基于空气状态参数的矿井外部漏风率的测定方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于空气状态参数的矿井外部漏风率的测定方法，包括以下步骤：1）分别在回风井、风机房地面和风硐设置温湿度传感器和大气压力传感器；2）实时检测三处测点的大气压力、干球温度和相对湿度；3）利用步骤2）中所测量的三处测点的大气压力、干球温度和相对湿度计算出各测点空气的含湿量和比焓值；4）利用步骤3）计算所得的含湿量和比焓值计算出该测量状态下的矿井外部漏风率。本发明通过检测到的各测点的干球温度、大气压力和相对湿度就能实现对矿井外部漏风率的测定，测量方法简单，易于实现，并且提高整个测量过程的安全性，减少了产生误差的测量环节，提高了测量结果的准确性。

主权项

一种基于空气状态参数的矿井外部漏风率的测定方法，包括以下步骤：1)分别在回风井、风机房地面和风硐设置温湿度传感器和大气压力传感器；2)利用步骤1)中设置的温湿度传感器和大气压力传感器实时检测回风井、风机房地面和风硐三处测点的大气压力、干球温度和相对湿度；3)根据湿空气热力性质关系，利用步骤2)中所测量的三处测点的大气压力、干球温度和相对湿度计算出各测点空气的含湿量和比焓值；4)根据混合过程的质量平衡和热力学能量平衡关系，利用步骤3)计算所得的含湿量和比焓值计算出该测量状态下的矿井外部漏风率；所述步骤3)中，根据湿空气热力性质关系，空气的饱和水蒸气压力为：$\begin{array}{c}{p}_s=\exp \{\frac{-5800.221}{t+273.15}+1.3915-0.0486\times (t+273.15)+0.41765\times {10}^{-4}\times {(t+273.15)}^2\\ -0.1445\times {10}^{-7}\times {\left(t+273.15\right)}^3+6.546\times \ln \left(t+273.15\right)\}\end{array}---\left(1\right)$空气含湿量d的计算公式为：空气比焓值h的计算公式为：h＝1.005t+0.001d(2501.0+1.86t)(3)其中：p_b为对应测点的大气压力，t为对应测点的干球温度，为对应测点的相对湿度；所述步骤4)中，根据热力学的热、湿平衡关系，建立矿井总回风与外部漏风混合过程中的热量平衡与湿量平衡关系式：m_a,1+m_a,2＝m_a,3   (4)m_a，1d₁+m_a，2d₂＝m_a，3d₃   (5)m_a,1h₁+m_a,2h₂＝m_a,3h₃   (6)由矿井外部漏风率的定义可得其计算公式为：$\eta =\frac{m_{a,2}}{m_{a,1}+m_{a,2}}---\left(7\right)$由式(4)和式(5)可得：$\frac{m_{a,2}}{m_{a,1}}=\frac{d_3-d_1}{d_2-d_3}---\left(8\right)$由式(4)和式(6)可得：$\frac{m_{a,2}}{m_{a,1}}=\frac{h_3-h_1}{h_2-h_3}---\left(9\right)$由式(7)～式(9)可得矿井外部漏风率为$\eta =\frac{d_3-d_1}{d_2-d_1}=\frac{h_3-h_1}{h_2-h_1}$其中：m_a,1为矿井总回风中干空气的质量，m_a,2为矿井外部漏风中干空气的质量，m_a,3为通风机工作风流干空气的质量，d₁为矿井总回风含湿量，d₂为风机房附近地面空气的含湿量，d₃为通风机工作风流的含湿量，h₁为矿井总回风比焓值，h₂为风机房附近地面空气的比焓值，h₃为通风机工作风流的比焓值。