【采矿课件】附录八通风实验指导书

附录八矿井通风实验指导书实验一矿井空气中主要有害气体浓度的测定一、实验目的（一）学习使用AQY-50型手动采样器测定CO、CO2和H2S含量的方法；（二）学习使用比长式检测管测定CO、CO2和H2S含量的方法；二、实验要求（一）掌握AQY-50型手动采样器的构造、原理和使用方法；（二）掌握比长式检测管测定CO、CO2和H2S的原理及方法。三、实验仪器和设置（附表8-1）附表8-1实验一所用的仪器和设备序号名称型号或规格数量生产厂家1手动采样器AQY-50型7重庆煤矿安全仪器厂2秒表普通73气普发生器普通14CO检测管Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型7鹤壁式气体检测管厂5CO2检测管Ⅰ、Ⅱ型7鹤壁式气体检测管厂6H2S检测管Ⅰ型7鹤壁式气体检测管厂7长颈漏斗普通48烧瓶普通49烧杯普通710广口瓶普通7四、实验内容及步骤（一）仪器的构造和原理1．检测管检定管的构造与使用方法见第一章第二节。检测管的工作原理是，当被测气体以一定的速度通过检测管时，被测气体与指示粉发生有色反应，根据指示粉的变色长度来确定其浓度。测定不同气体的检测管，其指示粉吸附不同的化学试剂。一氧化碳检测管是以活性硅胶为载体，吸附化学试剂碘酸钾和发烟硫酸充填于细玻璃管中，两者反应生成的五氧化二碘吸附在硅胶上。当含有一氧化碳的气体通过检测管时，一氧化碳与五氧化二碘反应使碘游离，形成一个棕色环，随着气流通过，棕色环向前移动，移动的距离与被测环境中的一氧化碳浓度成正比。即：22SOH52ICO5CO5OI42棕色化合物32SOI因此，当检测管中通过定量气体后，根据棕色环移动的距离，便可测得环境空气中一氧化碳的浓度。硫化氢检测管也以活性硅胶为载体，而它所吸附的化学试剂为醋酸铅，当含有硫化氢的气体通过检测管时，便与指示粉反应，在玻璃管内壁产生一个棕色变色柱，棕色变色柱的移动距离与空气中硫化氢的浓度成正比。其反应式如下：COOHCH2PbSSH)COOCH(Pb3223根据变色柱的距离，便可测得环境空气中硫化氢的浓度。二氧化碳检测管与上述两种基本相同，它是以活性氧化铝为载体，吸附带有变色指示剂的氢氧化钠充填于玻璃中，当含有二氧化碳气体通过检测管时，它与活性氧化铝上所载的氢氧化钠反应，由原来蓝色色柱变为白色色柱向前移动，其白色色柱的移动距离与被测环境空气中二氧化碳浓度成正比，于是根据移动距离，便可测得空气中二氧化碳的浓度。其反应式如下：3222CONaOHNaOH2CO2．吸气装置吸气装置主要采用AQY-50型手动采样器(构造原理与使用方法见第一章第二节)。（二）测定方法和步骤1．试样气体的制备一氧化碳试样气体制备的方法如附图8-1所示，在长颈漏斗中盛蚁酸，圆底烧杯中盛浓硫酸并加热，其反应式如下：COOHHCOOH2浓硫酸加热应预先测定容器中一氧化碳的浓度，以给学生选定检定管的规格。(附图8-1一氧化碳试样制备方式)硫化氢试样制备所用的设备与附图8-1相同，在长颈漏斗中盛盐酸，圆底烧杯中盛硫化亚铁，其反应式如下：SHFeClHCl2FeS22二氧化碳试样的制备方法如附图8-2所示，在左边的广口瓶里放大理石小块，从长颈漏斗注入稀盐酸（为了防止气体从长颈漏斗逸出，需将漏斗下端插入液面以下），用向上排空气法可将CO2收集在右边的广口瓶中。其反应式如下：2223COOHCaClHCl2CaCO（附图8-2二氧化碳试样制备方法）2．测定方法使用AQY-50型手动采样器时，先将三通阀把手置于水平位置，气嘴入口插入盛CO等被测气体的容器中，拉动活塞取样，然后将三通阀把手置于450位置，打开检测管，把浓度标尺“0”的一端插入采样器的接头胶管上，按规定的送气时间以均匀的速度送入检测管，最后从检测管浓度标尺上读出被测气体的浓度，填入实验报告中。五、实验数据表格附表8-2实验室空气中CO、CO2和H2S浓度记录表检定气体检定管型号吸气装置环境温度（C）吸气时间（s）浓度读数（%）第一次第二次第三次平均浓度一氧化碳二氧化碳硫化氢六、思考题1、测定CO含量时，棕色环并没有出现，或者棕色环超过检定管最大量程，这是怎么回事？请解释。2、如果测量环境空气的一氧化碳、二氧化碳或硫化氢浓度较大或特小，如何利用比长式检测管测定其浓度？实验二矿井大气主要参数测定一、实验目的（一）学习使用温度计、湿度计、气压计测量空气的湿度和密度。（二）学习使用卡他温度计测量环境气候的卡他度和风速。二、实验要求(一)掌握使用湿度计、气压计、卡他温度计测量矿井大气的温度、湿度、大气压力、风速及卡他度。（二）掌握测算矿井空气密度的方法，会用卡他度值计算空气的平均风速。三、实验仪器和设备附表8-3实验二所用的仪器和设备序号名称型号或规格数量生产厂家1温度计普通72水银大气压力计DYM1型1长春、上海气相仪器厂3空盒气压计DYM-3型6长春、上海气相仪器厂4数字式气压计WFQ-2型1冶金部安全研究所5手摇湿度计DHM1-1型7长春气相仪器厂6风扇式湿度计DHM2型7天津气相海洋仪器厂7卡他温度计7西安煤矿仪表厂8秒表普通7四、实验内容及步骤（一）空气温度的测定使用普通温度计或湿度计中的干温度计测定空气温度，然后换算成绝对温度，记入实验报告中。（二）大气压力的测定1．使用水银气压计测定大气压力在实验室测量大气压力，主要采用水银气压计。使用时，只需将其悬挂于待测地点，等候管内水银面稳定后，直接读其高度数值就是待测地点的大气压力，并将其数值换算成kPa记入实验报告中。2．使用空盒气压计测定大气压力在矿井井下测量大气压力主要采用空盒气压计。空盒气压计出厂时要附一个检定证，检定证中给出了三种读数的订正值。空盒气压计检定证（仪器号116750）如下：1）刻度订正：如附表8-4所示。附表8-4空盒气压计刻度订正表（仪器号116750）（单位：mmHg）气压订正值气压订正值气压订正值800-0.4730+0.2660-0.6790-0.3720+0.2650-0.5780-0.2710+0.1640-0.5770-0.17000.0630-0.57600.0690-0.2620-0.4750+0.1680-0.4610-0.3740+0.1670-0.5600-0.22)温度订正：-0.03mmHg/C。3)补充订正：+0.6mmHg。空盒气压计的读数要经过下述三种订正，才为实测大气压力值。例如读数为675mmHg，测定时的温度为16.5C，则：（1）刻度订正。从检定证中查出，当读数为675mmHg时，其订正值为-0.45mmHg。（2）温度订正。从检定证中查出，温度变化1C时的气压订正值为-0.03mmHg/C，故温度订正值为-0.0316.5=-0.5mmHg（3）补充订正。从检定证中查出，其订正值为+0.6mmHg。经上述三种订正后，实际大气压力为p＝675-0.45-0.5+0.6＝674.65mmHg=89.95kPa，换算成kPa后记入实验报告中。注意：每只空盒气压计必须使用它自己的订正值，切记不能互相代替。3．使用数字式气压计测定大气压力数字式气压计具有体积小、重量轻、测量参数多、数据准确、读数简便、使用寿命长等特点，目前，在实验室、煤矿井下测量大气压力多用数字式气压。使用时，只要按一下“总清”键，液晶显示就会显示当时当地大气压力值。换算成kPa记入实验报告中。（三）湿度测定矿井大气的相对湿度一般用手摇湿度计或风扇湿度计（见教材第一章第三节）。它们的结构不同，但原理相同。都是由干温度计和湿温度计（水银球部包以湿纱布）组成。前者用手摇，后者有带发条转动的小风扇。用前者测量时，用大约120r/min的速度旋转60s，使湿温度计外包的湿纱布水分蒸发，吸收热量，湿温度计的指示值下降，根据两温度计上分别读出的干温度和湿温度值查表可得到相对湿度值。用后者测量时，首先上紧发条，然后开启风扇，此时小风扇吸风，在湿球周围形成2～5m/s的风速，60s后同样读出干温度和湿温度值查表得到相对湿度值。上述温度、大气压力、相对湿度要读数3次，取其平均值计算。（四）按以下两式分别计算空气密度：1．精确式3/378.01484.3mKgppTp），（饱湿2．近似式3/,)473.3~485.3(mKgTP式中符号意义参见第二章第一节。（五）卡他度测定卡他计是检查气温、湿度、风速综合作用的一种仪器，如附图8-3所示，其下端是长圆形的贮液球，长约40mm，直径16mm，表面积22.6cm2，内贮酒精。上端也有长圆形的空间。以便在测定时容纳上升的酒精，全长约200mm。其上刻38C和35C，其平均值正好等于人体温度。（附图8-3卡他计）测定时，将卡他计先放入55C左右的热水中使酒精面开始升至仪器上部空间三分之一处，取出卡他计抹干，然后挂在待测点，此时酒精液面开始下降。记录由38C下降至35C所需时间，然后用下式计算卡他度。H干＝tF式中H干——干卡他度，毫卡；F——卡他常数（附于仪器上）；t——温度由38C下降至35C所需时间，s。测定湿卡他度时，仅需将贮液球包上湿纱布后，按上述方法进行。然后用下式计算湿卡他度H湿。H湿＝tF用卡他度所测定的上述数据，可用以下两式分别计算风速：1．当6.0/H时：2)40.020.0/(Hv，m/s；2．当6.0/H时2)40.013.0/(Hv，m/s；式中v——待测点风速，m/s；——卡他度的平均温度。即36.5C减去该处的空气温度，C；其它符号意义同前。五、实验数据表格附表8-5大气压力记录表仪器类别大气压力读数刻度订正值(mmHg)温度订正值(mmHg)补充订正值(mmHg)实际气压（Pa）第一次第二次第三次平均值空盒气压计水银气压计数字气压计附表8-6空气湿度记录表仪器类别测定次数空气温度(C)平均干温度(C)平均湿温度(C)绝对温度(K)相对湿度(%)饱和蒸气压力(Kpa)空气密度（Kg/m3）干湿手摇温度计123风扇湿度计123附表8-7卡他度与风速记录表仪器类别测定次数时间（s）时间平均值（s）干卡他度（毫卡）湿卡他度（毫卡）环境温度(C)卡他常数平均风速（m/s）干卡他计123湿卡他计123六、思考题1．空盒气压计的读数为何要进行校正？2．为什么说卡他计是检查气温、湿度及风速综合作用的一种仪器？实验三通风管道中风流点压力和风速的测定一、实验目的（一）学习用皮托管及压差计测定通风管道中的点压力，并了解皮托管及压差计的构造。（二）学习用皮托管及压差计测定通风管道中某断面的平均风速并计算风量。二、实验要求（一）掌握用皮托管及压差计测定通风管道中某点空气的静压、动压和全压的方法，以巩固动静全hhh的概念。(二)掌握用皮托管及压差计测定通风管道中某点平均风速、最大风速和速度场系数K的方法，并计算风量。三、实验仪器和设备（附表8-8）附表8-8实验三所用的仪器和设备序号名称型号或规格数量生产厂家1通风管道大直径1自制2通风管道小直径6自制3皮托管AFP-8A10重庆煤矿安全仪器厂4皮托管微型15自制5U型垂直压差计mm200106U型倾斜压差计AFJ-150型7重庆煤矿安全仪器厂7单管倾斜压差计YYT-200；Y-61型7上海红宇电子设备厂8补偿式微压计DJM9型7上海气象仪器厂四、实验内容及步骤（一）管道中空气点压力的测定1.原理皮托管与压差计布置如附图8-4所示，左图为压入式通风，右图为抽出式通风。皮托管“+”管脚接受该点的绝对全压p全，皮托管“-”管脚接受该点的绝对静压p静，压差计开口端接受同标高的大气压p0。所以1、4压差计的读数为该点的相对静压h静；2、5压差计为该点的动压h动；3、6压差计的读数为相对全压h全。就相对压力而言，h全＝h静h动；压入式通风为“+”，抽出式通风为“-”。通过本实验数据可以验证相对压力之间的关系。2．实验方法和步骤（1）将U型垂直压差计和皮托管用胶皮管按附图8-4连接。先验证压入式通风相对压力之间关系。（2）检查无误后，开动风机。（3）当水柱计稳定时，同时读取h全、