空氣風壓風速的換算公式

    一、空氣的比容

    單位質量空氣所占有的體積叫空氣的比容，用υ（m3/kg）表示，比容和密度互為倒數，它們是一個狀態參數的兩種表達方式。即：

                                              （2-3）

二、空氣的粘性

任何流體都有粘性。當流體以任*速在管道中流動時，靠近管道中心的流層流速快，靠近管道壁的流層流速慢，相鄰兩流層之間的接觸面上便產生粘性阻力（內摩擦力），以阻止其相對運動，流體具有的這一性質，稱為流體的粘性。根據牛頓內摩擦力定律，流體分層間的內摩擦力為：

                        F =μS                           （2-5）

式中  F ——內摩擦力，N；

 μ——動力粘性系數，Pa·s；

 S——流層之間的接觸面積，m2；

 dv/dy ——垂直于流動方向上的速度梯度，s-1。

由上式可以看出，當流體不流動或分層間無相對運動時，dv/dy =0，則F =0。需要說明的是，不論流體是否流動，流體具有粘性的性質是不變的。

在礦井通風中，除了用動力粘性系數μ表示空氣粘性大小外，還常用運動粘性系數ν（m2/s）來表示，與動力粘性系數的關系為：

                                             （2-6）

式中  ρ——空氣的密度，kg/m3。

流體的粘性隨溫度和壓力的變化而變化。對空氣而言，粘性系數隨溫度的升高而增大，壓力對粘性系數的影響可以忽略。當溫度為20℃，壓力為0.1MPa時，空氣的動力粘性系數μ=1.808×10-5 Pa·s；運動粘性系數ν=1.501×10^-5 m2/s。

三、空氣的壓力（壓強）

    礦井通風中，習慣將壓強稱為空氣的壓力。由于空氣分子的熱運動，分子之間不斷碰撞，同時氣體分子也不斷地和容器壁碰撞，形成了氣體對容器壁的壓力。氣體作用在單位面積上的力稱為空氣的壓力，用P表示。根據物理學的分子運動理論可導出理想氣體作用于容器壁的空氣壓力關系式為：

P ＝                    （2-4）

式中  n ——單位體積內的空氣分子數；

      ——分子平移運動的平均動能。

上式表明，空氣的壓力是單位體積空氣分子不規則熱運動產生的總動能的三分之二轉化為對外做功的機械能。單位體積內的空氣分子數越多，分子熱運動的平均動能越大，空氣壓力越大。

空氣壓力的單位為帕斯卡（Pa），簡稱帕，1 Pa=1N/m2。壓力較大時還有千帕（KPa）、兆帕（MPa），1MPa=103KPa=106 Pa。有的壓力儀器也用百帕（hPa）表示，1hPa=100Pa。其它舊的壓力單位及換算見表2-1所示。

表2-1   壓力單位換算表

注：英制壓力單位采用磅力/英寸2（1bf/in2），11bf/in2=6894.7 Pa。1k Pa=103 Pa；

   1atm=101.325k Pa；1at=98.0665k Pa（千帕）；1bar（巴）=1000mbar（毫巴）

地面空氣壓力習慣稱為大氣壓。由于地球周圍大氣層的厚度高達數千千米，越靠近地表空氣密度越大，空氣分子數越多，分子熱運動的平均動能越大，所以大氣壓力也越大。此外，大氣壓力還與當地的氣候條件有關，即便是同一地區，也會隨季節不同而變化，甚至一晝夜內都有波動。

與礦井通風密切相關的物理參數除了反映氣候條件的溫度、濕度以外，還有密度、比容、壓力、粘性等。

四、空氣的密度

單位體積空氣所具有的質量稱為空氣的密度，用ρ來表示。即：

                                    （2-1）

式中  ρ——空氣的密度，kg/m3；

     M——空氣的質量，m；

     V——空氣的體積，m3。

一般來說，空氣的密度是隨溫度、濕度和壓力的變化而變化的。在標準大氣狀況下（P＝101325Pa，t＝O℃，＝O%），干空氣的密度為1.293 kg/m3。濕空氣密度的計算公式為：

               ρ濕＝0.003484（1－0.378）           （2-2）

式中  P——空氣的壓力，Pa；

      T——熱力學溫度（T＝273+t），K；

      t ——空氣的溫度，℃；

     ——相對濕度，%；     

     P飽——溫度為t（℃）時的飽和水蒸氣壓力（見表1-9），pa。

由上式可見，壓力越大，溫度越低，空氣密度越大。當壓力和溫度一定時，濕空氣的密度總是小于干空氣的密度。

在礦井通風中，由于通風系統內的空氣溫度、濕度、壓力各有不同，空氣的密度也有所變化，但變化范圍有限。在研究空氣流動規律時，要根據具體情況考慮是否忽略這種變化。

    一般將空氣壓力為101325Pa，溫度為20℃，相對濕度為60%的礦井空氣稱為標準礦井空氣，其密度為1.2kg/m3。

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