矿山通风安全仿真实验系统本科实验指导书lzl注范本

1、矿山通风安全仿真 实验系统本科实验 指导书lzl注新版本科实验实验一风流点压力和平均风速的测定实验二 摩擦阻力系数和局部阻力系数测定实验三掘进通风技术测定实验四 矿井安全监控系统的组装与测试实验类型：设计实验学时：2实验要求：必修实验房间：能源111一、实验目的1、 验证喝h静h速，p全p静p速，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1所示）2、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 &h静h速压入式h全h静h速就绝对压力而言:%= P静P速注：压入式通风：hPl Pa ,二13.6h静?静=Paa 13.6P -虹广速_13.6抽出式通风：hPFa13.6%P、由=速 -

2、定点法测风图2（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2）。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:K取S式中S测风站的断面积，m2;0.4测风员阻挡风流的面积，m2。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。1、U形水柱计：U形水柱计如图3所示，它 是由一根内径相同的玻璃管弯成 U型水柱。并在 其中装入蒸馆水，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4)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

3、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（一般为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，叶轮经过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：vm真实风速，m/s或m/min ;v表风表读数或称为表速，m/s或m/min （或格/52020年4月19日秒、格/分）；a、b风表校正系数。上述方程代表的

4、直线成为风表校正曲线，每块风表都要经过 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，而且又 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，米2。七、实验结果处理略。八、实验注意事项1、风表的测量

5、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 倾斜巷道中测风时特别要注意；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，要等其经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机的工作方法？十、实验报告要求无。实验二 摩擦阻力系数和局部阻力系数测定实验类型：设计实验学时：2实验要求：必修实验房间：能源111一、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a的测定矿井通风与安全）第

6、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：.L U 2h=3QS（1）式中：h摩 摩擦阻力， mmH2o；摩擦阻力系数，kg?s2/m4；L风道长度，m;S风道断面积，m2；Q经过风道的风量，m3/s。由1式可知，若要测出某段风道的摩擦阻力系数缶只要测出这段风道的摩擦阻力(h摩)和经过的风量(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OCo(1) h摩的测定根据风流的能量方程可知:Z22V222g2_ D TVi1-2 R Z1 11l22g本次实验风道水平布置位压差为零(5-2)式改为:22V1V2h 摩1- 2 R 1 l2 2 R2g2g22DV1V2r2 12g2g测定布置时，在管道上选取两测点2(3)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1、h速2和h静i2,代入5 -2式即可求出h摩1-2。空气重率，由下式求出：P 0.461T式中：p空气密度(kg/m3)；P大气压，毫米汞柱；T绝对温度，(273+t C )风量取1和2两点的平均风量:Q均 *Q21|2gh速 1

7、临2gh速2 k?S1 S22邛 P (两点断面积S、S2和动压校正系数 临和k2,已给)风阻R的求算:(3)等积孔A的计算:.0.38A .R(m2)(4) 摩擦阻力系数a的计算:换算到标准状态下的 a值:_ 1.2标测测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2V二 P 、,29 毫米水柱1点距拐弯处4- 6倍的管道直径，2点距拐弯处12 - 14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、3两点的通风阻力h 阻 13。h阻1 3= h阻13+ h局弯(5)因此h局弯=h阻1 - 3 h阻1一 3(6)h = h摩厂|= P2- P3:h摩 1- 3L1- 3L 3又W 3L2 3h 阻 1-3= (Pl-P3)+ (Zl 何一Z3 p3)+ (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，因此卜局=p- P3 -旦匕 4 3L2- 3(P1-P2)、(P2-P3)分别由U形水柱计测出,2gh

8、局一贤 一L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。实验三掘进通风技术测定实验类型：设计实验学时：2实验要求：必修实验房间：能源111一、实验目的1、掌握测定局部通风机性能的布置方式和方法。2、学习并掌握用皮托管测定局部通风机供风量、有效风量率、漏风率、风筒百米风阻等参数。二、实验内容略。三、仪器设备局部通风机一台、胶皮风筒l00M(dP=600MM)、皮托管、U形水柱计、空盒气压计、风扇式干湿温度计、皮尺、胶皮管。四、所需耗材无。五、实验原理、方法和手段略。六、实验步骤1、局部通风机性能测定局部通风机性能测定的目的是为了了解局部通风机运转是否合理以及运转时的工况，描述风机的整个特性，主要是测出风量与风压的关系，风量与功率的关系、风量与效率的关系即Q h、Q-N、Q- n三条曲线。通风机个体特性曲线能全面反映每台风机的性能和特点。这是选好用好风机必不可少的基础资料。对于局部通风机扇一般测出 Q-h曲线就可满足要求，根据本实验室的 条件，只作Q h曲线。其操作步骤为：(1)将皮托管放置管道中心并正对风流，用胶皮管将两台水柱 计联接，一台测 A点连压，一台测 A点静压(注：A点的动压校正 系数为0.873)。(2) 将闸门3和4放下，打开闸门1和2。(3)启动风机，利用闸门5调节，从全开到全闭调节风机工况8-10次。每调一次记录一次h速中、h静然后换算出风机的风量Q和风压h,其计算式如下:压入式通风:h扇全=h静+ h速均=h静+ h速中k。扇=v均S式中：k动压校正系数;D管道直径，米。(4)测定空气密度 p空气密度测定，分别用空盒气压计、风扇式干湿温度计测量 风流的绝对压力、干球温度和湿球湿度，然后按下式计算：PPsat0.4651 0.378 里TP式中：P

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