六、矿井通风网络中风量分配与调节ppt课件

1、1第五章 矿井通风网络中风量 分配与调理山东科技大学2021.42温故而知新3本章主要内容45.1 风量分配根本规律 矿井通风系统是由纵横交错的井巷构成的一个复杂系统。用图论的方法对通风系统进展笼统描画，把通风系统变成一个由线、点及其属性组成的系统，称为通风网络。55.1 风量分配根本规律(一矿井通风网络通风网络图：用直观的几何图形来表示通风网络。 1. 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。每条分支可有一个编号，称为分支号。 2. 节点结点、顶点：是两条或两条以上分支的交点。 3. 路通路、道路：是由假设干条方向一样的分支首尾相连而成的线路。如图中，125、

2、1246和136等均是通路。 4. 回路：由两条或两条以上分支首尾相连构成的闭合线路称为回路。根本回路、网孔。如图中，243、2563和136712512345673465. 树：是指恣意两节点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊连通网络图。或者包括图中一切节点，但不构成回路的部分图。 由于这类图的几何外形与树类似，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。剩下称为余树。 方法：加边法、破圈法等。1251234567345.1 风量分配根本规律7二矿井通风网络图 特点： 1) 通风网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外形可以恣意改

3、动。 2) 能清楚地反映风流的方向和分合关系，并且是进展各种通风计算的根底，因此是矿井通风管理的一种重要图件。1251234567345.1 风量分配根本规律8网络图两种类型：普通常用曲线网络图，如下图。1251234567345.1 风量分配根本规律95.1 风量分配根本规律105.1 风量分配根本规律11 通风网络图的绘制原那么： (1) 用风地点并排布置在网络图中部，进风节点位于其下边；回风节点在网络图的上部，风机出口节点在最上部； (2) 分支方向根本都应由下至上； (3) 分支间的交叉尽能够少； (4) 网络图总的外形根本为“椭圆形。 (5) 合并节点，某些间隔较近、阻力很小的几个节

4、点，可简化为一个节点。 (6) 并分支，并联分支可合并为一条分支。5.1 风量分配根本规律125.1 风量分配根本规律风量平衡定律是指在稳态通风条件下，单位时间流入某节点的空气质量等于流出该节点的空气质量；或者说，流入与流出某节点的各分支的质量流量的代数和等于零，即135.1 风量分配根本规律 假设不思索风流密度的变化，那么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：165243图a2178356图b 如图a，节点4处的风量平衡方程为： 将上述节点扩展为无源回路，那么上述风量平衡定律依然成立。如图b所示，回路2-4-5-7-2的各邻接分支的风量满足如下关系：145.1 风量分配根

5、本规律 假设：普通地，回路中分支风流方向为顺时针时， 其阻力取“，逆时针时，其阻力取“。 一无动力源Hn Hf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： 如图，对回路 2-3-4-6中有：23456155.1 风量分配根本规律二有动力源 设风机风压Hf ，自然风压HN 。 如图，对回路 1-2-3-4-5-1中有： 普通表达式为：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路中自然风压与通风机风压的代数和。23456165.2 简单网络特性由两条或两条以上分支彼此首尾相连，中间没有风流分汇点的线路称为串联风路。如图5-2-1所示，由1，2，3，4，

6、5五条分支组成串联风路。一 串联风路特性 1. 总风量等于各分支的风量， 即 MS = M1 = M2 = Mn 当各分支的空气密度相等时， QS = Q1 = Q2 = Qn 2. 总风压阻力等于各分支 风压阻力之和，即:458123679123456789图5-2-1175.2 简单网络特性 3. 总风阻等于各分支风阻之和，即：4. 串联风路等积孔与各分支等积孔间的关系185.2 简单网络特性21312R1R2R1R2R1+R2QH二串联风路等效阻力特性曲线的绘制方法195.2 简单网络特性由两条或两条以上具有一样始节点和末节点的分支所组成的通风网络，称为并联风网。如下图并联风网由5条分支

7、并联。一并联风路特性：1.总风量等于各分支的风量之和，即 当各分支的空气密度相等时,23141234567205.2 简单网络特性2. 总风压等于各分支风压，即3. 并联风网总风阻与各分支风阻的关系4. 并联风网等积孔等于各分支等积孔之和，即23141234567215.2 简单网络特性5. 并联风网的风量分配假设知并联风网的总风量，在不思索其它通风动力及风流密度变化时，可由下式计算出分支i的风量。R1R2.RiRnQS225.2 简单网络特性2112R1R2R1R2R3QH二并联风路等效阻力特性曲线的绘制235.2 简单网络特性21312R1R22112R1R2并联风网的优点245.2 简单

8、网络特性 例如：假设R1=R2=0.04 kg/m7， 串联：Rs= R1+ R2= 0.08 kg/m7 并联： Rs1 ：Rs2： 即在一样风量情况下，串联的能耗为并联的 8 倍。21312R1R22112R1R2255.2 简单网络特性41232345简单角联风网213456复杂角联风网一几个概念265.2 简单网络特性二角联分支风向判别 原那么：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；当两点能位一样时， 风流停滞；当始节点能位低于末节点时，风流反向。 判别式以简单角联为例： 1、 分支5中无风 Q5 = 0 Q1 = Q3 , Q2 = Q4 由风

9、压平衡定律： h1 = h2 , h3 = h4412312345275.2 简单网络特性由阻力定律：两式相比得： 即或写为：412312345285.2 简单网络特性2、当分支5中风向由23节点的压能高于节点，那么 hR2 hR1即同理， hR3 hR4即以上两式相乘， 或写为：412315345295.2 简单网络特性3、分支5中的风向由32同理可得：改动角联分支两侧的边缘分支的风阻就可以改动角联分支的风向。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：412312345305.3 通风网络动态特性分析1. 变阻分支本身的风量与风压变化规律315.3 通风网络动态特性分析2. 变

10、阻分支对其它分支风量与风压的影响规律325.3 通风网络动态特性分析3巷道密闭与贯穿对风流的影响335.3 通风网络动态特性分析(一)稳定性的根本概念345.3 通风网络动态特性分析(二)影响风流稳定性的要素355.3 通风网络动态特性分析 唐山市开平区刘官屯煤矿“12.7瓦斯煤尘爆炸事故死亡108人。365.3 通风网络动态特性分析375.3 通风网络动态特性分析增阻法：提高角联支路压差, 即: 在采区中的一条进风支路进展控风。在胶带斜井底H 点施工两道调理风门增阻, 将胶带巷进风量由22 m3/ s, 控制到16 m3/ s, 经测定, 轨道石门进风量为35 m3/ s, 经此调整后, 角

11、联段PQ胶带巷和轨道巷风量到达7 m3/ s, 且比较稳定。降阻法：经过添加一条并联支路, 降低角联支路相关风阻值, 到达稳定风流的目的。将角联支路的汇风点调在回采进风巷口位置, 利用回采任务面进风顺槽掘进期间的回风绕道JK 作为并联支路,将JK 绕道密闭改为调理风门, 为JK 绕道配风5m3/ s, 到达并联降阻的目的。由于采区内添加了一个配风点, 为了使其它地点风量不减少, 在实施前, 需将采区总进风量添加5 m3/ s 以上。采取此法后, 经测定, 角联支路PQ 的风量到达了8 m3/min。降阻法适用于采区风量比较充足, 或者经过调风可以使采区总风量添加的情况。H385.3 通风网络动

12、态特性分析3. 通风动力变化对风流稳定性的影响395.3 通风网络动态特性分析405.4 矿井风量调理指在采区内部各任务面间，采区之间或消费程度之间的风量调理。调理方法：增阻法、减阻法及辅助通风机调理法。(一) 增阻调理法主要措施：运用最多的是调理风窗。R1Q1R2Q2Q2415.4 矿井风量调理风窗调理法原理分析如以下图分支风阻分别为 R1和R2，风量分别Q1、Q2。那么两分支的阻力为： h1=R1Q12 h2=R2Q22，且 h1= h2假设分支2风量缺乏。可在1分支中设置调理窗。设调理风窗产生的部分风阻为R。R1Q1R2Q2Q2R1+ RQ1R2Q2Q2425.4 矿井风量调理 (R1+

13、R)Q12= R2Q22 由于Q未知，假设QQ。知R后，可计算调理风窗面积。R1Q1R2Q2Q2R1+ RQ1R2Q2Q2435.4 矿井风量调理调理风窗开口面积计算：当 Sc/S0.5 时，根据流膂力学孔口出流的计算式及能量平衡方程可得如下计算开口面积 的计算式：当 Sc/S0.5 时，Sc调理风窗的断面积，m2；S巷道的断面积，m2；Q贯穿风量，m3/s；hc调理风窗阻力，Pa；Rc调理风窗的风阻，Ns2/m8； Rchc /Q 2。445.4 矿井风量调理例题：如下图通风网路，知各风路的风阻值为：R1=0.16，R2=0.24，R3=0.26，R4=0.22，R5=0.36，R6=0.4

14、8kg/m7，网路的总风量为Q=40m3/s，求：1自然分风时各风路的风量，以及网路的总阻力、总阻值；21345640m3/s2假设风路5的需风量为12 m3/s，风路4的需风量为28 m3/s，采用增阻调理法，试确定风窗的位置及风窗的风阻值。1 R总R1R2345R6=0.72kg/m7 h总R总Q21152Pa Q4=4018.9=21.1m3/s；R234R23R40.28 解：455.4 矿井风量调理 Q3=Q4Q2=10.5m3/s Q1=Q6=40m3/s 2hR5=R5 =0.36122=51.8Pa hR234=0.28182=90.7Pa 在R5中，h=90.751.8=38

15、.9，R= 465.4 矿井风量调理(二)减阻调理法主要措施：(1)扩展巷道断面：分支2的减阻值 和需求扩展到的断面积分别为:(2)降低摩擦阻力系数；(3)去除巷道中的部分阻力物；(4)采用并联风路；(5)缩短风流道路的总长度等。特点：可以降低矿井总风阻，并添加矿井总风量；但降阻措施的工程量和投资普通都较大，施工工期较长，所以普通在对矿井通风系统进展较大的改造时采用。R1Q1R2Q2Q2475.4 矿井风量调理特点：增能调理法的施工相对比较方便，不须降低矿井总风阻，但采用辅助通风机调理时设备投资较大，辅助通风机的能耗较大，且辅助通风机的平安管理任务比较复杂，平安性较差。(三)增能调理法主要措施

16、：有风墙风机增能调理法绕道式风机增能调理法485.4 矿井风量调理RM1M2M3QH495.4 矿井风量调理1. 风硐闸门调理法 经过改动在风机风硐内安设调理闸门的开口大小可以改动风机的总工作风阻，从而可调理风机的任务风量。2. 降低矿井总风阻 当矿井总风量缺乏时，假设能降低矿井总风阻，那么不仅可增大矿井总风量，而且可以降低矿井总阻力。R1M1QHR2M2R3M3505.5 运用计算机解算复杂通风网络目的：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速能否符合规程要求。原理：根据风量平衡定律、风压平衡定律、阻力定律方法：515.5 运用计算机解算复杂通风网络改良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反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。如图：回路ABDEF(风量q1)BCDB(q2)、 DCED(q3)独立分