Рудничного воздуха. Воздух как основное рабочее тело, движение которого изучается в курсах вентиляции, характеризуется рядом физических свойств

Воздух как основное рабочее тело, движение которого изучается в курсах вентиляции, характеризуется рядом физических свойств. Рассмотрим основные из них, необходимые для дальнейшего изложения.

Удельный вес – вес единицы объема, Н/м³ (кгс/м³).

(10.1)

где G – вес данной массы воздуха, Н;

V – ее объем, м³.

Величина, обратная удельному весу и равная объему, занимаемому единицей веса воздуха, называется удельным объемом и обозначается:

, м³/Н (10.2)

Плотность – масса единицы объема. Поскольку масса равна весу, деленному на ускорение свободного падения g,то плотность через удельный вес выражается формулой, Н·c²/м⁴ (кг/м³):

(10.3)

Плотность воздуха изменяется в зависимости от температуры:

Температура,0С	-20	-10
Плотность, кг/м3	1,39	1,34	1,29	1,24	1,20	1,12

Вязкость – свойство воздуха оказывать сопротивление касательным усилиям.

Динамическая вязкость (m,коэффициент внутреннего трения) – сила трения между двумя слоями воздуха, отнесенная к единице площади, при градиенте скорости, равном единице; размерность кгс×с/м² , кг/(с×м) или Н ·с/м².

Сила этого трения по закону Ньютона

,Н·с/м² (10.4)

где m - коэффициент пропорциональности, или вязкость;

S - площадь трущихся слоев воздуха, м²;

- градиент скорости, т.е. изменение скорости в направлении

нормали к ней, м/(с·м)=с^-1.

Отношение вязкости к плотности газа называется кинематической вязкостью, м²/с:

(10.5)

Динамическая вязкость воздуха в зависимости от температуры составляет:

Температура, 0С	-20	-10
m ×106 кг/(c×м)	1,59	1,65	1,71	1,77	1,81	1,90

Значение кинематической вязкости воздуха при различной температуре и давлении приведены в табл. 10.1.

Таблица 10.1 – Кинематическая вязкость воздуха

Температура, 0С	Значение n· 106 (м2/c) при давлении, мм.рт.ст.
-5	13,61	13,23	12,88	12,54	12,21	11,91	11,62	11,35
	14,10	13,71	13,34	13,00	12,65	12,34	12,04	11,75
	14,61	14,21	13,82	13,46	13,12	12,79	12,47	12,18
	15,13	14,71	14,30	13,93	13,57	13,23	12,91	12,60
	15,65	15,22	14,80	14,41	14,05	13,70	13,76	13,04
	16,19	15,74	15,32	14,91	14,53	14,17	13,82	13,50
	16,72	16,26	15,82	15,40	15,04	14,63	14,28	13,94
	17,28	16,80	16,35	15,92	15,51	15,12	14,75	14,41
	17,85	17,35	16,89	16,44	16,02	15,62	15,24	14,87
	18,42	17,91	17,43	16,97	16,53	16,13	15,73	15,35

Давление, под которым находится воздух, с одной стороны, определяет силу, с которой он давит на единицу площади поверхности, а с другой – характеризует энергию, содержащуюся в единице его объема. Единица давления – Паскаль (давление силой в 1Н на площадь в 1 м²). Таким образом, Па = Н /м². Если умножить числитель и знаменатель единицы давления на единицу длины метр, то получим

Отсюда следует, что давление в Паскалях определяет полную внутреннюю энергию в джоулях, приходящуюся на единицу объема воздуха.

Во многих случаях в расчетах вентиляции удобной является кратная единица - килопаскаль, определяемая соотношением 1кПа= 1000 Па.

Часто в расчетах и измерениях по рудничной вентиляции используются широко распространенные внесистемные единицы давления – миллиметр водяного и миллиметр ртутного столба. Их соотношения с Паскалем составляют, соответственно, 1 мм вод.ст. = 9,81 Па; 1мм рт.ст.=133,32 Па.

Удельная теплоемкость (с) – количество теплоты, нагревающей 1 кг воздуха на 1 градус. Может выражаться в ккал/(кг×градус) или Дж/(кг×градус). Различают теплоемкость при постоянном давлении воздуха c_p и при постоянном объеме c _u. Значение удельной теплоемкости воздуха:

Температура, 0С	-10
Удельная теплоемкость при постоянном давлении, ккал/(кг×градус), cp	0,238	0,239	0,239	0,239	0,241
Удельная теплоемкость при постоянном объеме, ккал/(кг×градус), c u	0,169	0,170	0,170	0,171	0,172

Теплоемкость при постоянном давлении всегда больше, чем при постоянном объеме. Отношение с_p / c _u – величина постоянная для каждого газа; для воздуха с_p / c _u =1,40.

В рудничной вентиляции в большинстве расчетов параметры воздуха принимаются неизменными, равными параметрам, так называемого, стандартного воздуха, т.е. воздуха с температурой 15⁰С, относительной влажностью 60%, находящегося под давлением 760 мм.рт.ст = 101325 Па = 101,325 кПа.

Параметры стандартного воздуха: удельный вес g = 11,77 Н/м³; удельный объем u = 0,0849 м³/Н; плотность r = 1,20 кг/м³; вязкость m =18,05·10^-6 Н·с/м²; кинематическая вязкость n =15,04·10^-6м²/с; теплоемкость с_p= 1,006·10³ Дж/(кг·К); С _u = 0,718·10³·Дж/(кг·К).