通风网络及风量分配

1、通风网络及风量分配 第五章第五章 矿井通风网络中风量分配与调节矿井通风网络中风量分配与调节 本章主要内容及重点和难点本章主要内容及重点和难点 1 1、风量分配基本定律、风量分配基本定律-三大定律三大定律 2 2、网络图及网络特性、网络图及网络特性 1)1)简单网络简单网络 2)2)角联及复杂网络角联及复杂网络 3 3、网络的动态分析、网络的动态分析 4 4、矿井风量调节、矿井风量调节 5 5、计算机解算复杂计算机解算复杂 网络网络 通风网络及风量分配 通风网络及风量分配 通风网络及风量分配 一、矿井通风网络与网络图一、矿井通风网络与网络图 ( (一）矿井通风网络一）矿井通风网络 通风网络图：用

2、直观的几何图形来表示通风网通风网络图：用直观的几何图形来表示通风网 络。络。 1. 1. 分支（边、弧）：表示一段通风井巷的有分支（边、弧）：表示一段通风井巷的有 向线段，线段的方向代表井巷中的风流方向。向线段，线段的方向代表井巷中的风流方向。 每条分支可有一个编号，称为分支号。每条分支可有一个编号，称为分支号。 2. 2. 节点（结点、顶点）：是两条或两条以上节点（结点、顶点）：是两条或两条以上 分支的交点。分支的交点。 3. 3. 路（通路、道路）：是由若干条方向相同路（通路、道路）：是由若干条方向相同 的分支首尾相连而成的线路。的分支首尾相连而成的线路。 4. 4. 回路：由两条或两条以

3、上分支首尾相连形回路：由两条或两条以上分支首尾相连形 成的闭合线路称为回路。成的闭合线路称为回路。 5.1 通风网络 通风网络及风量分配 5 5、 树：是指任意两节点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊树：是指任意两节点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊 图。由于这类图的几何形状与树相似，故得名。树中的分支称为树图。由于这类图的几何形状与树相似，故得名。树中的分支称为树 枝。包含通风网络的全部节点的树称为其生成树，简称树。枝。包含通风网络的全部节点的树称为其生成树，简称树。 （二）矿井通风网络图（二）矿井通风网络图 特点：）通风网络图只反映风流方向及节点与分支间的相互关系，特点：）通风网

4、络图只反映风流方向及节点与分支间的相互关系， 节点位置与分支线的形状可以任意改变。节点位置与分支线的形状可以任意改变。 ）能清楚地反映风流的方向和分合关系，并且是进行各种通风计算）能清楚地反映风流的方向和分合关系，并且是进行各种通风计算 的基础，因此是矿井通风管理的一种重要图件。的基础，因此是矿井通风管理的一种重要图件。 网络图两种类型：一种是与通风系统图形状基本一致的网络图，如图网络图两种类型：一种是与通风系统图形状基本一致的网络图，如图 5-1-35-1-3所示；另一种是曲线形状的网络图，如图所示；另一种是曲线形状的网络图，如图5-1-45-1-4所示。但一般所示。但一般 常用曲线网络图。

5、绘制步骤：常用曲线网络图。绘制步骤： (1) (1) 节点编号节点编号 在通风系统图上给井巷的交汇点标上特定的节点号。在通风系统图上给井巷的交汇点标上特定的节点号。 (2) (2) 绘制草图绘制草图 在图纸上画出节点符号，并用单线条（直线或弧线）在图纸上画出节点符号，并用单线条（直线或弧线） 连接有风流连通的节点。连接有风流连通的节点。 (3) (3) 图形整理图形整理 按照正确、美观的原则对网络图进行修改。按照正确、美观的原则对网络图进行修改。 通风网络及风量分配 通风网络图的绘制原则：通风网络图的绘制原则： (1) (1) 用风地点并排布置在网络图中部，进用风地点并排布置在网络图中部，进

6、风节点位于其下边；回风节点在网络图的风节点位于其下边；回风节点在网络图的 上部，风机出口节点在最上部；上部，风机出口节点在最上部； (2)(2)分支方向基本都应由下至上；分支方向基本都应由下至上； (3) (3) 分支间的交叉尽可能少；分支间的交叉尽可能少； (4) (4) 网络图总的形状基本为网络图总的形状基本为“椭圆椭圆”形。形。 (5) (5) 合并节点，某些距离较近、阻力很小合并节点，某些距离较近、阻力很小 的几个节点，可简化为一个节点。的几个节点，可简化为一个节点。 (6) (6) 并分支，并联分支可合并为一条分支。并分支，并联分支可合并为一条分支。 通风网络及风量分配 通风网络及风

7、量分配 在该图中点可以位移、在该图中点可以位移、 边可以伸缩、曲直、翻边可以伸缩、曲直、翻 转，必要时，还可以对转，必要时，还可以对 点或边进行简化，但必点或边进行简化，但必 须反映风流的分合关系。须反映风流的分合关系。 图的几何形状也不是唯图的几何形状也不是唯 一的，可画成长方形一的，可画成长方形 （图中分支用直线表（图中分支用直线表 示），也可画成椭圆形示），也可画成椭圆形 （图中分支多用弧线），（图中分支多用弧线）， 也有画成圆形的也有画成圆形的。 通风网络及风量分配 5.2 风量分配基本规律风量分配基本规律 风流在通风网络内流动时，除服从能量风流在通风网络内流动时，除服从能量 守恒方程

8、（伯努利方程）外，还遵守以下规守恒方程（伯努利方程）外，还遵守以下规 律：律： 风量平衡定律风量平衡定律 风压平衡定律风压平衡定律 阻力定律阻力定律 通风网络及风量分配 风量平衡定律风量平衡定律 根据质量守恒定律，在单位时间内流入一个节点根据质量守恒定律，在单位时间内流入一个节点 的空气质量，等于单位时间内流出该节点的空气质量，的空气质量，等于单位时间内流出该节点的空气质量， 由于矿井空气不压缩，故可用空气的体积流量由于矿井空气不压缩，故可用空气的体积流量(即风量即风量) 来代替空气的质量流量。来代替空气的质量流量。 在通风网络中，流进节点或闭合回路的风量等于在通风网络中，流进节点或闭合回路的

9、风量等于 流出节点或闭合回路的风量。即任一节点或闭合回路流出节点或闭合回路的风量。即任一节点或闭合回路 的风量代数和为零。的风量代数和为零。 0 i Q 通风网络及风量分配 若不考虑风流密度的变化，则流入与流出某节点的各分支的体积若不考虑风流密度的变化，则流入与流出某节点的各分支的体积 流量（风量）的代数和等于零，即：流量（风量）的代数和等于零，即： 如图如图a a，节点，节点4 4处的风量平衡方程为：处的风量平衡方程为： 将上述节点扩展为无源回路，则上述风量平衡定律依然成立。如将上述节点扩展为无源回路，则上述风量平衡定律依然成立。如 图图b b所示，回路所示，回路2-4-5-7-22-4-5

10、-7-2的各邻接分支的风量满足如下关系：的各邻接分支的风量满足如下关系： 0 i Q 0 6454434241 QQQQQ 0 87654321 QQQQ 1 6 5 2 3 图a 2 1 7 8 3 5 6 图b 通风网络及风量分配 能量平衡定律能量平衡定律 假设：一般地，回路中分支风流方向为顺时针时，假设：一般地，回路中分支风流方向为顺时针时， 其阻力取其阻力取“”，逆时，逆时 针时，其阻力取针时，其阻力取“”。 （一）无动力源（一）无动力源（H Hn n H Hf f） 通风网路图的任一回路中，无动力源时，各分支阻力的代数和为零，即：通风网路图的任一回路中，无动力源时，各分支阻力的代数和

11、为零，即： 如图，对回路如图，对回路 -6-6中有：中有： （二）有动力源（二）有动力源 设风机风压设风机风压H Hf f ，自然风压，自然风压H HN N 。 。 如图，对回路如图，对回路 2 23 34-5-14-5-1中有：中有： 一般表达式为：一般表达式为： 即：能量平衡定律是指在任一闭合回路中，各分支的通风阻力代数和等于该回即：能量平衡定律是指在任一闭合回路中，各分支的通风阻力代数和等于该回 路中自然风压与通风机风压的代数和。路中自然风压与通风机风压的代数和。 2 3 4 5 6 0 Ri h0 2436 RRRR hhhh 54321RRRRRNf hhhhhHH RiNf hHH

12、 通风网络及风量分配 串联网路串联网路 1 风量关系式风量关系式 Q0=Q1=Q2=Q3=Qn 上式表明：串联风路的总风量等于各条分支的风量。上式表明：串联风路的总风量等于各条分支的风量。 2 风压关系式风压关系式 h0=h1+h2+h3+hn 上式表明：串联风路的总风压等于其中各条分支的风上式表明：串联风路的总风压等于其中各条分支的风 压之和。压之和。 通风网络及风量分配 3. 3. 总风阻等于各分支风阻之和，即：总风阻等于各分支风阻之和，即： 4. 4. 串联风路等积孔与各分支等积孔间的关系串联风路等积孔与各分支等积孔间的关系 n i in s n sss RRRR Q hhh QhR 1

13、 21 2 212 . 22 2 2 1 111 1 n s AAA A 2 19.1 i R i A 2 2 19.1 i A i R 2 2 22 119. 1 19. 119. 1 119. 1 i i i s A A R R s A 通风网络及风量分配 （二）串联风路等效阻力特性曲线的绘制二）串联风路等效阻力特性曲线的绘制 根据以上串联风路的特性，可以绘制串联风路等效阻根据以上串联风路的特性，可以绘制串联风路等效阻 力特性曲线。方法：、首先在力特性曲线。方法：、首先在hQhQ坐标图上分别作坐标图上分别作 出串联风路出串联风路1 1、2 2的阻力特性曲线的阻力特性曲线R R1 1、R R

14、2 2； 1 R1 R2 R1 R2 R1+R2 Q H 通风网络及风量分配 、根据串联风路、根据串联风路“风量相等，阻力叠加风量相等，阻力叠加”的原的原 则，作平行于则，作平行于h h轴的若干条等风量线，在等风轴的若干条等风量线，在等风 量线上将量线上将1 1、2 2分支阻力分支阻力h h1 1、h h2 2叠加，得到串联叠加，得到串联 风路的等效阻力特性曲线上的点；风路的等效阻力特性曲线上的点； 、将所有等风量线上的点联成曲线、将所有等风量线上的点联成曲线R R3 3，即为，即为 串联风路的等效阻力特性曲线。串联风路的等效阻力特性曲线。 通风网络及风量分配 并联网路并联网路 1 风量关系式

15、风量关系式 Q0=Q1+Q2+Q3+Qn 上式表明：并联风路的总风量等于各分支的风量上式表明：并联风路的总风量等于各分支的风量 之和。之和。 2 风压关系式风压关系式 h0=h1=h2=h3=hn 上式表明：并联风路的总风压等于各分支的风压。上式表明：并联风路的总风压等于各分支的风压。 通风网络及风量分配 3. 3. 并联风网总风阻与各分支风阻的关系并联风网总风阻与各分支风阻的关系 又又 即：即： 4. 4. 并联风网等积孔等于各分支等积孔之和，即并联风网等积孔等于各分支等积孔之和，即 2 Sss QRh s s s R h Q nS QQQQ. 21 n n s s R h R h R h

16、R h . 2 2 1 1 ns RRRR 1111 . 21 2 21 2 111 1 n sss RRR QhR ns AAAA 21 ).(19. 1 11119. 1 21ns RRRR s A 通风网络及风量分配 5. 5. 并联风网的风量分配并联风网的风量分配 若已知并联风网的总风量，在不考虑其它通风动力及风流密度变若已知并联风网的总风量，在不考虑其它通风动力及风流密度变 化时，可由下式计算出分支化时，可由下式计算出分支i i的风量。的风量。 即即 si hh 22 ssii QRQR SR R i QQ s ).( 1 2 1 1 1 n RRR i S s i s R Q R

17、R Q i Q R1R2 . RiRn QS 通风网络及风量分配 （二）并联风路等效阻力特性曲线的绘制（二）并联风路等效阻力特性曲线的绘制 根据以上并联风路的特性，可以绘制并联风路等效阻力特性曲线。根据以上并联风路的特性，可以绘制并联风路等效阻力特性曲线。 方法：方法： 、首先在、首先在hQhQ坐标图上分别作出并联风路坐标图上分别作出并联风路1 1、2 2的阻力特性曲线的阻力特性曲线R R1 1、R R2 2； 、根据并联风路、根据并联风路“风压（阻力）相等，风量叠加风压（阻力）相等，风量叠加”的原则，作平行于的原则，作平行于Q Q轴轴 的若干条等风压线，在等风压线上将的若干条等风压线，在等风

18、压线上将1 1、2 2分支阻力分支阻力h h1 1、h h2 2叠加，得到并叠加，得到并 联风路的等效阻力特性曲线上的点；联风路的等效阻力特性曲线上的点； 、将所有等风压线上的点联成曲线、将所有等风压线上的点联成曲线R R3 3，即为并联风路的等效阻力特性曲，即为并联风路的等效阻力特性曲 线。线。 2 1 1 2 R1 R2 R1R2 R1+R2 Q H 通风网络及风量分配 三、串联风路与并联风网的比较三、串联风路与并联风网的比较 在任何一个矿井通风网络中，都同时存在串联与并联风网。在矿井的在任何一个矿井通风网络中，都同时存在串联与并联风网。在矿井的 进、回风风路多为串联风路，而采区内部多为并

19、联风网。进、回风风路多为串联风路，而采区内部多为并联风网。 并联风网的优点：、从提高工作地点的空气质量及安全性出发，采用并并联风网的优点：、从提高工作地点的空气质量及安全性出发，采用并 联风网具有明显的优点。联风网具有明显的优点。 、在同样的分支风阻条件下，分支并联时的总风阻小于串联时的总风阻。、在同样的分支风阻条件下，分支并联时的总风阻小于串联时的总风阻。 例如：若例如：若R R1 1=R=R2 2=0.04 kg/m=0.04 kg/m7 7， 串联：串联：R Rs s = R = R1 1+ R+ R2 2= 0.08 kg/m= 0.08 kg/m7 7 并联： 并联： R Rs s

20、： ：R Rs s ： ： 即在相同风量情况下，串联的能耗为并联的即在相同风量情况下，串联的能耗为并联的 8 8 倍。倍。 7 04. 0 1 04. 0 1 112 /01. 0 )( 1 )( 1 21 mkg R RR S 1 R1 R2 2 1 1 2 R1 R2 通风网络及风量分配 四、角联风网四、角联风网 （一）几个概念（一）几个概念 角联风网：是指内部存在角联分支的网络。角联风网：是指内部存在角联分支的网络。 角联分支（对角分支）：是指位于风网的任意两条有向通路之间、角联分支（对角分支）：是指位于风网的任意两条有向通路之间、 且不与两通路的公共节点相连的分支，如图。且不与两通路的

21、公共节点相连的分支，如图。 简单角联风网：仅有一条角联分支的风网。简单角联风网：仅有一条角联分支的风网。 复杂角联风网：含有两条或两条以上角联分支的风网。复杂角联风网：含有两条或两条以上角联分支的风网。 2 1 3 4 5 6 复杂角联风网复杂角联风网简单角联风网简单角联风网 1 通风网络及风量分配 （二）角联分支风向判别（二）角联分支风向判别 原则：分支的风向取决于其始、末节点间的压能值。风流由能位高的原则：分支的风向取决于其始、末节点间的压能值。风流由能位高的 节点流向能位低的节点；当两点能位相同时，风流停滞；当始节点节点流向能位低的节点；当两点能位相同时，风流停滞；当始节点 能位低于末节

22、点时，风流反向。能位低于末节点时，风流反向。 判别式（以简单角联为例）：判别式（以简单角联为例）： 1 1、 分支分支5 5中无风中无风 Q Q5 5 = 0 = 0 Q Q1 1 = Q = Q3 , 3 , Q Q2 2 = Q = Q4 4 由风压平衡定律：由风压平衡定律： h h1 1 = h = h2 , 2 , h h3 3 = h = h4 4 由阻力定律：由阻力定律： 两式相比得： 两式相比得： 即 即 或写为：或写为： 2 22 2 11 QRQR 2 44 2 33 QRQR 2 44 2 22 2 33 2 11 QR QR QR QR 4 2 3 1 R R R R 1

23、 32 41 RR RR K 1 1 通风网络及风量分配 、当分支、当分支5 5中风向由中风向由2323 节点的压能高于节点，则节点的压能高于节点，则 h hR2 R2 h hR1 R1 即： 即： 即即 同理，同理， h hR3 R3 h hR4 R4 即即 又又 即：即： 或写为：或写为： 2 11 2 22 QRQR 2 44 2 33 QRQR 2 2 2 53 2 2 2 1 1 2 )( Q QQ Q Q R R 2 25 2 3 2 4 2 3 3 4 )(QQ Q Q Q R R 2 53 52 3 )(Q QQ QQ Q 1 2 2 2 2 53 2 25 2 3 3 4 )

24、( )( R R Q QQ QQ Q R R 1 32 41 RR RR K 4 2 3 1 R R R R 风流 通风网络及风量分配 、分支、分支5 5中的风向由中的风向由3232 同理可得：同理可得： 或写为：或写为： 改变角联分支两侧的边缘分支的风阻就可以改变角联分支的风向。改变角联分支两侧的边缘分支的风阻就可以改变角联分支的风向。 对图示简单角联风网，可推导出如下角联分支风流方向判别式：对图示简单角联风网，可推导出如下角联分支风流方向判别式： 1 1 4 2 3 1 R R R R 1 32 41 RR RR K 风流 。中风向由，分支 中风流停滞；，分支 ；中风向由，分支 3251

25、51 2351 32 41 RR RR K 通风网络及风量分配 1 2 3 5 6 7 8 10 第三节第三节 通风网络动态特性分析通风网络动态特性分析 一、井巷风阻变化引起风流变化的规律一、井巷风阻变化引起风流变化的规律 1. 1. 变阻分支本身的风量与风压变化规律变阻分支本身的风量与风压变化规律 当某分支风阻增大时，该分支的风量减小、风压增大；当风阻减小时，该当某分支风阻增大时，该分支的风量减小、风压增大；当风阻减小时，该 分支的风量增大、风压降低。分支的风量增大、风压降低。 2. 2. 变阻分支对其它分支风量与风压的影响规律变阻分支对其它分支风量与风压的影响规律 1 1）当某分支风阻增大

26、时，包含该分支）当某分支风阻增大时，包含该分支 的所有通路上的其它分支的风量减小，的所有通路上的其它分支的风量减小， 风压亦减小；与该分支并联的通路上的风压亦减小；与该分支并联的通路上的 分支的风量增大，风压亦增大；当风阻分支的风量增大，风压亦增大；当风阻 减小时与此相反。减小时与此相反。 2 2）对于一进一出的子网络，若外部分支调阻引起其流入（流出）风量变化，）对于一进一出的子网络，若外部分支调阻引起其流入（流出）风量变化， 其内部各分支的风量变化趋势相同。其内部各分支的风量变化趋势相同。 3 3）风网内，某分支风阻变化时，各分支风量、风压的变化幅度，以本分支为）风网内，某分支风阻变化时，各

27、分支风量、风压的变化幅度，以本分支为 最大，邻近分支次之，离该分支越远的分支变化越小。最大，邻近分支次之，离该分支越远的分支变化越小。 4 9 通风网络及风量分配 4 4）风网内，不同类型的分支风阻变化引起的风量变化幅度和影响范）风网内，不同类型的分支风阻变化引起的风量变化幅度和影响范 围是不同的。一般地说，主干巷道变阻引起的风量变化幅度和影围是不同的。一般地说，主干巷道变阻引起的风量变化幅度和影 响范围大，末支巷道变阻引起的风量变化幅度和影响范围小。响范围大，末支巷道变阻引起的风量变化幅度和影响范围小。 5 5）风网内某分支增阻时，增阻分支风量减小值比其并联分支风量增）风网内某分支增阻时，增

28、阻分支风量减小值比其并联分支风量增 加值大；某分支减阻时，减阻分支风量增加值比其并联分支风量加值大；某分支减阻时，减阻分支风量增加值比其并联分支风量 减小值大。减小值大。 3 3巷道密闭与贯通对风流的影响巷道密闭与贯通对风流的影响 巷道密闭相当于该分支的风阻增大至巷道密闭相当于该分支的风阻增大至，故本分支风量减少到趋，故本分支风量减少到趋 近于近于0 0；对其它分支的影响规律与分支增阻相同。；对其它分支的影响规律与分支增阻相同。 巷道贯通时要修改网络图，即在网络图中增加贯通后的分支。风巷道贯通时要修改网络图，即在网络图中增加贯通后的分支。风 流方向取决于巷道两端点间压能差；对其它分支的影响规律

29、与分流方向取决于巷道两端点间压能差；对其它分支的影响规律与分 支减阻相同。支减阻相同。 通风网络及风量分配 二、风流稳定性分析二、风流稳定性分析 ( (一一) )稳定性的基本概念稳定性的基本概念 稳定性是指当系统受到外界瞬时干扰，系统状态偏离了平衡稳定性是指当系统受到外界瞬时干扰，系统状态偏离了平衡 状态后，系统状态自动回复到该平衡状态的能力。状态后，系统状态自动回复到该平衡状态的能力。 按照这种稳定性的概念，除非在主要通风机不稳定运行按照这种稳定性的概念，除非在主要通风机不稳定运行 （工作在轴流式风机风压特性曲线的驼峰区）等特殊情况下，（工作在轴流式风机风压特性曲线的驼峰区）等特殊情况下，

30、矿井通风系统一般都是稳定的。通风管理中所说的风流稳定矿井通风系统一般都是稳定的。通风管理中所说的风流稳定 性，一般是指井巷中风流方向发生变化或风量大小变化超过性，一般是指井巷中风流方向发生变化或风量大小变化超过 允许范围的现象；且多指风流方向发生变化的现象。允许范围的现象；且多指风流方向发生变化的现象。 ( (二二) )影响风流稳定性的因素影响风流稳定性的因素 1. 1. 风网结构对风流稳定性的影响风网结构对风流稳定性的影响 仅由串、并联组成的风网，其稳定性强；角联风网，其对角仅由串、并联组成的风网，其稳定性强；角联风网，其对角 分支的风流易出现不稳定。分支的风流易出现不稳定。 通风网络及风量

31、分配 2. 2. 风阻变化对风流稳定性的影响风阻变化对风流稳定性的影响 在角联风网中，边缘分支的风阻变化可能引起角联分支风在角联风网中，边缘分支的风阻变化可能引起角联分支风 流改变。流改变。 在实际生产矿井，大多数采掘工作面都是在角联分支中。在实际生产矿井，大多数采掘工作面都是在角联分支中。 应采取安装调节风门的措施，保证风流的稳定性。应采取安装调节风门的措施，保证风流的稳定性。 3. 3. 通风风动力变化对风流稳定性的影响通风风动力变化对风流稳定性的影响 矿井风网内主要通风机、辅助通风机数量和性能的变化，矿井风网内主要通风机、辅助通风机数量和性能的变化， 不仅会引起风机所在巷道的风量变化，而

32、且会使风网内不仅会引起风机所在巷道的风量变化，而且会使风网内 其他分支风量也发生变化，并影响风网内其他风机的工其他分支风量也发生变化，并影响风网内其他风机的工 况点。况点。 通风网络及风量分配 ( (三三) )具体如下：具体如下： 1) 1) 单主要通风机风网，当主要通风机性能发生变化时，单主要通风机风网，当主要通风机性能发生变化时， 风网内各分支风量按主要通风机风量变化的趋势和比风网内各分支风量按主要通风机风量变化的趋势和比 率而变化。率而变化。 2) 2) 多主要通风机风网内，当某主要通风机性能发生变化多主要通风机风网内，当某主要通风机性能发生变化 时，整个风网内各分支风量不按比例变化。时

33、，整个风网内各分支风量不按比例变化。 3) 3) 多主要通风机风网内，即使风网结构和分支风阻不变，多主要通风机风网内，即使风网结构和分支风阻不变， 当某主要通风机性能发生变化时，由于风网总风量和当某主要通风机性能发生变化时，由于风网总风量和 各主要通风机风量配置发生了变化，因此，各主要通各主要通风机风量配置发生了变化，因此，各主要通 风机的工作风阻与风网总风阻也有所变化。风机的工作风阻与风网总风阻也有所变化。 通风网络及风量分配 4) 4) 风网内，某巷道安设辅助通风机后，不仅该巷道本身风风网内，某巷道安设辅助通风机后，不仅该巷道本身风 流发生变化，其他巷道风流也变化。当某辅助通风机风流发生变

34、化，其他巷道风流也变化。当某辅助通风机风 量增大时，辅助通风机所在巷道风量增加，包含辅助通量增大时，辅助通风机所在巷道风量增加，包含辅助通 风机在内的闭合回路中，与辅助通风机风向一致的各巷风机在内的闭合回路中，与辅助通风机风向一致的各巷 风量增加，与其风向相反的各巷风量减小。风量增加，与其风向相反的各巷风量减小。 当辅助通风机风压过高或风量过大时，可引起其并联分当辅助通风机风压过高或风量过大时，可引起其并联分 支风量不足、停风、甚至反向。引起并联分支风流反向支风量不足、停风、甚至反向。引起并联分支风流反向 的条件是辅助通风机风量大于回路的总风量或辅助通风的条件是辅助通风机风量大于回路的总风量或

35、辅助通风 机风压大于回路内其同向分支的风压损失。机风压大于回路内其同向分支的风压损失。 5) 5) 自然风压引起的风流变化，与辅助通风机相似。自然风压引起的风流变化，与辅助通风机相似。 通风网络及风量分配 矿井风量调节矿井风量调节 从调节设施来看，有通风机、射流器、风窗、风幕和增加并联井从调节设施来看，有通风机、射流器、风窗、风幕和增加并联井 巷或扩大通风断面等。按其调节的范围，可分为局部风量调节巷或扩大通风断面等。按其调节的范围，可分为局部风量调节 与矿井总风量调节。从通风能量的角度看，可分为增能调节、与矿井总风量调节。从通风能量的角度看，可分为增能调节、 耗能调节和节能调节。耗能调节和节能

36、调节。 一、局部风量调节一、局部风量调节 局部风量调节是指在采区内部各工作面间，采区之间或生产水局部风量调节是指在采区内部各工作面间，采区之间或生产水 平之间的风量调节。调节方法：增阻法、减阻法及辅助通风机平之间的风量调节。调节方法：增阻法、减阻法及辅助通风机 调节法。调节法。 ( (一一) ) 增阻调节法增阻调节法 增阻调节法是在通过在巷道中安设调节风窗等设施，增大巷道增阻调节法是在通过在巷道中安设调节风窗等设施，增大巷道 中的局部阻力。增阻调节是一种耗能调节法中的局部阻力。增阻调节是一种耗能调节法 主要措施：主要措施：(1)(1)调节风窗；调节风窗；(2)(2)临时风帘；临时风帘；(3)(

37、3)空气幕调节装置空气幕调节装置 等。使用最多的是调节风窗。等。使用最多的是调节风窗。 通风网络及风量分配 增增 阻阻 调调 节节 法法 通风网络及风量分配 风窗调节法原理分析风窗调节法原理分析 如图如图 ，分支风阻分别，分支风阻分别 为为 R R1 1和和R R2 2，风量分别为，风量分别为Q Q1 1,Q,Q2 2。 则两分支的阻力为：则两分支的阻力为：h h1 1=R=R1 1Q Q1 12 2 h h2 2=R=R2 2Q Q2 22 2，且，且 h h1 1= h= h2 2 若分支风量不足。可在若分支风量不足。可在 分支中设置调节窗。设调节风分支中设置调节窗。设调节风 窗产生的局部

38、风阻为窗产生的局部风阻为R R。 (R(R1 1+ + R)QR)Q1 12 2= R = R2 2Q Q2 22 2 但增阻后，并联系统总风阻增大。使但增阻后，并联系统总风阻增大。使QQQ Q，由于，由于QQ未知，实际计算未知，实际计算 过程中，假设过程中，假设Q QQ Q。已知。已知, , R R后，可计算调节风窗面积。后，可计算调节风窗面积。 使用条件：增阻分支风量有富余。使用条件：增阻分支风量有富余。 特点：增阻调节法具有简单、方便、易行、见效快等优点；但增阻调特点：增阻调节法具有简单、方便、易行、见效快等优点；但增阻调 节法会增加矿井总风阻，减少总风量。节法会增加矿井总风阻，减少总风

39、量。 12 2 1 2 2 RRR Q Q R1 Q1 R2 Q2 Q 2 R1+ R Q1 R2 Q2 Q 2 通风网络及风量分配 调节风窗开口面积计算：调节风窗开口面积计算： 当当 Sc/SSc/S0.5 0.5 时，时， 当当 Sc/S Sc/S 0.5 0.5 时，时， S Sc c调节风窗的断面积，调节风窗的断面积，m m2 2；S S巷道的断面积，巷道的断面积，m m2 2；Q Q通达风量，通达风量， m m3 3/s/s；h hc c调节风窗阻力，调节风窗阻力，PaPa；R Rc c调节风窗的风阻，调节风窗的风阻，NsNs2 2/m/m8 8； R Rc ch hc c /Q /

40、Q2 2。 c c hSQ QS S 84.065.0 c c RS S S 84.065.0 c c hSQ QS S 759.0 c c RS S S 759.01 通风网络及风量分配 1增阻调节的计算增阻调节的计算 有一并联风网，其中有一并联风网，其中R10.8Ns2/m8 ，R21.2Ns2/m8。 若总风量若总风量Q30m3/s，则该并联风网中自然分配的风量分别，则该并联风网中自然分配的风量分别 为：为： 3 1 1 2 30 16.5,/ 0.8 11 1.2 Q Qms R R 则则 Q2QQ1=3016.5=13.5m3/s 如按生产要求，如按生产要求，1分支的风量应为分支的风

41、量应为Q15m3/s， 2分支的风量应为分支的风量应为Q225m3/s，应该如何来，应该如何来 调节？调节？ 通风网络及风量分配 显然自然分配的风量不符合要求，按上述风量要求，两显然自然分配的风量不符合要求，按上述风量要求，两 分支的阻力分别为：分支的阻力分别为： 22 111 22 222 0.8520 1.225750 hR QPa hR QPa 为保证按需供风，必须使两分支的风压平衡。为此，需在为保证按需供风，必须使两分支的风压平衡。为此，需在1分分 支的回风段设置一调节风门，使它产生一局部阻力支的回风段设置一调节风门，使它产生一局部阻力her=h2h1 75020730Pa。调节风门的

42、形式如右图所示，在风门或风墙的。调节风门的形式如右图所示，在风门或风墙的 上部开一个面积可调的矩形窗口，通过改变调节风门的开口面积上部开一个面积可调的矩形窗口，通过改变调节风门的开口面积 来改变调节风门对风流所产生的阻力来改变调节风门对风流所产生的阻力hw，使，使hwhev730Pa。 通风网络及风量分配 ( (二二) )减阻调节法减阻调节法 减阻调节法是在通过巷道中采取降阻措施，降低巷道的通风阻力，减阻调节法是在通过巷道中采取降阻措施，降低巷道的通风阻力， 或减小与其关联通路上的风量。或减小与其关联通路上的风量。 主要措施：主要措施：(1)(1)扩大巷道断面；扩大巷道断面；(2)(2)降低摩

43、擦阻力系数；降低摩擦阻力系数；(3)(3)清除清除 巷道中的局部阻力物；巷道中的局部阻力物；(4)(4)采用并联风路；采用并联风路；(5)(5)缩短风流路线的缩短风流路线的 总长度等。总长度等。 特点：可以降低矿井总风阻，并增加矿井总风量；但降阻措施的特点：可以降低矿井总风阻，并增加矿井总风量；但降阻措施的 工程量和投资一般都较大，所以一般在对矿井通风系统进行较工程量和投资一般都较大，所以一般在对矿井通风系统进行较 大的改造时采用。大的改造时采用。 ( (三三) )增能调节法主要是采用辅助通风机等增加通风能量的方法。增能调节法主要是采用辅助通风机等增加通风能量的方法。 主要措施：主要措施：(1

44、)(1)辅助通风机调节法。辅助通风机调节法。(2)(2)利用自然风压调节法。利用自然风压调节法。 特点：增能调节法的施工相对比较方便，不须降低矿井总风阻，特点：增能调节法的施工相对比较方便，不须降低矿井总风阻， 增加矿井总风量，同时可以减少矿井主通风机能耗。增加矿井总风量，同时可以减少矿井主通风机能耗。 通风网络及风量分配 二、矿井总风量的调节二、矿井总风量的调节 当矿井（或一翼）总风量不足或过剩时，需调节总风量，也就是当矿井（或一翼）总风量不足或过剩时，需调节总风量，也就是 调整主通风机的工况点。采取的措施是：改变主通风机的工作特调整主通风机的工况点。采取的措施是：改变主通风机的工作特 性，

45、或改变矿井风网的总风阻。性，或改变矿井风网的总风阻。 ( (一一) ) 改变主通风机工作特性改变主通风机工作特性 改变主通风机的叶轮转速、轴流式风机叶片安装角度和离心式风改变主通风机的叶轮转速、轴流式风机叶片安装角度和离心式风 机前导器叶片角度等，可以改变通风机的风压特性，从而达到调机前导器叶片角度等，可以改变通风机的风压特性，从而达到调 节风机所在系统总风量的目的。节风机所在系统总风量的目的。 R M1 M2 M3 Q H 通风网络及风量分配 ( (二二) ) 改变矿井总风阻值改变矿井总风阻值 1. 1. 风硐闸门调节法风硐闸门调节法 如果在风机风硐内安设调节闸门，通过改变闸门的开口大小可以

46、如果在风机风硐内安设调节闸门，通过改变闸门的开口大小可以 改变风机的总工作风阻，从而可调节风机的工作风量。改变风机的总工作风阻，从而可调节风机的工作风量。 2. 2. 降低矿井总风阻降低矿井总风阻 当矿井总风量不足时，如果能降低矿井总风阻，则不仅可增大矿当矿井总风量不足时，如果能降低矿井总风阻，则不仅可增大矿 井总风量，而且可以降低矿井总阻力。井总风量，而且可以降低矿井总阻力。 M1 R1 R2 M2 R3 M3 Q H 通风网络及风量分配 第五节第五节 应用计算机解算复杂通风网络应用计算机解算复杂通风网络 目的：已知风网各分支风阻和主通风机的特性，求算主要通风机的工目的：已知风网各分支风阻和

47、主通风机的特性，求算主要通风机的工 况点，各分支的风量和风向，以便验算各用风地点的风量和风整速是况点，各分支的风量和风向，以便验算各用风地点的风量和风整速是 否符合规程要求。否符合规程要求。 原理：依据风量平衡定律、风压平衡定律、阻力定律原理：依据风量平衡定律、风压平衡定律、阻力定律 方法：回路法方法：回路法 假设风网中每一回路内各分支的风向和风量开始，逐假设风网中每一回路内各分支的风向和风量开始，逐 渐修正风量，使之满足风压平衡定律。渐修正风量，使之满足风压平衡定律。 节点法节点法 假设风网中每一回路内各分支节点压力值开始，逐渐修正压假设风网中每一回路内各分支节点压力值开始，逐渐修正压 力分

48、布，使之满足风量平衡定律。力分布，使之满足风量平衡定律。 一、改进的斯考德恒斯雷试算法回路法一、改进的斯考德恒斯雷试算法回路法 回路风量：把风流在风网中的流动看成是在一些互不重复的独立的闭回路风量：把风流在风网中的流动看成是在一些互不重复的独立的闭 合回路中各有一定的风量在循环，这种风量称为回路风量。合回路中各有一定的风量在循环，这种风量称为回路风量。 如图：回路：如图：回路：ABDEF(ABDEF(风量风量q q1 1) )、BCDB(qBCDB(q2 2) )、DCED(qDCED(q3 3) ) 独立分支：只属于一个回路的分支。反之，为非独立分支。且满足：独立分支：只属于一个回路的分支。

49、反之，为非独立分支。且满足： 独立分支独立分支(M)(M)分支总数分支总数(B)(B)节点数节点数(J)(J) 如：如：BCBC、CECE、 EFAB EFAB独立分支，独立分支， BD BD、DEDE、CDCD非独立分支非独立分支 通风网络及风量分配 基本思路：初拟风网中各回路风量基本思路：初拟风网中各回路风量 ( (如如q q1 1 q q2 2 q q3 3) )，使其满足风网中节，使其满足风网中节 点风量风量平衡定律，然后利用点风量风量平衡定律，然后利用 风压平衡定律对其逐一进行修正，风压平衡定律对其逐一进行修正， 从而得各分支假设风量，经把迭从而得各分支假设风量，经把迭 代计算修正，各回路风压逐渐趋代计算修正，各回路风压逐渐趋 于平衡，这样各分支风量逐渐接真实值。于平衡，这样各分支风量逐渐接真实值。 回路风量修正值（回路风量修正值（Q Q）：）： 回路中各分支阻力代数和，当分支流向与回路流向一致时，取回路中各分支阻力代数和，当分支流向与回路流向一致时，取 “”，反之，取，反之，取“”。 当回路中有当回路中有 H Hf f 和 和 H Hn n 时： 时： 故分支风量为：故分支风量为： A B C D E F q2 q1 q3 Hf n i ii n i ii QR QR Q 1 1 2 2 1 1 2 2 f n i ii n i nf