矿井通风/矿井通风与安全课程实验(共6学时)
实验一 大气参数测定
一、实验目的
1.掌握测定大气压P、空气湿度ψ的方法、测定原理及测试仪表的结构、使用方法; 2.计算湿空气密度ρ;
3.掌握风压测定仪表的构造和使用方法,风流点压力的测定方法;
4.通过实验更好地理解压入式通风和抽出式通风时风流任一点的全压、静压和动压的相互关系,以及风流某一断面上的风速分布。
二、实验原理
1.空气密度计算公式为:
0.378?PsP(1?) 273?tP??0.003484式中:P——空气的压力(绝对大气压),Pa;
t——空气的温度,℃;
Ps——温度t时饱和水蒸气的分压,Pa,(可从教材附录中查得); φ——相对湿度,用小数表示(%)。
ht?P0?Pt2.抽出式 hs?P0?Psht?Pt?P0 压入式 hs?Ps?P0
hv?Pt?Ps?hs?hthv?Pt?Ps?ht?hs三、实验仪器及操作方法
实验用到的仪器设备及器材包括:空盒气压计;水银气压计;JFY-1型矿井通风参数检测仪;干湿球温度计;皮托管;胶皮管;JKTS-Ⅲ型通风实验装置;YYT-2000倾斜式微压计;扇风机管网系统;testo465红外转速仪。 1.大气压测定
测定大气压的仪器是:气压计,常见的气压计一类是水银气压计,一般用于室内测量,精度较高,另一类是空盒气压计,井下测定使用这种仪表。另外,还可用JFY-1型矿井通风参数检测仪测定气压值。 (1)水银气压计
水银气压计有动槽式和定槽式两种。
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动槽式水银气压计(图1a)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,根据托理拆利实验原理,可知玻璃管内水银柱高度就表示了大气压力(毫米汞柱或毫巴)。
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1—气压计标尺;2—玻璃罐封闭端; 1—水银表面;2—指针;3—玻璃罐; 3—温度计;4—玻璃罐开口端 4—螺钉;5—水银池;6—游标旋钮
图1a 定槽式水银气压计 图1b 动槽式水银气压计
测定时,转动底部调节螺丝4,使槽内水银液面正好与象牙指针2触及,然后转动螺丝6,使游标1的下切口与水银顶面相切,有刻度尺和游标1读出大气压的读值(P
读
)。因为刻度尺是金属的,热胀冷缩,所以要进行读值的湿度校正,有温度计5读出
测定的温度,从表1查出温度校正值ΔP温,实际大气压:P0=P读+ΔP温。
定槽式水银气压计(图1b)的下部水银槽是固定不动的,除不必调节槽内液面高低外,其余使用方法与动槽式相同。
表1 黄铜刻度尺换算到0℃时温度校正值
温度 ℃ 10 15 20 25 30
气压计读值(P读)mmHg 740 -1.21 -1.81 -2.41 -3.01 -3.61 750 -1.22 -1.83 -2.44 -3.05 -3.26 2
760 -1.24 -1.86 -2.48 -3.09 -3.71 770 -1.26 -1.89 -2.51 -3.13 -3.75 780 -1.27 -1.91 -2.54 -3.17 -3.80 当实测温度值与表中温度不符时,可用插值法求得温度校正值。 (2)空盒气压计
空盒气压计结构如图2所示,它是由一个波纹状金属真空盒和杠杆转动机构组成。大气压变化时,盒面变形值随之发生变化。变形值经杠杆机构传动并放大,带动盒面指针转动指出大气压值。
1—金属盒;2—弹簧;3—指针
图2 空盒气压计
空盒气压计使用前应当用水银气压计校正。校正时用小螺丝刀拧转盒背面(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,将气压计水平放置,否则会产生误差,仪器完全垂直放置误差可达0.3mmHg,读数前,还应用手指轻轻敲击盒面数下,以消除因摩擦引起的滞后现象,一般应等待数分钟之后读数,读数应根据仪器所附检定证进行刻度、温度和补充校正例如某空盒气压计读数为770mmHg,查得其刻度校正值为ΔP刻=-0.1mmHg,温度校正为ΔP温=-0.03(mmHg/℃×15℃)=-0.45 mmHg,补充校正为+0.6 mmHg,则实际大气压P计算如下:
P=P读+ΔP刻+ΔP温+ΔP补=770-0.1-0.45+0.6=770.05mmHg
(3)JFY-1型矿井通风参数检测仪
JFY-1型矿井通风参数检测仪是一种能同时测定井下绝对压力、相对压差、风速、温度、湿度以及时间的精密便携式矿井通风参数综合监测仪器。适用于煤矿井下,为均压防灭火,科学管理矿井通风以及测定矿井风网压能图提供了有效的测量手段。采用镉镍电池,可连续工作八小时和200次充电。如图3所示。
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图3 JFY-1型矿井通风参数检测仪
测量范围及精度、分辨率如表2所示。
表2 JFY-1型矿井通风参数检测仪测量范围及精度、分辨率
参数 绝对压力 相对压差 温度 湿度 风速 测量范围 800~1200hPa ±400mmH2O -30~40℃ 50%~99%RH 0.4~15m/s 精度 ±1hPa ±1mmH2O ±0.5℃ ±4%RH 0.4~5m/s时≤0.20m/s 5~10m/s时≤0.30m/s 14.5m/s时≤0.40m/s 0.1m/s 测量分辩率 0.1hPa 0.1mmH2O 0.1℃ 1%RH 2.空气相对湿度的测定
煤矿井下空气相对湿度常用手摇湿度计和风扇湿度计测定。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),另一支水银球上包着纱布,叫做湿温度计(又叫湿球)。如图4所示为风扇湿度计。
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1-干球温度玻璃罐;2-湿球温度玻璃罐;3-湿球
图4风扇湿度计
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