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实验指导书(通风安全学)
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内容提示：。河南理工大学万方科技学院 安全与工程专业实验指导书。 。《矿井通风》。 。樊小利、张学博 编写。 。二〇〇九年九月。 。
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&& 实验2 矿井大气压力测定（压差计使用，空气压力、管内外压差、动压的测定）
矿井大气压力测定（压差计使用，空气压力、管内外压差、动压的测定）
空气压力的测定
2.1.1实验目的
熟悉并掌握空气压力的一般测定方法。
2.1.2实验要求
掌握使用水银气压计、空盒气压计和数字气压计测定空气压力的原理、步骤和方法。
2.1.3实验仪器与设备
水银气压计、空盒气压计、数字气压计、气温表。
2.1.4实验原理
①水银气压计。如第一章的相关图示，玻璃管的一端封闭，装满水银后，倒插入水银槽内，水银柱的高度就是所测的大气压，以Pa或mmHg表示。
②空盒气压计。一个弹性金属薄片的空盒被抽成半真空状态，当大气压力变化时，则空盒变形。通过联动机构，指针在刻度盘上即显示出大气压力。
③数字气压计。以BJ-1型矿用精密数字气压计为例，该仪器是一种便携式本质安全型气压计。它既可测定矿井的绝对压力，也可测定相对压力或压差。测量标高范围为-1500～2500 m，量程为基准气压P0±200h Pa，相对压力或压差为±200 Pa（可扩量程±3000 Pa），绝对压力分辨率为10 Pa，相对压力分辨率为0.98 Pa。
仪器由气压探头组件、面板组件、电源和机壳、机箱等组成。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。面板组件包括信号调节、面板表等。
2.1.5实验步骤
（1）水银气压计。先旋转水银杯下的调节螺丝，使水银杯内的水银面与象牙针尖恰好接触。再调整游标尺下的螺钉，使游标尺的零点与玻璃管内水银柱的凸面相齐，即可读出气压值。最后再根据温度进行校正。
水银气压计所表示气压的水银柱高度会随温度不同而有微小变化，所以要把t℃时的水银柱换标为0℃时的高度。
&&&&&&&&&&&&&&&&& （附1-2）
―0℃时的水银柱高度，mmHg；
―t℃时的水银柱高度，mmHg；
―刻度尺的膨胀系数，取19×10-6；
―水银的膨胀系数，取1.82×10-4。
（2）空盒气压计。使用时，气压计水平放置在测点处，并轻轻敲击仪器外壳，以消除传动机构的摩擦误差；由于该仪器有滞后现象，因此在测压地点一般要放置3～5min（从一点移动到另一点，若两点间压差为2668～5337Pa，则需放置20min）方可读数；读数时，视线与刻度盘平面保持垂直。
为了提高测定精度，读数值应按厂方提供校正表（或曲线）进行刻度、温度和补充校正。每台仪器出厂检定书中均附有这三个校正值。其中温度校正值Pt用下式计算：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（附1-3）
―温度校正值，Pa；
―温度变化1℃时的气压校正值，Pa/℃；t―读数时仪器所在的环境温度，℃。
例如，空盒气压计的读数为101658 Pa，温度为18.5℃。仪器检定证书内的刻度校正值表中给出，读数为101325Pa时，刻度校正值为0，读数为102657Pa时，刻度校正值为-10Pa；仪器温度变化1℃时的温度校正值
=+4Pa/℃；补充校正值为-80Pa。则用内插法求得本次气压测量的刻度校正值为-10Pa，温度校正值
=+4×18.5=+74Pa，故得实际大气压力为p=+74-80=101642 Pa。
（3）数字气压计。①打开总开关。按下“电压”按键，显示7～11V可正常工作，否则应充电；②测定之前，要先开机预热30 min；③绝对压力测定。进入测点，按下面板上的“绝对”压力键，标高键置于“0”档，显示值稳定后，方可读数，绝对压力按下式计算：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（附1-4）
式中：P0―为仪器的基准气压值，由厂方调定，一般为1000 hPa，hPa；B―为仪器显示数值，加或减由显示符号而定，hPa。
2.1.6 实验报告
包括：实验目的、实验仪器与设备、实验原理、实验步骤、实验条件、实验时间、实验现象、实验结果、结果分析、数据处理、实验人员等描述。有关测定结果建议用列表方式表达，参见附表1-3至1-5。
水银气压计实测记录
换算为mmHg的气压读数
换算为水银温度为0℃时的气压值
要求：在附表下面写出具体的计算过程。
附表1-4 &&&空盒气压计实测记录
气压计编号
刻度校正值
温度校正值
补充校正值
要求：在附表下面写出具体的计算过程。
附表1-5 &&数字气压计实测记录
气压计编号
仪器的基准气压值P0
&&&&&&&&&&& &&&&&&&要求：在附表下面写出具体的计算过程。
2.2用U形压差计测定风流两点间的压差
2.2.1实验目的
通过用垂直U形压差计测定风流两点间的压差，初步树立压差的概念。
2.2.2实验要求
掌握使用垂直U形压差计测定风流两点间压差的原理、步骤和方法。
2.2.3实验仪器与设备
垂直U形压差计、胶皮管、风筒、扇风机。
2.2.4实验原理
参见第二章和第三章的相关图示以及附表1-6，风流从A向B，必然是A点空气能量大于B点，垂直U形压差计的水面差hA-B即为A、B两点间的静压差。
2.2.5实验步骤
结合所在实验室的条件，在风筒内无风流时，观察垂直U形压差计的水面是否等高，并检查与U形管相连接的胶管是否已接到所要测的测点，然后开动扇风机造成风流流动并测定压差。
2.2.6实验报告
包括：实验目的、实验仪器与设备、实验原理、实验步骤、实验条件、实验时间、实验现象、实验结果、结果分析、数据处理、实验人员等描述。有关测定结果建议用列表方式表达，参见附表1-6。
附表1-6 &&静压差测定记录表
两测点的静压差
hA-B=30-20=10毫米水柱
注：要求仿照示例画出实验室风筒布置示意图。
2.3风筒内风流两点间压差的测定&
2.3.1实验目的
用皮托管及倾斜压差计进一步测定风流两点间的压差，加深对压差测定方法及仪器原理的理解。
2.3.2实验要求
掌握使用皮托管及倾斜压差计测定风流两点间压差的原理、步骤和方法。
2.3.3实验仪器与设备
倾斜压差计、皮托管、胶皮管、风筒、扇风机。
2.3.4实验原理
为了较精确地测定风流两点间的压差，使用倾斜压差计可使读数精度提高。可用实线布置方式表示所测的是风流两点（不是断面）间的全压，虚线布置方式表示所测的是风流两点（也是断面）间的静压。当两测点风筒断面大小和形状相同时，两测点间的全压差和静压差是相等的。
2.3.5实验步骤
结合所在实验室的条件，参见第二章和第三章的相关图示。布置好仪器后，将仪器校正水平并消除测压管中的气泡，然后使倾斜压差计的开关置于校正位置，并将测压管调至所需的倾斜角度，液面调到0点。再将开关置于测压位置，读出测压管液面读数并进行计算。
2.3.6实验报告
包括：实验目的、实验仪器与设备、实验原理、实验步骤、实验条件、实验时间、实验现象、实验结果、结果分析、数据处理、实验人员等描述。有关测定结果建议用列表方式表达，参见附表1-7。
附表1-7　用皮托管和倾斜压差计测风流两点间的压差
示　　意　　图
两点间的压差
属何种压差
hA-B=l×0.2=&
画出实验测定布置示意图。
2.4 风筒内风流动压的测定
2.4.1实验目的
通过对动压的测定，初步掌握动压的测定方法，进一步加深对动压的理解。
2.4.2实验要求
掌握使用皮托管及微压计（或倾斜压差计）测定风流动压的原理、步骤和方法。
2.4.3实验仪器与设备
皮托管、微压计（或倾斜压差计）、湿度计、气压计、胶皮管、风筒、扇风机。
2.4.4实验原理
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（附1-5）
&&&&（附1-6）
&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&（附1-7）
&&&&&&&&&&& &&&&&&&（附1-8）
式中：hv―断面的风流动压，Pa；ρ―空气密度，kg/m3；v―断面的平均风速，m/s；p―断面的风流绝对静压，Pa；T―绝对温度，
，K；t―干球温度，℃；
―相对湿度，%；
―饱和水蒸气压力，Pa；
―断面风流的速度场系数，由教师给出（具体测定见实验4）；vmax―断面的最大风速，m/s；hmax―断面最大风速点（即中心点）的动压。测定方法参见第二章和第三章的相关图示。
2.4.5实验步骤
1．测空气密度ρ
①用气压计测断面风流的绝对静压p；②用湿度计读出干球温度t和湿球温度
查表得出相对湿度
；根据t查表得出饱和水蒸气压力
；③按式（附1-6）计算出ρ。
2．测断面风流的平均风速v
按第二章和第三章的相关图示。布置并校正好仪器后，即可求出断面最大风速点（即中心点）的动压hmax，按式（附1-8）计算出vmax，再根据式（附1-7）计算出v。
2.4.6实验报告
包括：实验目的、实验仪器与设备、实验原理、实验步骤、实验条件、实验时间、实验现象、实验结果、结果分析、数据处理、实验人员等描述。有关测定结果建议用列表方式表达，参见附表1-8。
动压及风速的测定与计算
空气密度ρ
动压hmax读数
实际动压hmax
实际动压hmax
断面最大风速vmax
断面风流的速度场系数
断面平均风速
断面风流动压hv
要求：在附表下面写出空气密度、风速及断面风流动压的具体计算过程。
风筒内外压差测定
2.5.1实验目的
理解抽出式及压入式通风时，风筒内外全压差、静压差及动压的关系。
2.4.2实验要求
理解并验证抽出式及压入式通风时，风筒内外全压差、静压差及动压的关系。即抽出式
，h全、h静和h动分别为该点的相对全压、相对静压差和动压。
2.5.3实验仪器与设备
皮托管、压差计、风筒、扇风机。
2.5.4实验原理
利用皮托管和压差计分别测出h全、h静和h动，然后验证h全、h静和h动之间的关系。
2.5.5实验步骤
按测量要求连接好皮托管及垂直U形压差计，开动扇风机进行测量。
2.5.6实验报告
包括：实验目的、实验仪器与设备、实验原理、实验步骤、实验条件、实验时间、实验现象、实验结果、结果分析、数据处理、实验人员等描述。有关测定结果建议用列表方式表达。
①画出测定示意图，标注皮托管及垂直U形压差计的连接方式；
②实测的垂直U形压差计液面变化及具体数据标注在图中；
③指明每一个垂直U形压差计的读数表示什么；
④证明抽出式通风实验一点的全压、静压和动压的关系；
证明压入式通风实验一点的全压、静压和动压的关系。
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& & 上海隆拓大气压力单位换算表：&
& & && & 1标准大气压（atm）& & & 760mmHg(毫米汞柱)&
& & 76cmHg (厘米汞柱)&
& & 10.336mH2O(米水柱)&
& & 1013.25mba(毫巴)&
& & 1.013×105pa(帕)& & & 1013hpa(百帕)& & & 101.3Kpa(千帕)& & & 0.1013Mpa(兆帕)&
& & 【备注】十届国际计量大会决议声明，规定标准大气压值为1标准大气压=101325牛顿/米2；& 上海隆拓仪器提醒您本表格参数仅供参考。&
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