008 年 9 月1前前 言言通风安全学是采矿工程和安全工程专业的必修课程。课程的基本内容包括矿井通风的基本理论、通风动力、通风网络与风量调节、通风系统、通风设计和空气调节等矿井通风基础知识，以及矿井瓦斯、火灾、矿尘、水害等矿山灾害的防治理论和技术。通过该课程学习，要求学生能够熟悉矿井空气的基本知识，熟练掌握矿井通风的基础理论和技术，并能正确应用；掌握瓦斯、矿尘、火灾、水灾等矿井灾害的发生机理，发展规律和防治技术措施；掌握一定的矿山救护基本知识及救护装备的使用方法；了解通风安

2、全管理制度及安全生产方针与法规。通风安全实验是通风安全学的重要教学手段。实验课的目的是通过实际操作和观察使学生深入理解矿井通风的基本理论，掌握矿井通风与安全的主要实验项目操作技能，熟悉通风安全主要仪器仪表装置的构造、原理以及操作使用方法，培养学生动手能力和分析解决实际问题的能力。根据教学需要， 通风安全学主要设置了空气成分及有害气体测定实验、气候条件测定实验、风流点压力测定实验、通风能量方程验证实验、通风阻力测定实验、风机性能鉴定实验、瓦斯分析及爆炸演示实验等实验项目，其中通风阻力测定实验为综合性实验。实验要求实验要求1实验预习实验预习在实验前每位同学都要对本次实验进行认真的准备，充分预习相关

3、知识和实验指导书的内容，并写好预习报告。在预习报告中要写出实验目的、要求，需要用到的仪器设备、物品资料以及简要的实验步骤，形成一个操作提纲。对实验中的安全注意事项及可能出现的现象等做到心中有数。设计性实验要求进入实验室前写出实验方案，并交实验老师审查。2实验操作、记录实验操作、记录实验过程中积极动手，按照实验指导要求认真操作，将实验相关条件、实验中所做的每一步操作以及观察到的现象和所得的实验数据都如实地详细记录下来。实验记录中应有指导教师的签字。3实验结果实验结果2对实验数据进行细致整理，通过计算分析得出实验结果。对于实验中的特殊现象、实验操作的成败及实验的关键点等进行分析解释，并提出自己的看

4、法。4按照指导书的要求编写实验报告。按照指导书的要求编写实验报告。5认真完成实验思考题。认真完成实验思考题。通风安全实验项目与基本内容通风安全实验项目与基本内容序号实验项目内容与要求实验属性1空气成分及有害气体测定测定氧气、CO、H2S、CO2、等气体的浓度；熟悉相关仪器；掌握常见气体的测定方法验证2气候条件测定测定空气的温度、风速、湿度、卡他度等参数；掌握温度、湿度、风速的测定方法和基本要求验证3风流点压力测定测定管道中风流的动压、静压和全压，掌握风流点压力的测定方法，验证风流点压力的相互关系验证4通风阻力测定测定通风巷道的沿程阻力、局部阻力，并计算其风阻值和阻力系数。掌握巷道摩擦阻力、局部

5、阻力、风阻、阻力系数的测定方法综合5风机性能测定测定通风机在不同工况点下运转通风参数、电参数和环境参数，计算绘制出被测通风机的 Q-H、Q-N 和效率曲线；熟悉通风机性能测定的方法、相关仪器的使用、以及数据处理过程验证6瓦斯浓度测定及瓦斯爆演示瓦斯爆炸演示、浓度测定；熟悉瓦斯测定仪表、瓦斯参数的测定方法和要求演示、验证3目目 录录实验一：空气中有害气体测定实验实验一：空气中有害气体测定实验-5实验二：气候条件及风流参数测定实验实验二：气候条件及风流参数测定实验-8实验三：风流的点压力及其相互关系实验实验三：风流的点压力及其相互关系实验-13实验四：通风阻力测定实验实验四：通风阻力测定实验-21

6、实验五：通风机的性能测定实验五：通风机的性能测定-27实验六：瓦斯测定及爆炸实验实验六：瓦斯测定及爆炸实验-314实验一实验一 空气中有害气体浓度测定空气中有害气体浓度测定一、实验目的一、实验目的1.熟悉常用有害气体测定仪器及使用方法； 2.掌握检定管法测空气中有害气体浓度的方法。二、实验内容二、实验内容1. 学习常用有害气体测定仪器结构、原理及使用方法；2. 检定管法测定 CO、CO2、H2S 等有害气体的浓度。三、实验仪器及原理三、实验仪器及原理1 1、检定管、检定管 检定管为装有某种检测用试剂的玻璃管，待测气体通过检定管时与该试剂发生化学反应，并呈现一定的颜色或变色长度，从而测出该气体的

7、浓度。根据变色深浅测定浓度的叫比色法检定管。根据变色长短测定浓度的叫比长法检定管。煤矿常用的有CO、CO2、H2S 和 SO2检定管。本次实验只用比长法检定管测 CO 浓度。 比长法 CO 检定管 比长法 CO 检定管（图 1-1）内装有发烟硫酸及硅胶做载体吸收 I2O5的指示剂，当 CO 与 I2O5接触时，发生如下的反应： 碘与 SO3作用成棕色化合物，它的长度与通过检定管得空气中 CO 浓度成正比。根据棕色化合物的长度由检定管的刻度上可以直接读出 CO 浓度。 1 2 3 4 5 6图 1-1 比长式 CO 检定管1堵塞物2活性碳3硅胶4消除剂5玻璃粉6指示剂 2 2、取样唧筒、取样唧筒

8、 唧筒用采取被测气体试样并将 AQY-50 型 CO 检定器唧筒。它由唧筒活塞 4、吸气口 1、排气口 2 和三通开关组成，活塞杆上有 0-50 毫升的刻度，可以控制取样数量和送气速度。三通开关用以控制气流方向，当开关把手与吸气口平行时，唧筒与吸气H2SO4 I2O5 + 5CO 5CO 2 + I 2 5口连通，它与排气口平行时，则连通排气口。位于两者之间时（450） ，各路都不通。图 1-2 抽气唧筒1-气体入口；2-检定管插孔；3-三通阀阀把；4-活塞柱；5-比色板；6-温度计四、实验方法和步骤四、实验方法和步骤 1、在测定地点将开关把手置于吸气位置，并将唧筒往复推压 2-3 次，以清洗

9、唧筒，然后将活塞杆拉出，气体试样就被抽吸在唧筒内了。再将开关把手置于（450）封闭位置。 2、将检定管两端用小锉刀切断，把进气端插入唧筒的排气口上，再将开关把手置于排气口位置，按照检定管的使用说明书对送气量和送气时间的要求，使气样流过检定管 CO 与指示胶起反应，产生棕色环。 3、读数，由变色环上端指示的数字直接从检定管上读出 CO 浓度（PPM） 。管上刻度所注的数字 1 即代表 0.01%，2 即代表 0.02%，每一格又分为 5 个小格，每个小格相当于 0.002%的浓度。如果气样中 CO 含量超过检定管测量上限，可减少通气量，如通气量为 V mmL，则： 测定结果=检定管（100V）

10、（式中 100 指要求送气量为 100mmL 检定管）如果气样中 CO 含量低于检定管测量下限，可增加通气次数，如果通气次数为 N，则： 测定结果=检定管读数N五、实验报告要求五、实验报告要求 1.实验目的，被检测气体的种类、性质及主要危害；2.实验仪器及原理；3.实验步骤，检监测方法；4.实验结果：实验记录，数据整理计算；65.检测方法评述分析。六、实验注意事项六、实验注意事项 1.检定管应存放在不受日光直接照射的地方，同时温度不能太高，否则试剂可能变质。2.每种检定管都在其盒子上注明试剂的有效时间，超过此时间检定管将失去效用，因此务必在有效期间内全部用完，以免造成浪费。3.比色管禁止受日光

11、照射及防止玻璃破裂，否则很快就会变色而失去作用，不用时应取下放于盒中。4.CO 有剧毒做实验需要特别小心。七、思考题七、思考题 1.检测的一氧化碳（CO）含量较高（0.1%）或较低（0.01）时，由于比色管没有这种含量的着色标准，可采取怎样的方法？2.简述各种气体浓度检测方法的优缺点。3.简述便携仪原理，说明其适用范围及特性。4.影响气体浓度及检测精度的因素有哪些？7实验二实验二 气候条件及风流参数测定实验气候条件及风流参数测定实验一、实验目的一、实验目的1.加深对矿井气候条件的理解；2.掌握测定空气压力、温度、湿度的方法；3.掌握测算空气密度、绝对湿度的方法。二、实验内容二、实验内容1. 学

12、习气压计、湿度计（风扇式湿度计）的原理、构造及使用方法；2. 测定空气压力、温度、湿度；3. 测算空气的绝对湿度、空气的密度。三、实验仪器、原理及使用方法：三、实验仪器、原理及使用方法： 1.1. 大气压测定大气压测定常用的仪表有水银气压计和空盒气压计。（1） 水银气压计常用的水银气压计有动槽式和定槽式两种。动槽式水银气压计的主要部件是一根倒置于可动水银槽内的玻璃管，管的上端水银面上是真空的，槽内液面则通向大气，所以玻璃管内水银柱高度就表示了大气压力（毫米汞柱或毫巴） 。测定时，转动底部调节螺丝 7，使槽内水银液面正好与象牙指针 13 触及，然后转动螺丝 4，使游标 5 的下切口与水银顶面相切

13、，由刻度尺和游标读出大气压的读值（P） ，因为刻度是金属的，热胀冷缩，所以要进行读值的温度校正，由温度计 14 读出测定的温度，从表 21 查出温度校正值P，则实际的大气压：P0=P +P定槽式水银气压计的下部水银槽是固定不动的，除不必调节槽内液面高低外，其余使用方法同上。表 2-1 黄铜刻度尺换算到 0时的温度校正值大气压计数值（P）mmHg温度74075076077078010-1.21-1.22-1.24-1.26-1.2715-1.81-1.83-1.86-1.89-1.9120-2.41-2.44-2.48-2.51-2.5425-3.01-3.05-3.09-3.13-3.1730

14、-3.61-3.66-3.71-3.75-3.808（2） 空盒气压计空盒气压计由一个波纹状金属真空盒和一套杠杆机构组成。大气压变化时盒面变形值经杠杆机构放大，带动盒面指针转动指出大气压值。空盒气压计使用前应用水银气压计校正，校正时用小螺丝刀微微拧转盒背面（或侧面）的调节螺丝，使指针所示气压值与水银气压计一致。测定时，将其水平放置，用手指轻轻敲击盒面数次，消除指针的蠕动现象，等待数分钟后再读值，读值应根据仪器所附检定证进行刻度和温度的补充校正。例如，某空盒气压计读值为 770mmHg，查取它的刻度校正值为-0.1 mmHg，温度校正为-0.03（mmHg /15）=-0.45 mmHg，补充校

15、正为+0.6 mmHg，则实际大气压为 770-0.1-0.45+0.6=770.05 mmHg。（3） 数字气压计仪器由气压探头、面板、电源和机壳、机箱等组成，其工作原理框图如图。图 2-1 数字气压计工作原理图其中气压感受装置是由真空波纹管和弹性元件构成，气压探头感受的气压及其变化量经机电转换、放大和调节，最终以数字显示出来。采用可充电电源供电。 仪器使用方法：1、打开总开关，按下“电压”按键，显示可正常工作，否则应充电。2、绝对压力测定，进入测点，按下面板上的“绝对”压力键，可进行读数。3、压差测量：首先在测段始点按 2 所述方法测定当地大气压值；然后按下“相对”键，再按 “调基”电位器

16、，使显示数字为零。将仪器移至测段终点，其显示值为测段的压差。9 2.2.空气相对湿度测定空气相对湿度测定如图 2-3 风扇湿度计，它们都由两支水银温度计组成，其中，一支为干温度计（又叫干球） ，另一支的水银球上包着纱布，叫湿温度计（又叫湿球） 。测定前将湿球上的纱布用清水润湿。用风扇湿度计测定时，用小风扇罩上的锁匙将发条上紧，风扇转动，使空气以一定速度（1.73.0m/s）流经干、湿温度计的水银球周围，12 分钟，两支温度计示数稳定即可读取。根据干、湿温度计的读数之差和干温度计的读数，从表中查出空气的相对湿度。图 2-3 干湿温度计图 2-2 气压计103 3、空气密度测算、空气密度测算 0.

17、3780.00348(1)PPPT饱 式中空气的密度，Kg/m3； P 空气的绝对压力，Pa； T空气的绝对温度，即 T=273+t； t空气的干温度，度（0c） ； 空气的相对湿度，%； P 饱空气的饱和水蒸气压力，Pa。从公式中看出，为测定空气的密度，必须测定空气的绝对压力、温度、相对湿度，饱和水蒸气压力从表中查出。 4、空气绝对湿度测算、空气绝对湿度测算vsat-绝对湿度，kg/m3；v-相对湿度， （%） ；-饱和湿度,kg/m3。sat四、实验步骤：四、实验步骤：1用数字气压计气压计测定大气压。2用风扇湿度计测空气的相对湿度。 3计算空气的密度和绝对湿度。五、实验报告要求五、实验报告

18、要求 1.实验目的；2.测定内容；3.测定方法、仪器及原理；4.实验结果：实验记录，数据计算、整理；5.气候参数变化分析。实验记录及数据整理可参考表2-2。11表 2-2 气候参数测定六、实验注意事项六、实验注意事项 1实验前需认真检查准备仪器，确保确保仪器完好，电量充足，对于气压计还应进行认真校对； 2仪器连接时必须仔细认真，集中精力，以免受伤或损坏仪器；3使用干湿温度计时，要离开人体一定距离，减少人体温度干扰。七、思考题七、思考题1.分析空气压力密度的影响因素及变化规律。2. 评述气候条件的测定方法。观 测 项 目计 算 项 目测量地点干温度湿温度绝对压力Pa干湿温度计读数之差饱和水蒸气压

19、 Pa饱和湿度kg/m3绝对湿度kg/m3相对湿度%空气密度Kg/m312实验三实验三 风流点压力实验风流点压力实验一、实验目的一、实验目的 1.熟悉风流压力测定仪器及使用方法；2.掌握风流点压力的测定方法；3.加深认识在不同通风方式下风流的压力状态，理解风流点压力及相互关系。 二、实验内容二、实验内容1.测定风流的静压、动压和全压，观察风流的压力状态；2.验证不同通风方式下，全压、静压和动压之间的相互关系。三、实验仪器、设备三、实验仪器、设备 矿井通风综合实验装置、皮托管、数字气压计、U 型压差计、单管倾斜压差计、皮管、三通等。1矿井通风综合实验装置如图 3-1图 3-1 矿井通风综合实验装

20、置矿井通风系统综合实验装置是对矿井通风系统的真实模拟，是矿井通风安全的综合性实验平台。该装置主要由井巷系统、通风动力和风流监控装置等组成，通风井巷系统包括进风井、井底车场、石门、大巷、运输上山、轨道上山、回风上山、综采工作面普采工作面及其进回风巷、掘进工作面、总回风巷、回风井等，实验巷道总长度达 100 余米，能够反映不同断面形状和不同支护形式的井巷实验条件；通风动力采用两套矿用对旋式通风机，可以实现抽出式、压入式及混合式通风。KW25 . 5132皮托管如图 3-2皮托管是传递风流压力的仪器，由内外两根细金属管组成，内管前端中心有孔与标有“+”号的管脚相同。外管前端封闭，在其管壁开有 46

21、个小孔与标有“-”号的管脚相同，测定时使管嘴与风流平行，中心孔正对风流传递测点风流的绝对全压（绝对静压与动压之和） ，而管壁上的小孔则只传递测点的绝对静压。3 U 型压差计U 型压差计由一根弯成 U 型的玻璃管 1（其中装如蒸馏水或酒精） ，刻度尺 2 和支撑板组成，测定时，用胶皮管将风流压力接引（传递）到玻璃管内，垂直 U 型管的两液面差乘以工作液（U 形管内所装液体）的比重，即为测定的压差 h（mmH2O） ，如为倾斜 U 形压差计，它的压差为：HLsin mmH2O式中：LU 形管内的液面长度差（mm） ；U 形管的倾角度；图 3-2 皮托管图 3-3 U 型压差计14工作液比重。4单管

22、倾斜压差计 单管倾斜压差计工作原理：单管倾斜压差计工作原理：如右图所示，单管倾斜压差计是由一个具有大断面的容器A（面积为 F1）与一个小断面的倾斜管 B（面积为 F2）互相连通，并在其中装有适量酒精的仪器。若在 P1 与 P2 压差作用下，A 容器内的液面下降了，具有倾斜度 的管子 B 内的液体在垂直方向升高了一个高度 Z2，这时仪器内液面的高差为：Z=Z1+Z2由于 A 容器液体下降的体积与 B 管液体上升的体积相等，即：Z1F1=LF2 则 Z1=LF2/F1由 Z2=Lsin把 Z1与 Z2代入上式，得： Z=Z1+Z2=L（sin+F2/F1）故用此压差计测得 P1与 P2之压差 h

23、为： h=Z=L(sin+F2/F1)式中： 酒精的比重；令： K=(sin+F2/F1)则： h=KL mmH2O式中： K仪器的校正系数； L倾斜管上的读数，mm。单管倾斜压差计结构：单管倾斜压差计结构：图 3-5 为倾斜微压计的结构图，在三角形的底座 1 上装设容器 10 与带刻度的玻璃 8，并用胶皮管将其连通。容器 2 的顶盖上有注液孔螺丝 4，三通旋塞 6 及调零螺丝 5，仪器的底座上有水准泡 2 和调平螺丝 9。玻璃管 8 的倾角可借弧形板 3 与销钉来调节。为了读数准确，玻璃管 8 上装有活动游标 7。零位调整图 3-4 单管倾斜压差计原理图15螺丝下部是一个浸入液体的圆拄体，若

24、转动螺丝就可改变圆柱体浸入液体的深度。三通旋塞如图所示（图 3-5 下） ，当反时针方向转动塞柄 6 至极限位置时，玻璃管 3 与容器 2 连通，并经三通旋塞孔与大气相通，而标有“+” 、 “-”两管接头则被隔断，此时为调整零位位置（如图 3-5 下 a） ；当顺时针方向转动其旋钮至极限位置时，管接头“+”端与容器 2 相通，标有“-”管接头借胶皮管通向玻璃管液面，此时三通旋塞孔与大气的通路则被隔断，此即为测压位置（如图 3-5 下 b） 。仪器的使用：仪器的使用：（1） 注入酒精：将调整螺丝 5 置于中间位置，拧开注液孔螺丝 4，把配置好的酒精（比重 0.81）漫漫注入容器 2 内，直到玻璃

25、内酒精液面在“0”附近为止。（2） 调平仪器：将玻璃管按所测压力大小固定到合适位置，用调平螺丝 9 将仪器调平，转动三通旋塞柄 6 至“调零”位置，玻璃管液面如不在“0”刻度上，则调整零位调整螺丝 5 使液面恰好位于“0”刻度上。（3） 测压：将高压接到仪器的“+”接头上，将低压接到仪器的“-”接头上，图 3-5 倾斜压差计16然后转动三通旋塞柄到“测压”位置，管内液面上升，待液面稳定后，即可读数，记作 L，将其乘以玻璃管所在位置的校正系数 K，即为测得的压差。四、实验原理四、实验原理 风流点压力指的是通风系统中任意点风流的全压、静压和动压。风流中任一点的动压、绝对静压和绝对全压的关系为：hv

26、=Pt-Ps 动压、相对静压和相对全压三者之间的关系为：ht = hs + hv 。 1、压入式通风（正压通风）、压入式通风（正压通风）：风流中任一点的相对全压恒为正。 Pt 、 Ps Po hs 0，ht 0 ，ht hs ht = hs + hv 压入式通风的实质是通风机增加了管道内风流的能量，使风流能够流出管道。 2 抽出式通风（负压通风）：抽出式通风（负压通风）：风流中任一点的相对全压恒为负。 Pt 、P Po ht 0 ，ht hs ，则 |ht| |hs | |ht | = |hs| hv 抽出式通风的实质是通风机降低了管道内风流的能量，使外部空气可以流入。17五、实验步骤五、实验

27、步骤 1、用气压计测定绝对压力 Pt, Ps、用压差计测定动压 hv，连接形式如图 3-7、3-8。用皮托管接两台气压计和一台倾斜微压计，一台气压计感受风流绝对全压，另一台感受绝对静压；倾斜微压计接收动压。 2、用压差计测定的相对压力及动压 ht、hs、hv图 3-8 抽出式通风图 3-7 压入式通风图图 3-6 风流点压力关系图18选择巷道适当位置安装皮托管和压差计，风机分别作抽出式和压入式通风，连接形式如下图 1 号、2 号和 3 号 U 形水柱计，分别测出相对全压、动压和相对静压图六、实验报告要求六、实验报告要求 1. 实验目的2. 主要实验仪器3. 实验内容及原理4. 实验方法、步骤5

28、. 实验结果（实验记录，数据计算、整理）：1）气压计与压差计结合测定风流点压力，验证其相互关系（参考表 3-1）2）用压差计测定风流点压力并验证点压力关系（参考表 3-2）3）根据测定计算结果画出风流点压力关系图和水柱计液面关系图6.实验结果分析。表 3-1图 3-9 压入式通风图图 3-10 抽出式通风图19表 3-2七、实验注意事项七、实验注意事项 1实验前需认真检查准备仪器，确保确保仪器完好，电量充足，对于气压计还应进行认真校对； 2 仪器连接时必须仔细认真，集中精力，以免受伤或损坏仪器；3必须等风机运行稳定后才可读数记录。八、思考题八、思考题 观 测 项 目计 算 项 目通风方式测定次

29、序大气压Po（Pa)绝对静压Ps（Pa)绝对全压Pt（Pa)动压hv（Pa)Ps-PoPt-PoPt-Ps误差抽出式压入式观 测 项 目计 算 项 目误差通风方式测定次序大气压Po（Pa)相对静压hs（Pa)相对全压ht（Pa)动压hv（Pa)ht-hs绝对（Pa）相对（%）抽出式压入式要求相对误差不大于 5%201、影响风流点压力测定准确的因素有哪些？2、根据实验结果分析说明不同通风方式下风流的压力状态以及在工程应用中应该注意的问题。 21实验四实验四 通风阻力测定实验通风阻力测定实验一、实验目的一、实验目的1熟悉通风测定仪器仪表，掌握相关通风参数的测定方法；2了解矿井通风阻力测定路线的选择

30、、测点布置等；3掌握通风阻力测定方法及多种通风参数的综合测定技能；4加深理解能量方程、连续方程、阻力定律在通风中的应用。二、实验内容二、实验内容 1选择通风阻力的测定方案（测定路线、测点布置及测定方法） ；2测定巷道的风速、风流密度、压力、断面参数、巷道长度、高差等；3测算各风道段的通风阻力、风阻以及阻力系数。三、实验仪器、设备三、实验仪器、设备 矿井通风综合实验装置，皮托管，U 型压差计，倾斜压差计，皮管，三通，气压计，干湿温度计，皮尺，手表等。四、实验原理四、实验原理1井巷通风阻力及井巷风阻井巷通风阻力（包括摩擦阻力、局部阻力）反映的是单位体积流体在巷道中流动的能量损失，用能量方程来计算：

31、 式中 井巷通风阻力，Pa,rhP1、P2巷道始末两断面的静压，Pa； 、巷道始末两断面的空气密度，kg/m3；12V1、V2巷道始末两断面的平均风速，m/s； Z1、Z2巷道始末两断面中心到基准面高度，m。井巷风阻主要是反映井巷壁面条件、几何参数及断面变化的通风特性参数。根据通风阻力定律可以测算其值，即：22121122112211Pvvgzgz22rmmhP2rhRQ222hrRQ2摩擦阻力、摩擦风阻及摩擦阻力系数：当风流沿断面均一的直线巷道流动时，通风阻力只有摩擦阻力。此时： 2QrffhhR式中管道力，Pa；hfRf管道的摩擦风阻，kg/m7；Q管道中流过的风量，m3/s； L管道的长

32、度，m； U管道的周长，m； S管道的断面积，m2； 管道的摩擦阻力系数，kg/m3。通过上述公式可以测定计算典型巷道的摩擦风阻 Rf和摩擦阻力系数。一般，应该换算成标准空气密度下（kg/m3）的摩擦阻力系数；2 . 1001.2式中：测定时的空气密度，kg/m3。2局部阻力、局部风阻及局部阻力系数局部阻力是由于巷道转弯或断面变化等在局部地点产生的通风阻力。例如，图 4-1 巷道转弯局部阻力。rflhhhlrfhhh 23lrLUhhQS3LUSRf图 4-123式中：AB 段通风阻力，Pa；rhAB 段摩擦阻力，Pa；fhAB 段局部阻力，Pa；测定的。rhAB 段风道摩擦阻力系数，kg /

33、m3；AB 段长度，m。L由 可以测算局部阻力系数：212lhV 22lhV3矿井通风阻力测定：选择一条由进风井到回风井的通风路线，可以实现对全矿井通风阻力的测定。通风路线的通风阻力为该通风路线上各巷道段的通风阻力之和：RriHh四、实验方法、步骤四、实验方法、步骤图 4-2 通风阻力测定实验布置24根据风流静压力的测定方法不同可以分为气压计法和压差计法1气压计法A、逐点测定法：适用于测点较多的情况。测定方法是用一台气压计逐点测定各个测点风流的静压值，同时测算各测点的风速、断面积、测点的标高和风流的密度。另外需设一固定基点，用气压计监测测定过程中大气压的变化。按下式计算各段的通风阻力：式中：B

34、1为测始点静压 P1时，基点气压计的读数，Pa；B2为测始点静压 P2时，基点气压计的读数，Pa； 其余符号的意义同前。 B、同时测定法：每段巷道用两台气压计同时测定其始点和末点的静压。另外仍需测算各测点的风速、断面积、测点的标高和风流的密度。按下式计算各段的通风阻力：式中：B01 B02为初始时两台气压计的读数，Pa；2压差计法用胶皮管和压差计连接直接测定巷道段的静压差。另外还需测算测点的平均风速、断面积及风流的密度。按下式计算测段的通风阻力：式中：测段巷道的压差计读数，Pa；h其余符号的意义同前。五、实验报告要求五、实验报告要求 1实验的目的、意义；2实验方案：测定内容、测定路线及测点布置

35、；3测定方法选择、实验原理及主要仪器准备；4实验步骤过程；2212112211222111Pvvgzgz()22rmmhPBB221211221122020111Pvvgzgz()22rmmhPBB22112211vv22rhh 255实验数据整理；6实验结果分析。需要根据不同测定内容、方法整理实验报告。例如采用逐点法测定通风阻力，测定 数据的整理可采用表4-1、表4-2 的形式， （仅作参考） 。 六、实验注意事项六、实验注意事项 1测点布置在风流稳定、缓变流的地点；2在风流分叉、汇合及局部阻力大的地点，应设测点，测点与风流变化点之间应有一定的距离；3测定前必须认真检查仪器，保证电量充足，精

36、度符合要求。并准备记录表格及相应的图纸；4必须等风机运行稳定后进行正式实验；5测定期间尽量减少各种干扰。七、思考题七、思考题 1通风阻力测定的方法有哪些？并进行分析比较。2影响通风阻力测定精度的因素有哪些？如何减小通风阻力测定误差？26表 4-1 测定路线： 通风阻力测定记录表通风阻力测定记录表 时间： 年 月 日 测定组： 断面尺寸温度压力高宽面积干球温度湿球温度差压读数绝对压力基点压力测点编号测点位置断面 形状支护形式测点标高(m)mmm2测点风速m/smmH2OHpammH2O备注表 4-2 通风阻力计算结果表通风阻力计算结果表测段巷道名称巷道断面形状支护 形式长度 m断面积m2 风量

37、m3/s静压差 Pa位压差 Pa 动压差Pa通风阻力 Pa 风阻 Kg/m7阻力系数Kg/m3备注27实验五：实验五： 通风机的性能测定通风机的性能测定一、实验目的一、实验目的 掌握通风机特性测定方法；加深理解通风机的风量、风压、功率与效率的变化关系。二、实验内容二、实验内容1.测定通风机在不同工况点下运转通风参数、电参数和环境参数；2.计算绘制出被测通风机工作特性曲线：Q-H、Q-N 和 -Q 曲线；3.学习相关仪器的使用、以及数据处理过程三、实验仪器、设备三、实验仪器、设备矿用通风机、矿井通风综合实验装置、调节闸门、皮托管、U 形压差计、单管压差计、电度表(或功率表、或电压表、电流表与功率

38、因数表)、秒表、气压计、湿度计、皮管、皮尺等。四、实验方法、原理四、实验方法、原理 实验按图 5-1 所示布置，用调节闸门由全开到全闭调节风机工况 79 点，测算每一工况时的通风机的风量、风压、效率及风机的轴功率，并绘制通风机的工作特性曲线。图 5-1 通风机特性测定布置图-为测压断面； -为测风断面；-为工况调节断面（1）通风机风量测定用动压法测断面的平均风速 Vm，按下式计算风量 Q： m3/s mIIQVS281212(.)mnnVhvhvhv 112(.)nnvvv式中:n测点数；断面的风速，m/s；mV 断面的面积，m2；IIS测定时的空气密度，kg/m3；断面的动压，Pa。vh（2

39、）通风机风压测定tsVHHHssIVIHhh式中：风机的全风压，Pa；tH风机的静风压，Pa；sH，风机出口，风筒 I 断面的平均动压，Pa；VHVIhI 断面的相对静压，Pa。sIh由上式可知，只要测得 I 断面的相对静压和动压即可算出扇风机的静压。sH（4） 通风机轴功率测定为测出风机的输入功率，需要测出电动机的输入功率及其效率。电动机的输入功率可用功率表直接测出，再乘以电动机效率即为风机的输入功率。电动机在各种工作点时的效率，可根据制造厂家给的特征曲线选取。当采用电流表、电压表及功率因数表来测量时，风机的输入功率为： 3UIcosN1000 f iet r式中： Nfi通风机轴功率（即输

40、入功率） ，Kw；U电压表测出的线电压，伏特； I电流表测出的线电流，安培； 功率因数；cos29 电动机效率，%；e 传动效率，直接传动 取 1.0 。t r（4）通风机效率计算通风机静压效率100%1000ssfiQHN（5）空气密度测定用气压计测大气压，用湿度计测湿度，计算空气密度。（6）绘制通风机特性曲线以风机的风量为横坐标，通风机的静压、功率、效率为纵坐标，分别绘制 QHs、QNfi、Qs的关系曲线。（实际测出的风量、风压、功率和效率，应换算为固定的平均转数为和空气密度为1.2kg/m3时的数值。 ）五、实验步骤五、实验步骤 1选择确定测定方案，准备仪器设备及记录表格；2通风机的工况

41、点的调节。可采用电动风门或手动调节；3在风机的入风口用测量动压得方法来测风机的风量；4在风机的吸风口（抽出式）测风机的静压；5测定电参数及大气参数；6上述各个数据应该每调节一次风机工况测出一组平均值，每值一般都要读三回数取其平均。调节风量的次数以 8 次左右为宜；7实验数据整理计算并绘制通风机特性曲线。六、实验报告要求六、实验报告要求1测定的目的、意义；2实验方案或测定布置图； 3实验原理及仪器准备；4实验数据计算、整理；5通风机特性曲线的绘制。七、实验注意事项七、实验注意事项 1实验前要熟悉设备规格、性能和布置情况，掌握有关仪表的使用和安装方法，明确各个参数的测定目的和测定方法。302对于设

42、备的启动和停止要注意：对于离心式风机全闭启动；对于轴流式风机要全开启动。3调节风机的工作点时。对于离心式风机应使风量由零逐渐增至最大，对于轴流式风机应使风量由最大逐渐减至零。每调节一次风量的幅度，在性能曲线的直线段要大，曲线段要小。4在实验过程中要经常注意检查各种仪表。保证在额定值内工作。当每调一次风量，达到正常工作时，方可记录各种数据。待各种数据测好后，方可进行下一次调风。另外，要注视设备的运转情况，如发现有噪音或轴承温度过高，应立即停止运转。 表 5-1 风机性能基础参数 测定日期： 断面动压分布大气参数工况调节断面相对静压（Pa)hv1hv2hv3hv4hv5平均风速电机功率 kw大气压

43、 Pa干温湿温断面直径（m）12345678表 5-2 风机测定计算表 风机风量（m3/s)风机风压（Pa)工况点风速断面积风量断面静压 Pa断面动压 Pa风机静压 Pa风机输出功率Kw轴功率 Kw风机效率%1234567831实验六实验六 瓦斯浓度测定及爆炸演示实验瓦斯浓度测定及爆炸演示实验一、实验目的一、实验目的1熟悉瓦斯检定器的构造、原理及使用方法；2掌握瓦斯（CH4）和二氧化碳（CO2）的浓度；3通过瓦斯爆炸演示，认识瓦斯的爆炸特性及瓦斯爆炸的条件。二、实验内容二、实验内容 1学习瓦斯检定器结构、原理及使用方法；2、测定瓦斯（CH4）和二氧化碳（CO2）的浓度；3、瓦斯爆炸演示。三、实

44、验仪器、设备三、实验仪器、设备 1光学瓦斯检定器、瓦斯检测便携仪；2瓦斯爆炸实验装置；3瓦斯罐（气源） 。四、实验原理四、实验原理 1.光学瓦斯检定器煤矿井下普遍使用 AQG-1 型光干涉式瓦斯检定器测 CH4和 CO2的浓度，它的外形和内部构造见图 6-1。图 6-1 AQG-1 型光学瓦斯检定器a)外形，(b)剖面32光学瓦斯检定器的构成为：1-目镜，2-主调螺旋，3-微调螺旋，4-吸气孔，5-进气孔，6-微读数观察孔，7-微读数电门，8-光源电门，9-水分吸收管，10-吸气橡皮球，11-二氧化碳吸收管，12-干电池，13-光源盖，14-目镜盖，15-主调螺旋盖，16-灯泡，17-光栅，1

45、8-聚光镜，19-光屏，20-平行平面镜，21-平面玻璃，22 一气室，23-反光棱镜，24-折射棱镜，25-物镜，26-测微玻璃，27-分划板，28-场镜，29-目镜保护玻璃，30-毛细管。检定器根据光干涉原理制成，它的关学原理如图 6-2 所示。灯泡 1 发出的一束白光，经光栅 2 和透镜 3 变成一束平行光射到平行平面镜 4 后，分成两束光线。其中一束自平面镜的 a 点反射，经右空气室，大三棱镜和左空气室回到平行平面镜，再经镜底反射镜面的 b 点，另一束在 a 点折射进入镜底后反射出来，往返经过瓦斯室也回到平面镜，于b 点反射后与第一束光一同进入三棱镜 6 再经 90 度反射进入望远镜。

46、这两束光由于光程差（光程为光线通过的路程和所遇过的介质的折射率的乘积） ，在透镜 7 的焦点平面上产生白色光特有的干涉条纹（通常称“光谱” ） ，条纹中有两条黑纹和若干条彩纹。光通过气体介质的折射率与气体密度有关，如果以空气和瓦斯室都充满新鲜空气时干涉条纹的位置为基准（即为零点） ，当含 CH4的空气进入瓦斯室时由于气体密度的变化，光程也随之发生变化，于是干涉条件产生位移，位移量的大小与 CH4浓度的高低成线性关系。所以根据干涉条纹中任一条纹（通常为黑色条纹）的移动距离的大小，就能直接测出空气中的 CH4浓度。33图 62检定器的光学系统1光源2光栅3聚光镜4平行平面镜5大三棱镜6三棱镜7物镜8测微玻璃 9分划板