矿井通风与除尘(蒋仲安版) 4 矿井通风动力

1、1第四章第四章 矿井通风动力矿井通风动力 24.4.矿井通风动力矿井通风动力n欲使空气在矿井中源源不断地流动，就必须克欲使空气在矿井中源源不断地流动，就必须克服空气沿井巷流动时所受到的阻力。这种服空气沿井巷流动时所受到的阻力。这种克服克服通风阻力的能量或压力通风阻力的能量或压力叫叫通风动力通风动力。n若这种能量是由若这种能量是由通风机通风机提供的，则称为提供的，则称为机械通机械通风风；n若是由矿井若是由矿井自然条件自然条件产生的，则称为产生的，则称为自然风压自然风压。n机械风压机械风压和和自然风压自然风压均是矿井均是矿井通风的动力通风的动力。 3主要内容主要内容: :n4.1 自然风压自然风压

2、n4.2 矿用通风机的类型及构造矿用通风机的类型及构造n4.3 通风机的性能参数与特性曲线通风机的性能参数与特性曲线n4.4 通风机的相似理论通风机的相似理论n4.5 矿井主要通风机的附属装置矿井主要通风机的附属装置n4.6 矿井通风机的联合运转矿井通风机的联合运转4要求要求:n本章部分内容在本章部分内容在工业通风通风与除尘工业通风通风与除尘课程课程中已讲解，对本章的要求是：中已讲解，对本章的要求是：n（1）掌握自然风压的形成。）掌握自然风压的形成。n（2）了解）了解矿井主要通风机的附属装置。矿井主要通风机的附属装置。n（3）复习）复习矿用通风机的类型及构造、矿用通风机的类型及构造、 通风机通

3、风机的性能参数与特性曲线、通风机的相似理论的性能参数与特性曲线、通风机的相似理论和和矿井通风机的联合运转矿井通风机的联合运转54.1 4.1 自然风压自然风压n4 41 11 1 自然风压及其形成和计算自然风压及其形成和计算（1）自然风压与自然通风）自然风压与自然通风如图所示的井巷系统，如图所示的井巷系统，1-4为水平线，为水平线，2-3为水平巷道。为水平巷道。(平硐及竖井开拓平硐及竖井开拓)1243z1432z冬季：风流方向为冬季：风流方向为1-2-3-4夏季：风流方向为夏季：风流方向为4-3-2-1这种由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。这种由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。6（2

4、2）自然风压的计算）自然风压的计算n4 41 11 1 自然风压及其形成和计算自然风压及其形成和计算若设若设Pa为井口大气压，为井口大气压，Z为井深，为井深，为空气密度，则自然风为空气密度，则自然风压为压为1243z1432z 212121ZggZpgZpppHaan342211gdZdZgHn若考虑标高向上为正，上若考虑标高向上为正，上式写成积分形式：式写成积分形式：12()nmmHZg7 当井深小于当井深小于100m时时 Pa, 221100gzgzgzHn 当井深大于当井深大于100m时时 Pa , )11(0341. 0210TTzKpHn100001zK（2 2）自然风压的计算）自然

5、风压的计算8（3 3）矿井自然风压的测定）矿井自然风压的测定 直接测量法直接测量法 测定全矿井自然风压 间接测定法间接测定法在有主通风机工作的矿井，在有主通风机工作的矿井，首先，当主通风机正常运转时，首先，当主通风机正常运转时，测出其总风量测出其总风量Q Q及主扇的有效静及主扇的有效静压压H H，则可列出方程为：，则可列出方程为： 2RQHHns然后，停止主通风机运转，当仍有自然通风风流流过全矿然后，停止主通风机运转，当仍有自然通风风流流过全矿且稳定时，立即在风硐内或其它总风流中测出自然通风量且稳定时，立即在风硐内或其它总风流中测出自然通风量Q Q，则可列出方程式为：，则可列出方程式为：2RQ

6、Hn94 41 12 2 自然风压的影响因素自然风压的影响因素 影响自然风压的决定性因素是两侧影响自然风压的决定性因素是两侧空气柱的密度差空气柱的密度差，而，而空气密度又受温度空气密度又受温度T 大气压力大气压力P气体常数气体常数R和相对湿度和相对湿度 等因素影响。因此，影响自然风压的因素可用下式表示：等因素影响。因此，影响自然风压的因素可用下式表示： 12()nmmHZg() ( , , , ) nHfZfT P RZ（1）矿井某一回路中两侧空气柱的）矿井某一回路中两侧空气柱的温差温差。 图图4-2 自然风压变化示意图自然风压变化示意图10n（2）空气）空气成份和湿度成份和湿度影响空气密度，

7、因而对影响空气密度，因而对自然风压也有一定影响，但影响不大。自然风压也有一定影响，但影响不大。n（3）井深井深 。空气压力和密度均随井深增加而空气压力和密度均随井深增加而增加。增加。n（4）主要通风机主要通风机工作对自然风压的大小和方工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。向也有一定影响。 4 41 12 2 自然风压的影响因素自然风压的影响因素 114 41 13 3 自然风压的控制和利用自然风压的控制和利用 自然风压既是通风动力，也可能是阻力，是事故的肇因。自然风压既是通风动力，也可能是阻力，是事故的肇因。因此，研究自然风压的利用与控制很有现实意义。根据矿因此，研究自然风压的利用与控制很有

8、现实意义。根据矿山生产的经验和对自然通风规律的认识，可以考虑从以下山生产的经验和对自然通风规律的认识，可以考虑从以下几个方面来利用和控制自然风压。几个方面来利用和控制自然风压。 （1）设计和建立合理的通风系统）设计和建立合理的通风系统（2）降低风阻）降低风阻 （3）人工调整进回风井内空气的温差）人工调整进回风井内空气的温差（4）解决高温季节下行自然风流的问题）解决高温季节下行自然风流的问题 124 41 13 3 自然风压的控制和利用自然风压的控制和利用 一般来说，平硐开拓的矿井，上行自然通风比下行自然一般来说，平硐开拓的矿井，上行自然通风比下行自然通风的时间多。因此，拟定通风系统时，必须充分

9、利用低通风的时间多。因此，拟定通风系统时，必须充分利用低温季节的上行自然风流，而对高温季节的下行自然风流采温季节的上行自然风流，而对高温季节的下行自然风流采取适当的限制措施。取适当的限制措施。 在丘陵和平缓地带用井筒开拓的矿井，尽可能利用进风在丘陵和平缓地带用井筒开拓的矿井，尽可能利用进风与回风井口的高差。进风井的标高应低些，回风井的标高与回风井口的高差。进风井的标高应低些，回风井的标高应高些。井口平硐口尽可能朝着常年主导风向。另进风井应高些。井口平硐口尽可能朝着常年主导风向。另进风井口可设在背阳处。口可设在背阳处。 （1 1）设计和建立合理的通风系统）设计和建立合理的通风系统13图图4-3

10、自然风压使风流反向示意图自然风压使风流反向示意图系统的自然风压为系统的自然风压为 ABBCEFA()nACBFAHZgDBB CED系统的自然风压为系统的自然风压为 ()nDCBEBHZg设设ABAB风流停滞风流停滞 22nAnDDSnACHHR QHHR QnAnDDSnACHHRHHRnANDDSnACHHRHHRABAB段风流反向段风流反向 DRSH加大加大增大增大在在A点安装风机向巷道压风点安装风机向巷道压风 防止风流反向措施：防止风流反向措施： 4 41 13 3 自然风压的控制和利用自然风压的控制和利用14（2 2）降低风阻）降低风阻 4 41 13 3 自然风压的控制和利用自然风

11、压的控制和利用 在一定时期、一定范围内自然风压基本上是定在一定时期、一定范围内自然风压基本上是定值，则降低风阻就能提高风量。主要措施有：并值，则降低风阻就能提高风量。主要措施有：并联通风，消除杂物扩大过风断面等。联通风，消除杂物扩大过风断面等。154 41 13 3 自然风压的控制和利用自然风压的控制和利用（3 3）人工调整进回风井内空气的温差）人工调整进回风井内空气的温差 如有的矿山在进风井巷设置水幕或者淋水，既如有的矿山在进风井巷设置水幕或者淋水，既冷却空气，又净化风源。但排水是个问题。冷却空气，又净化风源。但排水是个问题。164 41 13 3 自然风压的控制和利用自然风压的控制和利用（

12、4 4）解决高温季节下行自然风流的问题）解决高温季节下行自然风流的问题 1 堵堵。密闭采空区，隔绝风流下行；。密闭采空区，隔绝风流下行； 2 抵抗抵抗。用小风机压出；。用小风机压出； 3 抽抽。选择合适的通道，用风扇把下行自然风。选择合适的通道，用风扇把下行自然风抽出，同时排走下部的污风。抽出，同时排走下部的污风。174.2 4.2 矿用通风机的类型及构造矿用通风机的类型及构造n矿井通风的主要动力是矿井通风的主要动力是通风机通风机。通风机是矿井的。通风机是矿井的“肺脏肺脏”，其日夜不停地运转，加之其功率大，因此其能耗很大，所其日夜不停地运转，加之其功率大，因此其能耗很大，所以合理地选择和使用通

13、风机，不仅关系到矿井的安全生产以合理地选择和使用通风机，不仅关系到矿井的安全生产和职工的身体健康，而且对矿井的主要技术经济指标也有和职工的身体健康，而且对矿井的主要技术经济指标也有一定影响。一定影响。n矿用通风机按其服务范围可分为三种：矿用通风机按其服务范围可分为三种：n（1 1）主要通风机主要通风机，服务于全矿或矿井的某一翼（部分）；，服务于全矿或矿井的某一翼（部分）；n（2 2）辅助通风机辅助通风机，服务于矿井网络的某一分支（采区或工作面），服务于矿井网络的某一分支（采区或工作面），帮助主要通风机通风，以保证该分支风量；帮助主要通风机通风，以保证该分支风量；n（3 3）局部通风机局部通风机

14、，服务于独头掘进井巷等局部地区。，服务于独头掘进井巷等局部地区。n按通风机的构造和工作原理可分为按通风机的构造和工作原理可分为离心式通风机离心式通风机和和轴流式轴流式通风机通风机两种。两种。184.2 矿用通风机的类型及构造矿用通风机的类型及构造n4 42 21 1 离心式通风机的构造和工作原理离心式通风机的构造和工作原理n4 42 22 2 轴流式通风机的构造和工作原理轴流式通风机的构造和工作原理19n离心式通风机的主要结构部件为离心式通风机的主要结构部件为叶轮、机壳、进气口、出叶轮、机壳、进气口、出气口气口，如图，如图7-17-1所示。所示。l 叶轮安装在蜗壳叶轮安装在蜗壳4 4内，当叶内

15、，当叶轮旋转时，气体经过进气口轮旋转时，气体经过进气口2 2轴向吸入，然后气体约转轴向吸入，然后气体约转9090流经叶轮叶片构成的流流经叶轮叶片构成的流道间，而蜗壳将叶轮甩出的道间，而蜗壳将叶轮甩出的气体集中、导流，从通风机气体集中、导流，从通风机出口出口6 6或出口扩散器或出口扩散器7 7排出。排出。Centrifugal fan 1Air into room，2Air inlet，3Impeller，4Helicoid body5Main axial，6-Air outlet，7Outlet diffuser4 42 21 1 离心式通风机的工作原理离心式通风机的工作原理20n气体在离心通

16、风机中的流动先为气体在离心通风机中的流动先为轴向轴向，后转变为垂直于，后转变为垂直于通风机轴的通风机轴的径向径向运动，当气体通过旋转叶轮的叶道间，运动，当气体通过旋转叶轮的叶道间，由于叶片的作用，气体获得能量，即气体压力提高和动由于叶片的作用，气体获得能量，即气体压力提高和动能增加。能增加。n当气体获得的能量足以克服其阻力时，则可将气体输送当气体获得的能量足以克服其阻力时，则可将气体输送到高处或远处。到高处或远处。4 42 21 1 离心式通风机的工作原理离心式通风机的工作原理21n离心式通风机按其离心式通风机按其叶片出口角叶片出口角( (叶片出口速度方向与叶叶片出口速度方向与叶轮圆周速度反方

17、向之夹角轮圆周速度反方向之夹角) )不同，不同，分为前向式分为前向式( (2 29090) )、径向式、径向式( (2 2=90=90) )、后向式（、后向式（2 29090）三种，）三种，如图如图7-27-2所示。所示。图图4-5 叶轮叶型与出口安装角叶轮叶型与出口安装角w2c2u2c2u2w2c2u22u2c2w22(a) Forward-curved-blade (b) Backward-curved-blade，(c) Radial blade4 42 21 1 离心式通风机的工作原理离心式通风机的工作原理22离心风机叶片出口角离心风机叶片出口角 23几种不同叶片型式的叶轮性能比较：n

18、 从气体获得从气体获得压力压力看，看，前向式叶轮最大，径向式叶轮前向式叶轮最大，径向式叶轮稍次，后向式叶轮最小稍次，后向式叶轮最小。n 从从效率效率观点看，观点看，后向式叶轮效率最大，径向式叶轮后向式叶轮效率最大，径向式叶轮居中，前向式叶轮效率最低居中，前向式叶轮效率最低。n 从从结构结构尺寸看，当风量和转速一定时，在达到相同尺寸看，当风量和转速一定时，在达到相同的风压前提下，的风压前提下，前向式叶轮直径最小，径向式叶轮直径前向式叶轮直径最小，径向式叶轮直径次之，后向式叶轮直径最大次之，后向式叶轮直径最大。n 从风机从风机噪声噪声方面看，方面看，前向式叶轮噪声最大，径向式前向式叶轮噪声最大，径

19、向式叶轮适中，后向式叶轮的噪声较小叶轮适中，后向式叶轮的噪声较小。24n在目前风机生产中，大型的离心式通风机，为了增加在目前风机生产中，大型的离心式通风机，为了增加效率和降低噪声，几乎都采用效率和降低噪声，几乎都采用后向式叶轮后向式叶轮。n而一些中小型风机，特别对而一些中小型风机，特别对风压要求较高风压要求较高时，则采用时，则采用前前向式叶轮向式叶轮；n从防磨损和减少积尘角度看，选用从防磨损和减少积尘角度看，选用径向式叶轮径向式叶轮较为有较为有利。利。w2c2u2c2u2w2c2u22u2c2w224 42 21 1 离心式通风机的工作原理离心式通风机的工作原理25n矿用离心式风机在矿井通风井

20、口安装作抽出式通风的示意图如下。矿用离心式风机在矿井通风井口安装作抽出式通风的示意图如下。 4 42 21 1 离心式通风机的工作原理离心式通风机的工作原理1一工作轮；一工作轮；2一一 蜗壳体；扩散器；蜗壳体；扩散器；4主轴；主轴；5止推轴承；止推轴承；6一径向轴承；一径向轴承；7前导器；前导器；8机架；机架；9联轴节；联轴节；10制动器；制动器；11机座；机座；12吸风口；吸风口；13通风机房；通风机房；14电动机；电动机；15风硐风硐264 42 21 1 离心式通风机的工作原理离心式通风机的工作原理274 42 22 2轴流式通风机的构造和工作原理轴流式通风机的构造和工作原理n空气沿轴向

21、流动的通风机称为轴流式通风机。一般通风空气沿轴向流动的通风机称为轴流式通风机。一般通风机的结构如图机的结构如图4-74-7所示，主要由集风器、叶轮、导叶和扩所示，主要由集风器、叶轮、导叶和扩散器等组成。叶轮安装在圆筒形机壳中，电动机与叶轮散器等组成。叶轮安装在圆筒形机壳中，电动机与叶轮直接联接。直接联接。图图4-7 轴流通风机轴流通风机集风器；叶轮；导叶；集风器；叶轮；导叶；4扩散筒扩散筒 28n由于风机叶轮的叶片具有一定的斜面形状，当叶轮在机由于风机叶轮的叶片具有一定的斜面形状，当叶轮在机壳中高速转动时，使叶轮周围气体一面随叶轮旋转；一壳中高速转动时，使叶轮周围气体一面随叶轮旋转；一面沿轴向

22、推进，气体在通过叶轮时获得能量，压力升高，面沿轴向推进，气体在通过叶轮时获得能量，压力升高，进入扩散管后一部分轴向气流的动能转变为静压能，最进入扩散管后一部分轴向气流的动能转变为静压能，最后以一定的压力从扩散管流出。后以一定的压力从扩散管流出。4 42 22 2轴流式通风机的构造和工作原理轴流式通风机的构造和工作原理29n轴流式通风机一般采用电动机轴流式通风机一般采用电动机直接传动直接传动的传动方式，的传动方式，n有些大型的轴流式通风机也可将电动机安装在机壳的有些大型的轴流式通风机也可将电动机安装在机壳的外面，外面，n采取皮带轮或联轴器传动的方式，且其叶轮的排风侧采取皮带轮或联轴器传动的方式，

23、且其叶轮的排风侧有的设有固定导叶，可将一部分偏转气流转变为静压有的设有固定导叶，可将一部分偏转气流转变为静压能，有助于气流的扩散。能，有助于气流的扩散。n轴流式通风机的叶片有各种各样型式，轴流式通风机的叶片有各种各样型式，有板型、机翼有板型、机翼型等等。型等等。n叶片从根部到叶稍常采用叶片从根部到叶稍常采用扭曲形的扭曲形的。n有些叶轮的叶片安装角是可以调整的，有些叶轮的叶片安装角是可以调整的，n通过调整叶片安装角可以改变风机的性能参数。通过调整叶片安装角可以改变风机的性能参数。Axial Flow Fans30对旋式轴流风机 屋顶风机屋顶风机 31图图4-8是矿用轴流式风机在矿井通风井口安装作

24、抽出式通是矿用轴流式风机在矿井通风井口安装作抽出式通风的示意图。风的示意图。4 42 22 2轴流式通风机的构造和工作原理轴流式通风机的构造和工作原理1-集风器；集风器；2-前流线体；前流线体；3-前导器；前导器；4-第一级工作轮；第一级工作轮；5-中间整流器；中间整流器；6 -第二级工作轮；第二级工作轮；7- 后整流器；后整流器；8-环行或水泥扩散器；环行或水泥扩散器；9-机架；机架；10-电动机；电动机；11- 通风机房；通风机房；12风硐；风硐；13-导流板；导流板；14-基础；基础；15-径向轴承；径向轴承；16-止推轴承；止推轴承；17- 制动器；制动器；18-齿轮联轴节；齿轮联轴节

25、；19- 扩散器扩散器324 42 22 2轴流式通风机的构造和工作原理轴流式通风机的构造和工作原理334.3 4.3 通风机的性能参数与特性曲线通风机的性能参数与特性曲线n4.3.1 4.3.1 通风机的性能参数通风机的性能参数 n4.3.2 4.3.2 通风机的特性曲线通风机的特性曲线 n4.3.3 4.3.3 通风机特性曲线的合理工况范围通风机特性曲线的合理工况范围344.3.1 4.3.1 通风机的性能参数通风机的性能参数 n风量风量Q Q、风压、风压P P、转速、转速n n、功率、功率N N及效率及效率是表示是表示通风机性能的主要参数。通风机性能的主要参数。n（1 1）风量）风量(A

26、ir Flow、Volume of Airflow)n通风机在单位时间内所输送的气体体积称为风量，通风机在单位时间内所输送的气体体积称为风量，又称流量。通常指的是工作状态下的气体量又称流量。通常指的是工作状态下的气体量(m(m3 3/h/h或或m m3 3/s)/s)，而在风机铭牌上有时标出的是标准状态下的，而在风机铭牌上有时标出的是标准状态下的风量风量(Nm(Nm3 3/h/h或或NmNm3 3/s)/s)。35n（2 2）风压）风压(Pressure of Air) n通风机出口气体全压与进口气体全压之差通风机出口气体全压与进口气体全压之差( (或进、或进、出口全压绝对值之和出口全压绝对值

27、之和) )称为风机的风压，也就是气称为风机的风压，也就是气体进入风机后所升高的压力，其单位为体进入风机后所升高的压力，其单位为PaPa。n（3 3）功率）功率(Power) n通风机在单位时间内传递给气体的能量称为风机的通风机在单位时间内传递给气体的能量称为风机的有效功率有效功率N Ne e，可用下式表示，可用下式表示kW , 1000QPNe有效功率有效功率4.3.1 4.3.1 通风机的性能参数通风机的性能参数 36实际上，由于通风机运转时轴承内部有摩擦损失以及气体在实际上，由于通风机运转时轴承内部有摩擦损失以及气体在风机内流动时产生的涡流撞击和流动损失，使通风机消耗在风机内流动时产生的涡

28、流撞击和流动损失，使通风机消耗在风机轴上的功率风机轴上的功率(轴功率轴功率)N要大于有效功率要大于有效功率Ne。kW , 1000QPN 通风机效率。通风机效率。 当选择通风机所配用电动机功率时，在轴功率的基础上，当选择通风机所配用电动机功率时，在轴功率的基础上，还应考虑通风机机械传动的能量损失以及电动机工作的安还应考虑通风机机械传动的能量损失以及电动机工作的安全系数。配用电动机功率全系数。配用电动机功率ND可按下式计算：可按下式计算： kW , 1000mQPNjDj通风机机械传动效率，通风机机械传动效率， m电动机容量安全系数电动机容量安全系数 4.3.1 4.3.1 通风机的性能参数通风

29、机的性能参数 37able 7-2 Fan Mechanical Conversion efficiency传传 动动 方方 式式机械传动效率机械传动效率j电动机直接传动电动机直接传动联轴器直接传动联轴器直接传动减速器传动减速器传动皮带传动皮带传动1.00.980.950.92 Table 7-3 Safety Coefficience of Motor Capacity电动机功率电动机功率(kW)电动机容量安全系数电动机容量安全系数m51.51.41.31.21.15Fan Performance ParameterkW , 1000mQPNjD38（4 4）效率）效率(Efficiency

30、) n通风机的效率通风机的效率就是风机的有效功率与消耗在风机轴就是风机的有效功率与消耗在风机轴上的功率之比，即上的功率之比，即 %100 NNe4.3.1 4.3.1 通风机的性能参数通风机的性能参数 394 43 32 2 通风机的特性曲线通风机的特性曲线n将通风机的主要性能参数，将通风机的主要性能参数，如风压如风压P P、功率、功率N N和和效率效率与其风量与其风量Q Q的相互关系绘制成曲线，称的相互关系绘制成曲线，称为通风机的特性曲线为通风机的特性曲线( (或称性能曲线、个体特或称性能曲线、个体特性曲线等性曲线等) )。n风机特性曲线是较直观反应风机各参数之间关风机特性曲线是较直观反应风

31、机各参数之间关系的一种表达方法，此方法在工程上应用极其系的一种表达方法，此方法在工程上应用极其广泛。广泛。40n通风机的特性曲线一般有三条，通风机的特性曲线一般有三条，n风压与风量风压与风量( (P PQ Q) )特性曲线特性曲线n功率与风量功率与风量( (N NQ Q) )特性曲线特性曲线n效率与风量效率与风量( (Q Q) )特性曲线。特性曲线。H/daPaQ/m3/sN/kW /%HtHSN t S4 43 32 2 通风机的特性曲线通风机的特性曲线41n从理论上分析，风机特性曲线是从理论上分析，风机特性曲线是利用风机的基利用风机的基本方程式计算而得到本方程式计算而得到，但由于计算方法比

32、较复，但由于计算方法比较复杂和风流在每台通风机内部的能量损失无法计杂和风流在每台通风机内部的能量损失无法计算，故不易得到切合实际的特性曲线算，故不易得到切合实际的特性曲线. .n在实际应用中，都在实际应用中，都采取实验方法测得数据，经采取实验方法测得数据，经整理后绘制特性曲线整理后绘制特性曲线。4 43 32 2 通风机的特性曲线通风机的特性曲线42风机空气动力性能测定系统风机空气动力性能测定系统 43 Fig 7-4 Fan Pressure Characteristic Curve从图中可知：曲线从图中可知：曲线a a、b b、c c、d d的形状不同，各有特点，的形状不同，各有特点，它们

33、分别和速度特性曲线它们分别和速度特性曲线e e、f f、g g、i i之间的影线表示不之间的影线表示不同风量下所损失的风压。同风量下所损失的风压。Fan Characteristic Curve，(a) Backward-curved-blade(c) Forward-curved-blade(b) Radial blade(d) Axial flow fan 44na a曲线比较稳定，即风量变化时风压变化比较均匀，可使效率提曲线比较稳定，即风量变化时风压变化比较均匀，可使效率提高，故离心式通风机使用后倾式叶片；高，故离心式通风机使用后倾式叶片；nb b径向式叶片容易制作，多用于离心式小型通风

34、机；径向式叶片容易制作，多用于离心式小型通风机；nc c曲线表示风量变化时风压变化不均匀，但在某一风量下风压较曲线表示风量变化时风压变化不均匀，但在某一风量下风压较高，故非矿用高压鼓风机多用前倾式叶片；高，故非矿用高压鼓风机多用前倾式叶片；nd d曲线为轴流式通风机风压特性曲线的一般形式曲线为轴流式通风机风压特性曲线的一般形式，具有一段马，具有一段马鞍形鞍形( (又叫驼峰又叫驼峰) )曲线的特点。曲线的特点。(a) Backward-curved-blade(c) Forward-curved-blade(b) Radial blade(d) Axial flow fan Fan Charac

35、teristic Curve45n通风机的功率和效率特性曲线也要通过实验求得。通风机的功率和效率特性曲线也要通过实验求得。为避免电流过大而烧毁电机：为避免电流过大而烧毁电机：离心式通风机离心式通风机启动启动时，时，应关闭阀门在风量最小时启动应关闭阀门在风量最小时启动。轴流式通风机轴流式通风机启动启动时，时，应打开阀门在风量最大时启动应打开阀门在风量最大时启动 Fig 7-5 Centrifugal fan characteristic curve Fig 7-6 Axial flow fan characteristic curve 464 43 33 3 通风机特性曲线的合理工况范围通风机特

36、性曲线的合理工况范围n从通风机运转稳定从通风机运转稳定：实际应用的风压不能超过最大风压的：实际应用的风压不能超过最大风压的0.90.9倍；倍；n从经济角度从经济角度: :通风机的静压效率不应低于通风机的静压效率不应低于0.60.6(0.8(0.8) )。n从安全角度从安全角度: :轴流式通风机不允许工况点落在马鞍形区域内轴流式通风机不允许工况点落在马鞍形区域内n由于受到动轮和叶片等部件的结构强度所限，通风机动轮的由于受到动轮和叶片等部件的结构强度所限，通风机动轮的转数不能超过它的转数不能超过它的额定转数额定转数。n轴流式通风机除转数有限制外，轴流式通风机除转数有限制外，最大的叶片安装角最大的叶

37、片安装角为为4545。超过最大的超过最大的角，运转就不稳定。角，运转就不稳定。n为了通风机的工作经济性，一级动轮的轴流式通风机，为了通风机的工作经济性，一级动轮的轴流式通风机，其其角不小于角不小于1010；二级动轮的轴流式通风机，；二级动轮的轴流式通风机，其其值不小于值不小于1515。474 44 4 通风机的相似理论通风机的相似理论n对于通风机，相似理论的应用是非常重要的，特别是对于通风机，相似理论的应用是非常重要的，特别是应用于应用于通风机的相似设计和其性能参数的相似换算。通风机的相似设计和其性能参数的相似换算。n所谓相似设计，即根据试验研究出来的性能良好、运所谓相似设计，即根据试验研究出

38、来的性能良好、运行可靠的模型风机来设计与模型相似的新通风机。行可靠的模型风机来设计与模型相似的新通风机。n性能相似换算是用于试验条件不同于设计条件时，将性能相似换算是用于试验条件不同于设计条件时，将试验条件下的性能参数利用相似原理换算到设计和实试验条件下的性能参数利用相似原理换算到设计和实际使用条件下的性能参数。际使用条件下的性能参数。484 44 4 通风机的相似理论通风机的相似理论本节将要研究同一类型风扇的风量、风压、功率和效率同本节将要研究同一类型风扇的风量、风压、功率和效率同通风机尺寸（一般用动轮直径为代表）和转数的关系，这通风机尺寸（一般用动轮直径为代表）和转数的关系，这种关系称为风

39、扇参数的比例定律。种关系称为风扇参数的比例定律。 所谓通风机属于同一类型是指彼此的结构上所谓通风机属于同一类型是指彼此的结构上几何相似几何相似，通风机内部风流的通风机内部风流的运动相似运动相似和和动力相似动力相似。而几何相似是必。而几何相似是必要条件，运动和动力相似是充分条件。要条件，运动和动力相似是充分条件。49n4 44 41 1 通风机的主要无因次参数通风机的主要无因次参数n4 44 42 2 通风机的无因次特性曲线通风机的无因次特性曲线( (也称类型也称类型特性曲线特性曲线n4 44 43 3 通风机性能的相似换算通风机性能的相似换算n4 44 44 4 比转数比转数4 44 4 通风

40、机的相似理论通风机的相似理论504 44 41 1 通风机的主要无因次参数通风机的主要无因次参数n将通风机的主要性能参数：将通风机的主要性能参数：风量风量Q Q(m(m3 3/s)/s)、风、风压压P P(Pa)(Pa)、功率、功率N N(kW)(kW)、转速、转速n n(r/min)(r/min)与通风机与通风机的特性值：的特性值：叶轮外径叶轮外径D D2 2(m)(m)、叶轮外缘的圆周、叶轮外缘的圆周速度速度u u2 2(m/s)(m/s)以及气体密度以及气体密度g g(kg/m(kg/m3 3) )之间的关之间的关系用无因此参数来表示，它们分别是：系用无因此参数来表示，它们分别是：51压

41、力系数压力系数P P22uPPg2224uDQQ222241000uDNNg4 44 41 1 通风机的主要无因次参数通风机的主要无因次参数52由于同一类型的风机，其相由于同一类型的风机，其相对应的工况点的无因次参数对应的工况点的无因次参数Q Q、P P、N N和和都相同，所以一组都相同，所以一组无因此特性曲线代表了同一无因此特性曲线代表了同一类型的通风机在不同机号、类型的通风机在不同机号、不同转速下的全部性能，其不同转速下的全部性能，其应用范围比有因次特性曲线应用范围比有因次特性曲线要广的多。要广的多。Fig 7-7 Fan dimensionless performance curve4

42、44 42 2 通风机的无因次特性曲线通风机的无因次特性曲线( (也称类型特性曲线也称类型特性曲线) ) 53n无因次特性曲线的主要用途之一就是选择不同机号的无因次特性曲线的主要用途之一就是选择不同机号的通风机。通风机。n在选择通风机时先要根据通风机所需风压的最大值在选择通风机时先要根据通风机所需风压的最大值P P(Pa)(Pa)，用下式计算动轮的圆周速度，即，用下式计算动轮的圆周速度，即PPug2再根据通风机所需风量再根据通风机所需风量Q(mQ(m3 3/s)/s)，用下式计算出动轮，用下式计算出动轮的直径。即的直径。即 QuQD22 422 60Dun最后，根据最后，根据D D和和n n的

43、数值选定合理的通风机。的数值选定合理的通风机。 4 44 42 2 通风机的无因次特性曲线通风机的无因次特性曲线54n通风机性能的相似换算，是利用相似原理通风机性能的相似换算，是利用相似原理( (即即几何相似、运动相似和动力相似几何相似、运动相似和动力相似) )来解决相似来解决相似风机的性能问题。风机的性能问题。n两台相似风机，在两台相似风机，在转速转速( (n n) )、尺寸尺寸( (D D) )及及气体密气体密度度( () )发生变化时，发生变化时，压力压力( (P P) )、风量风量( (Q Q) )和和功率功率( (N N) )等性能参数的性能相似换算。等性能参数的性能相似换算。4 4

44、4 42 2 通风机的无因次特性曲线通风机的无因次特性曲线55（1 1）风压相似换算）风压相似换算2212212121nnDDPP（2）风量相似换算）风量相似换算2132121nnDDQQ（3）功率相似换算）功率相似换算3215212121nnDDNN4 44 43 3 通风机性能的相似换算通风机性能的相似换算56表表4-4 通风机性能换算公式综合表通风机性能换算公式综合表换算条件换算条件D1 D2n1n212D1 =D2n1=n212D1 =D2n1n21=2D1 D2n1=n21=2风压换算风压换算风量换算风量换算功率换算功率换算效效 率率1=2 2212212121nnDDPP21321

45、21nnDDQQ3215212121nnDDNN2121PP121QQ2121NN22121nnPP2121nnQQ32121nnNN22121DDPP32121DDQQ52121DDNN57n对于同一种气体密度，根据气体状态方程可得出122121TTBB1、2 分别为实际状态下和标准状态下气体的密度，分别为实际状态下和标准状态下气体的密度，kg/m3；B1、B2 分别为实际状态下和标准状态下大气压力，分别为实际状态下和标准状态下大气压力，Pa； T1、T2 分别为实际状态下和标准状态下气体的绝对温度，分别为实际状态下和标准状态下气体的绝对温度，K。 4 44 43 3 通风机性能的相似换算通

46、风机性能的相似换算584 45 54 4 比转数比转数n前面所介绍的相似原理只说明同一系列相似风机在相前面所介绍的相似原理只说明同一系列相似风机在相应的工况点性能参数间的关系，它并没有涉及到不同应的工况点性能参数间的关系，它并没有涉及到不同系列风机之间的比较问题。系列风机之间的比较问题。n为对不同系列风机其主要的性能参数，如风压、风量、为对不同系列风机其主要的性能参数，如风压、风量、转速之间的关系进行比较，提出一个综合性能参数，转速之间的关系进行比较，提出一个综合性能参数，这就是比转数，用符号这就是比转数，用符号n ns s表示，其计算式为：表示，其计算式为：4321PQnns59n在计算比转

47、数时，采用国际单位制。在计算比转数时，采用国际单位制。n对于同一台通风机，在对于同一台通风机，在不同的工况点不同的工况点( (P P、Q Q) ) 有不同的比有不同的比转数转数，为了表达各种类型的通风机特性，便于进行分析比，为了表达各种类型的通风机特性，便于进行分析比较，一般是把较，一般是把通风机全压效率最高点的比转数通风机全压效率最高点的比转数作为该通风作为该通风机的比转数值。机的比转数值。n特别要指出的是，特别要指出的是，在相似条件下，两台通风机的比转数是在相似条件下，两台通风机的比转数是相等的相等的；但是，反过来，；但是，反过来，比转数相等的两台通风机不一定比转数相等的两台通风机不一定相

48、似。相似。n比转数在以下几方面得到应用：比转数在以下几方面得到应用：4 44 44 4 比转数比转数4321PQnns60（1 1）用比转数划分通风机的类型）用比转数划分通风机的类型n比转数比转数n ns s大，反映通风机的风量大、压力低；反之，大，反映通风机的风量大、压力低；反之，比转数小，则风量小、压力高。显然前者适合轴流式比转数小，则风量小、压力高。显然前者适合轴流式通风机，后者适合离心式通风机，故一般用通风机，后者适合离心式通风机，故一般用比转数的比转数的大小来划分通风机的类型大小来划分通风机的类型。如：。如：ns=2.712 前向式叶片离心通风机；前向式叶片离心通风机； ns=3.6

49、16.6 后向式叶片离心通风机；后向式叶片离心通风机； ns16.617.6 单级双进气或并联离心通风机；单级双进气或并联离心通风机；ns=1836 轴流式通风机。轴流式通风机。若若ns1.82.7可采用罗茨风机可其它回转式风机。可采用罗茨风机可其它回转式风机。 比转数的应用比转数的应用61（2 2）比转数的大小可以反映叶轮的几何形状）比转数的大小可以反映叶轮的几何形状n比转数也可以用无因次参数比转数也可以用无因次参数P P、Q Q来表示。并取标准进来表示。并取标准进口状态口状态g g=1.2kg/m=1.2kg/m3 3，得比转数，得比转数n ns s为：为：43218 .14PQns从上式

50、可知比转数是从上式可知比转数是压力系数压力系数P和风量系数和风量系数Q的函数，一般的函数，一般说在同一类型的通风机中说在同一类型的通风机中比转比转ns越大，越大，风量系数风量系数越大，叶轮越大，叶轮的出口宽度的出口宽度b2与其直径与其直径D2之比就越大；比转数愈小，风量系之比就越大；比转数愈小，风量系数愈小，则相应叶轮的出口宽度数愈小，则相应叶轮的出口宽度b2与其直径与其直径D2之比就愈小。之比就愈小。比转数的应用比转数的应用62（3 3）比转数可用于通风机的相似设计）比转数可用于通风机的相似设计n在设计通风机参数时，可先计算比转数，再根在设计通风机参数时，可先计算比转数，再根据比转数的大小决

51、定采用哪种类型的通风机据比转数的大小决定采用哪种类型的通风机( (离心式、轴流式或回转式等离心式、轴流式或回转式等) )。比转数的应用比转数的应用634 45 5 矿井主要通风机的附属装置矿井主要通风机的附属装置n4 45 51 1 风硐风硐n4 45 52 2 扩散器（扩散塔）扩散器（扩散塔）n4 45 53 3 防爆门（防爆井盖）防爆门（防爆井盖）n4 45 53 3 反风装置和功能反风装置和功能644 45 51 1 风硐风硐n风硐风硐是连接风机和井筒的一段巷道。由于其通是连接风机和井筒的一段巷道。由于其通过风量大、内外压差较大，应尽量降低其风阻，过风量大、内外压差较大，应尽量降低其风阻

52、，并减少漏风。并减少漏风。312321z2z1风硐风硐654 45 51 1 风硐风硐n在风硐的设计和施工中应注意下列问题：在风硐的设计和施工中应注意下列问题：n断面适当增大，使其风速断面适当增大，使其风速10m/s10m/s，最大不超过，最大不超过15m/s15m/s；n转弯平缓，应成圆弧形；转弯平缓，应成圆弧形；n风井与风硐的连接处应精心设计，风硐的长度风井与风硐的连接处应精心设计，风硐的长度应尽量缩短，并减少局部阻力；应尽量缩短，并减少局部阻力；n风硐直线部分要有一定的坡度，以利流水；风硐直线部分要有一定的坡度，以利流水；n风硐应安装测定风流压力的测压管。风硐应安装测定风流压力的测压管。

53、n施工时应使其壁面光滑，各类风门要严密，使施工时应使其壁面光滑，各类风门要严密，使漏风量小。漏风量小。664 45 52 2扩散器（扩散塔）扩散器（扩散塔）扩散器扩散器: 扇风机出风口外联接一段断面逐渐扩大的风筒。扇风机出风口外联接一段断面逐渐扩大的风筒。扩散塔扩散塔：扩散器后面的方形风硐和排风弯管。：扩散器后面的方形风硐和排风弯管。 这两种装置的作用都是为了降低风机的出口这两种装置的作用都是为了降低风机的出口动压损失动压损失，提高扇风机的有效压力。提高扇风机的有效压力。图图4-13 4-13 轴流式通风机扩散器轴流式通风机扩散器 图图4-14 4-14 离心式通风机扩散离心式通风机扩散 67

54、4 45 52 2扩散器（扩散塔）扩散器（扩散塔）684 45 53 3 防爆门（防爆井盖）防爆门（防爆井盖）n装有主要通风机出风井的上口，必须安装防爆设施，装有主要通风机出风井的上口，必须安装防爆设施，在斜井井口安设防爆门，在立井井口安设防爆井盖其在斜井井口安设防爆门，在立井井口安设防爆井盖其作用是，当井下一旦发生瓦斯或煤尘爆炸时，受高压作用是，当井下一旦发生瓦斯或煤尘爆炸时，受高压气浪的冲击作用，自动打开，以保护主要通风机免受气浪的冲击作用，自动打开，以保护主要通风机免受毁坏；在正常情况下它是气密的，以防止风流短路。毁坏；在正常情况下它是气密的，以防止风流短路。 1防爆井盖；2密封液槽；3

55、滑轮4平衡重锤；5压脚；6风硐 图图4-15 立井井口防爆盖示意图立井井口防爆盖示意图694 45 54 4 反风装置和功能反风装置和功能n反风装置反风装置是用来使井下风流反向的一种设施，以防止是用来使井下风流反向的一种设施，以防止进风系统发生进风系统发生火灾时火灾时产生的有害气体进入作业区；有产生的有害气体进入作业区；有时为了适应时为了适应救护工作救护工作也需要进行反风。也需要进行反风。n反风方法因反风方法因风机的类型和结构风机的类型和结构不同而异。目前的反风不同而异。目前的反风方法主要有：方法主要有：设专用反风道反风；利用备用风机做反设专用反风道反风；利用备用风机做反风道反风；风机反转反风

56、和调节动叶安装角反风风道反风；风机反转反风和调节动叶安装角反风。70n（1）设专用反风道反风）设专用反风道反风 4 45 54 4 反风装置和功能反风装置和功能1 1反风进风门；反风进风门；2 2风硐；风硐；3 3风机；风机；4 4扩散器；扩散器；5 5、7 7反风导向门反风导向门; ;6 6反风绕道反风绕道 轴流式通风机轴流式通风机 离心式通风机离心式通风机 1一反风控制风门；2一反风进风门； 3一反风绕道一反风绕道 71n（2）轴流式通风机反转反风）轴流式通风机反转反风 4 45 54 4 反风装置和功能反风装置和功能 调换电动机电源的任意两项接线，使电动机改变转向，从而改变通风机叶（动）

57、轮的旋转方向，使井下风流反向。此种方法基建费较小，反风方便。但反风量较小。72n（3）利用备用风机的风道反风（无地道反风）利用备用风机的风道反风（无地道反风）4 45 54 4 反风装置和功能反风装置和功能轴流式风机无地道反风图轴流式风机无地道反风图 1一风硐；2静压管；3绞车；4一分风门；5电动机；6一反风入风顶盖门；7一反风入风侧门； 8一通风机；9一反风门；10一扩散器；11绞车73n（4）调整动叶安装角进行反风）调整动叶安装角进行反风4 45 54 4 反风装置和功能反风装置和功能对于动叶可同时转动的轴流式通风机，只要把所有叶片对于动叶可同时转动的轴流式通风机，只要把所有叶片同时偏转一

58、定角度（大约同时偏转一定角度（大约120120），不必改变叶（动）轮），不必改变叶（动）轮转向就可以实现矿井风流反向，如图转向就可以实现矿井风流反向，如图4-194-19所示所示 图图4-194-19调整动叶安装角反风调整动叶安装角反风74n反风装置应满足下列要求：反风装置应满足下列要求：n定期进行检修，确保反风装置处于良好状态；定期进行检修，确保反风装置处于良好状态；n动作灵敏可靠，能在动作灵敏可靠，能在10min内改变巷道中风流内改变巷道中风流方向；方向；n结构要严密，漏风少；反风量不应小于正常风结构要严密，漏风少；反风量不应小于正常风量的量的60%；n每年至少进行每年至少进行一次一次反风

59、演习。反风演习。4 45 54 4 反风装置和功能反风装置和功能754 46 6 矿井通风机的联合运转矿井通风机的联合运转n461 风机串联工作风机串联工作n462 通风机并联工作通风机并联工作n463 并联与串联工作的比较并联与串联工作的比较76n通风机在某一个特定的通风网络中工作时，其通风机在某一个特定的通风网络中工作时，其风机的风机的实际工作特性实际工作特性( (即实际运行时的风量、即实际运行时的风量、风压、功率、效率等参数风压、功率、效率等参数) )不仅取决于不仅取决于风机本风机本身的特性身的特性，而且还与所在，而且还与所在通风网络的特性通风网络的特性有关。有关。4 46 6 矿井通风

60、机的联合运转矿井通风机的联合运转774 46 6 矿井通风机的联合运转矿井通风机的联合运转n通风阻力是由通风阻力是由摩擦阻力和局部阻力摩擦阻力和局部阻力之和组成，可之和组成，可用下式表示：用下式表示：2PRQ风网的特性曲线。风网的特性曲线。213RRR78n风机特性与网络特性之间的风机特性与网络特性之间的统一点，可统一点，可将通风机的将通风机的P PQ Q特性曲线特性曲线与该风机所在与该风机所在系统系统的风网特性曲线的风网特性曲线同作在一张同作在一张坐标图中，如图所示坐标图中，如图所示; ;n交点交点A A，就是该通风机在该，就是该通风机在该系统中运行的实际工况点。系统中运行的实际工况点。在在