轴流式通风机的功率曲线课件

矿井通风实用技术矿井通风实用技术1空气在矿井中源源不断地流动，须克服空气沿井巷流动时所受到的阻力。这种克服通风阻力的能量或压力叫通风动力。通风机风压和自然风压均是矿井通风的动力。本章将就对这两种压力对矿井通风的作用、影响因素、特性进行分析研究，以便合理地使用通风动力，从而使矿井通风达到技术先进、经济合理，安全可靠。空气在矿井中源源不断地流动，须克服空气沿井巷流动时所受到的阻2问题自然风压是怎样产生的？进、排风井井口标高相同的井巷系统内是否会产生自然风压？何谓通风机的工况点？如何用图解法求单一工作或联合运转通风机的工况点，举例说明。描述主要通风机特性的主要参数有哪些？其物理意义是什么？轴流式和离心式通风机的风压和功率特性曲线各有什么特点？在启动时应注意什么问题？问题自然风压是怎样产生的？进、排风井井口标高相同的3学习情境四矿井通风动力任务一自然风压的测算任务二通风机性能测定学习情境四矿井通风动力任务一自然风压的测算4任务一自然风压的测算知识目标：1.解释自然风压产生的原因2.解释自然风压的特性能力目标：1.能测算自然风压任务一自然风压的测算知识目标：5基本概念机械风压——空气能在井巷中流动，是由于风流的起末点间存在着能量差，由通风机造成的能量差自然风压——由矿井自然条件产生的能量差机械风压和自然风压均是矿井通风的动力，用以克服矿井的通风阻力，促使空气流动。基本概念机械风压——空气能在井巷中流动，是由于风流的起6第一讲自然通风

一、自然风压的产生一种现象在非机械通风的矿井常观测到：风流从气温较低的井筒经工作面流到气温较高的井筒。基本原因由于风流流过井巷时与岩石发生了热量交换，使得进、回风井内的气温出现差异，回风井里面的空气密度比进风井里的空气密度较小，因而两个井筒底部的空气压力不相等，其压差就是自然风压。自然通风在自然风压作用下，风流不断流过矿井的现象。第一讲自然通风一、自然风压的产生7p为井口的大气压，Pa；Z为井深，m；ρ为空气密度，kg/m3，则自然风压为：p为井口的大气压，Pa；Z为井深，m；ρ为空气密度，kg/m8二、自然风压的特性1、自然风压的变化规律

自然风压的大小和方向，主要受地面空气温度变化的影响。二、自然风压的特性1、自然风压的变化规律92、自然风压影响因素两侧空气柱的温度差矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响的主要因素（地面入风气温和风流与围岩的热交换）。其影响程度随矿井的开拓方式、采深、地形和地理位置的不同而有所不同。矿井深度当两侧空气柱温差一定时，自然风压与矿井或回路最高与最低点间的高差Z成正比。深1000m的矿井，“自然通风能”占总通风能量的30%。2、自然风压影响因素10主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。由于风流与围岩的热交换，冬季回风井气温高于进风井，风机停转或通风系统改变，这两个井筒之间在一定时期内仍存在温差，从而仍有一定的自然风压起作用。有时甚至会干扰通风系统改变后的正常通风工作。地面大气压、空气成分和湿度影响空气的密度，因而对自然风压也有一定影响，但影响较小。主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。由于风流与11三、自然风压的控制和利用自然风压作用的两面性－积极和消极措施：新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应使在全年大部分时间内自然风压方向与机械通风风压的方向一致，以便利用自然风压。例如，在山区要尽量增大进、回风井井口的高差；进风井井口布置在背阳处等。

三、自然风压的控制和利用自然风压作用的两面性－积极和消极措施12适时调整主要通风机的工况点，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。例如在冬季自然风压帮助机械通风时，可采用减小叶片角度或转速方法降低机械风压。在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要防止因自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事故。适时调整主要通风机的工况点，使其既能满足矿井通风需要，又可节13四、自然风压的测定直接测定法：在矿井中任一地点制做临时密闭，堵截风流，主要通风机停止运转后，用压差计测出密闭两侧的压差，即为该矿的Hn。要求是密闭不漏风，否则测值不准。四、自然风压的测定直接测定法：在矿井中任一地点制做临时密闭，14任务二通风机性能测定知识目标：1.解释通风机的种类、构造、原理2.解释通风机附属装置的种类及作用3.解释矿井反风的原因、方法及要求4.解释通风机的特性能力目标：1.能测定通风机性能参数2.能绘制通风机实际运转特性曲线3.能填写通风机性能参数记录表任务二通风机性能测定知识目标：15通风机类型按服务范围分：主要通风机、辅助通风机与局部通风机。按构造矿用通风机可分为离心式和轴流式通风机。第一讲机械通风通风机类型第一讲机械通风16主要通风机担负整个矿井或矿井的一翼或一个较大区域通风的通风机必须昼夜运转，它对矿井安全生产和井下工作人员的身体健康、生命安全关系极大。一般安装在地面上，也是矿井的重要耗电设备。所以对主要通风机的选用，必须从安全、技术、经济等方面进行综合考虑。主要通风机担负整个矿井或矿井的一翼或一个较大区域通风的通17辅助通风机用来帮助矿井主要通风机对一翼或一个较大区域克服通风阻力，增加风量的通风机。辅助通风机大多安装在井下，目前已很少使用。局部通风机为满足井下某一局部地点通风需要而使用的通风机。局部通风机主要用作井巷掘进通风，将在后续章节中讨论。辅助通风机用来帮助矿井主要通风机对一翼或一个较大区域克服18离心式通风机的构造及其在矿井通风井口安装作抽出式通风的示意图。离心式通风机主要由动轮（工作轮）、蜗壳体、主轴、锥形扩散器和电动机等部件构成。（一）离心式通风机离心式通风机的构造及其在矿井通风井口安装作抽出式通风的示意图19轴流式通风机的功率曲线课件20当叶轮转动时，靠离心力作用，空气由吸风口12进入，经前导器进入叶轮的中心部分，然后折转90°沿径向离开叶轮而流入机壳2中，再经扩散器3排出.空气经过主要通风机后获得能量，使出风侧的压力高于入风侧，造成了压差以克服井巷的通风阻力促使空气流动，达到了通风的目的。当叶轮转动时，靠离心力作用，空气由吸风口12进入，经前导器进21根据通风机的叶片角度的不同，离心式通风机可分为径向式、后倾式和前倾式三种，β2为叶片出口的构造角，即为风流沿叶片移动的切线W2与圆周速度u2的夹角。对于径向式β2为90°，后倾式β2大于90°，而前倾式的β2则小于90°。根据通风机的叶片角度的不同，离心式通风机可分为径向式、后倾22由动轮l，圆筒形机壳3、集风器4、整流器5、流线体6和环形扩散器7所组成。集风器是外壳呈曲线形且断面收缩的风筒。流线体是一个遮盖动轮轮毂部分的曲面圆锥形罩，它与集风器构成环形入风口，以减少入口对风流的阻力。（二）

轴流式通风机动轮由固定在轮上的轮毂和等间距安装的叶片2组成。由动轮l，圆筒形机壳3、集风器4、整流器5、流线体6和环形扩23叶片的安装角θ可以根据需要来调整，国产轴流式通风机的叶片安装角一般可调为15°、25°、30°、35°、40°和45°七种，使用时可以每隔2.5°调一次。叶片按等间距t安装在动轮上，当动轮的机翼形叶片在空气中快速扫过时，由于叶片的凹面与空气冲击，给空气以能量，产生正压，将空气从叶道压出，叶片的凸面牵动空气，产生负压，将空气吸入叶道。如此一压一吸便造成空气流动。叶片的安装角θ可以根据需要来调整，国产轴流式通风机的叶片安装24一个动轮和它后面一个有固定叶片的整流器组成一段。整流器用来整理动轮流出的旋转气流，以减少涡流损失。为了提高通风机的风压，有些轴流式通风机安装两段动轮。环形扩散器是轴流式通风机特有的部件，其作用是使环状气流过渡到柱状气流时，速压逐渐减少，以减少冲击损失，同时使静压逐渐增加。一个动轮和它后面一个有固定叶片的整流器组成一段。整流器用来整25轴流式通风机的功率曲线课件26（三）矿井主要通风机附属装置通风机的附属装置包括：反风装置防爆门风硐扩散器消音装置（三）矿井主要通风机附属装置通风机的附属装置包括：271.反风装置反风就是使正常风流反向。当进风井筒附近和井底车场发生火灾或瓦斯煤尘爆炸时，会产生大量的一氧化碳和二氧化碳等有害气体。为了避免灾害扩大，就得利用主要通风机s的反风装置迅速将风流方向反转过来。《规程》规定：要求在10min内能把矿井风流方向反转过来，而且要求反风后的风量不小于正常风量的40%。1.反风装置28利用反风道反风是一种常用的可靠方法，能满足反风的时间和风量要求。下图为轴流式主要通风机抽出式通风时的反风示意图，图A为正常通风时反风门1和2的位置，通风机由井下吸风，然后排至大气，若将反风门1、2改变为图B中的位置，风流从大气吸入通风机内，再经反风道压入井下，使井下风流的方向改变。利用反风道反风是一种常用的可靠方法，能满足反风的时间和风量要29离心式通风机的反风情况如图所示，正常通风时，反风门1和2为实线位置，反风时，反风门1提起，而将反风门2放下，风流自反风门2进入通风机，再从反风门1进入反风道3，经风井压入井下。离心式通风机的反风情况如图所示，正常通风时，反风门1和2为实30《规程》规定：装有主要通风机的出风井口，应安装防爆门。防爆门不得小于出风井口的断面积，并正对出风口的风流方向。当井下发生瓦斯爆炸时，爆炸气浪将防爆门掀起，从而起到保护主要通风机的作用。2.防爆门《规程》规定：装有主要通风机的出风井口，应安装防爆门。2.防313.风硐风硐是主要通风机和出风井之间的一段联络巷道。由于通过风硐的风量很大，内外的压力差较大，因此应特别注意降低风硐阻力和减少漏风。风硐设计时应满足：风硐的断面不宜太小，其风速以10m／s为宜，最大不应超过15m/s;风硐的阻力不大于100~200Pa。因此，风硐不宜过长，与井筒的夹角为60~90°之间，转弯部分要呈圆弧形，内壁光滑，拐弯平缓，并保持无堆积物，以减少其阻力。风硐及其闸门等装置，结构要严密，以防止漏风。3.风硐324.扩散器在通风机出风口外，联接一段断面逐渐扩大的风道称为扩散器。其作用是减少出风口的速压损失，以提高通风机的静压。轴流式通风机的扩散器由圆锥形内筒和外筒构成的环状扩散器。其出口还要与由混凝土砌筑成的外接扩散器相连。外扩散器是一段向上弯曲的风道，出风口为长方形断面。离心式通风机的扩散器是长方形，其敞角取8～10°，出风口断面(S3)与入风口断面(S2)之比约为3～4。4.扩散器335.消音装置通风机在运转时产生噪音，特别是大直径轴流式通风机的噪音更大，以致影响工业场地和居民区的工作和休息，为了保护环境，需要采取有效措施，把噪音降低到人们感觉正常的程度。我国规定通风机的噪音不得超过90dB。速度较大的风流在通风机内和高速旋转的动轮叶片迅猛冲击，产生空气动力噪音，同时机件振动产生机械噪音。当通风机的圆周速度大于20m/s时，空气动力噪音占主要地位。正对通风机出口方向的噪音最大，侧向逐渐减少。5.消音装置34消音装置分为主动式与反射式，前者的作用是吸收声音的能量，后者是把声能反射回声源。通风机多采用主动式消音装置，风流通过多孔性材料装成的通道时，其噪音被吸收。对不同频率的噪音消音器，消音效果不同。为了更有效地降低高频率的噪音，消音板要有足够的厚度。也可制成空心消音板，以节省材料。消音装置分为主动式与反射式，前者的作用是吸收声音的能量，后者35（一）通风机工作的基本参数（二）通风机的个体特性曲线及工作范围二、通风机的特性（一）通风机工作的基本参数二、通风机的特性36通风机的特性参数有流量，压力，功率和效率。用这四个参数可以描述通风机的整个特性。1、主要通风机的工作风量单位时间内通过通风机的空气体积，称为通风机的流量，Qf，其单位为m3/s、m3/min或m3/h。在矿井通风中，通过通风机的流量，也就是通风机送入井下或从井下排出的空气量。因此，通风机的流量是一个重要参数。（一）通风机工作的基本参数通风机的特性参数有流量，压力，功率和效率。用这四个参数可以描372、主要通风机的工作风压（1）主风机全压Hft通风机工作时，对每1m3空气做的功称为风机全压。它用于克服管网阻力和消耗于出口处的动能损失。其值等于通风机出口断面上空气的绝对全压(P2+hv2)与通风机入口断面上空气的绝对全压(P1+hv1)之差：Hft

＝(P2+hv2)－

(P1+hv1)实际运转的通风机都装有扩散器，用Hft’表示通风机装置全压。它指通风机扩散器出口断面空气的绝对全压与通风机入口断面空气的绝对全压之差。Hft和Hft’在数值上相差不大，在通风机选型计算中，可直接应用厂家提供的性能曲线所给出的数值。2、主要通风机的工作风压38（2）主风机静压Hfs通风机全压中用来克服井巷通风阻力的部分，为通风机静压。（3）主风机动压hfv通风机全压中的出口断面动能损失部分为通风机动压，计算公式为：hfv=Qf2×ρ/2/sf2ρ—空气密度，kg/m3；sf—风机出口断面积，m2；Qf—风机风量，m3/s。故主风机全压还可表示成：Hft=Hfs＋hfv（2）主风机静压Hfs394、主要通风机的功率和效率（1）功率单位时间内通过通风机的流量和通风机给予每1m3空气的全部能量之乘积，称为通风机的输出功率由于通风机压力有通风机全压Ht和通风机静压Hs之分，所以通风机的输出功率也分为通风机全压输出功率Nt和通风机静压输出功率Ns，即：Nt＝Ht.Qf/1000，kWNs＝Hs.Qf/1000，kW4、主要通风机的功率和效率40（2）主要通风机的轴功率(或输入功率)电动机经传动部件输入给主要通风机的功率叫轴功率，用N表示，单位为kW，主要通风机的轴功率可用下式计算：U——线电压，V；I——线电流，A；cosψ——功率因数；ηd——电动机效率，％；ηc——传动功率，％。（2）主要通风机的轴功率(或输入功率)41（3）通风机的效率通风机在运转过程中，由于机械损失及空气流动损失等原因，通风机轴上的功率不可能全部传递给空气，也就是说通风机的轴功率必然要大于通风机的输出功率，通风机输出功率和通风机轴功率之比叫做通风机的效率，即：ηt＝Nt/N＝HtQf/(1000N)ηs＝Ns/N＝ＨsQf/(1000N)上式中ηt和ηs分别表示通风机的全压效率和静压效率。通风机的效率是衡量每台通风机工作性能的重要指标之一。（3）通风机的效率425、电动机功率Nd为带动风机运转而消耗的功率即为电动机功率。可实际测量或按下式计算：式中ηd、ηc——电动机效率和传动效率。5、电动机功率Nd43（二）通风机的个体特性曲线及工作范围通风机的个体特性曲线——将通风机装在试验管道(或矿井)上运转，若不断改变管道的风阻值，则可以测得一系列与风阻值相对应的Q、h、N和η值。如以Q为横坐标，h为纵坐标，将上述测得的各对应的Q、h值描在坐标纸上，并连结各点，可以获得风量—风压曲线(简称风压曲线)，用同样方法可以得到功率、效率曲线。上述诸曲线即称为通风机的个体特性曲线。（二）通风机的个体特性曲线及工作范围通风机的个体特性曲线——44离心式通风机的风压曲线比较平缓，当风量变化时，风压变化不大；在其稳定工作区内，功率随风量的增加而增加，为避免启动负荷大引起的电流过大烧毁电动机，所以离心式通风机启动时，应将闸门关闭，待通风机启动正常后再逐渐打开闸门。离心式通风机的风压曲线比较平缓，当风量变化时，风压变化不大；45轴流式通风机的风压曲线比较陡，并有一个类似“马鞍形”的驼峰区，当风量变化时，风压变化较大。轴流式通风机的功率曲线，在其稳定工作区内，功率随着风量的增加而减少，为减少启动负荷，故轴流式通风机启动时，不能关闭闸门。轴流式通风机的风压曲线比较陡，并有一个类似“马鞍形”的驼峰区46个体特性曲线的应用1、对于抽出式通风矿井通风机装置的全压(Ht)是指通风机扩散器出风口断面上空气的绝对全压与通风机入口断面上空气的绝对全压之差：

Ht＝Pt3－Pt2＝(Ps3＋hv3)－(Ps2＋hv2)，PaPt2，Pt3——分别为②，③断面上的绝对全压，Pa，Ps2，Ps3——分别为②、③断面上的绝对静压，Pahv2，hv3——分别为②、③断面上的速压，Pa个体特性曲线的应用47因为断面③的绝对静压Ps3就是该断面同标高的地面大气压P，即Ps3＝P，故上式可写为：Ht＝(P－Ps2)+hv3－hv2，PaHt＝Ｈs2＋hv3－hv2，Pa式中Ｈs2——为②断面上的相对静压，Pa。上式表明，通风机装置的全压可以通过测定风峒内某断面上的相对静压Ｈs2、平均速压hv2和扩散器出口断面上的平均速压hv3而获得。因为断面③的绝对静压Ps3就是该断面同标高的地面大气压P，即48在矿山机械设备中，通常把通风机装置的全压分为静压Hs和速压hv两部分，并且把扩散器出口的平均速压hv3作为通风机的速压hv，即：Ht＝Hs＋hv，PaHs——通风机装置的静压。由于hv＝hv3则：Ht＝Hs＋hv3，Pa与Ht＝Ｈs2＋hv3－hv2对比则：Hs＝Hs2－hv2，Pa在矿山机械设备中，通常把通风机装置的全压分为静压Hs和速压h49对图中1,2两点应用能量方程可以得到：hr1-2＝Hs2－hv2＋Hn，Pa→hr1-2＝Hs＋Hn上式表明：对抽出式通风的矿井，通风机装置的静压和矿井自然风压共同作用，克服矿井井巷通风阻力hr1-2。因此，在抽出式通风时主要应用通风机静压。hv3只是将抽出的风流排入大气。对图中1,2两点应用能量方程可以得到：因此，在抽出式通风时主502、对于压入式通风矿井通风机装置全压为通风机扩散器出风口断面②与通风机入风口断面①的全压之差。即：Ht＝Pt2－Pt1因Pt1＝P0，Pt2＝Ps2＋hv2此外因hv1＝0，故Ht＝Ps2＋hv2－P0＝Hs2＋hv2

上式表明，压入式通风矿井通风机装置的全压，为通风机风峒内某断面上的相对静压Hs2与平均速压hv2之和。2、对于压入式通风矿井上式表明，压入式通风矿井通风机装置的全51同样对图中2~3两点应用能量方程，可得：hr2-3＝Hs2＋hv2＋Z(γ'－γ")－hv3＝Hs2＋hv2＋Hn－hv3，Pa与Ht＝Hs2＋hv2对比，得：Ht＋Hn＝hr2-3＋hv3，Pa它表明，对压入式通风矿井，通风机装置全压Ht和自然风压Hn共同作用，克服了矿井的通风阻力以及由出风井口排入大气的速压损失。同样对图中2~3两点应用能量方程，可得：它表明，对压入式通风52通风管道或矿井的通风阻力与风流的平方成正比。当通风机与通风管道或矿井相连时，通风机的个体风压曲线与管道或矿井的风阻特性曲线就有一交点，这个交点就叫做通风机的工况点工况点所对应的风量就是此时通过管道或矿井的实际风量，对应的风压就是用以克服管道或矿井通风阻力的通风压力。对应的功率和效率值也是通风机此时的功率和效率。通风机的工况点及合理工作范围通风管道或矿井的通风阻力与风流的平方成正比。当通风机与通风管53工况点所在位置决定了通风机的风压和风量。在使用中，我们希望通风机能够供给稳定的风压和风量，不至于由某些因素的影响致使风压和风量产生较大的波动与变化。因此要求通风机的工况点处于通风机的合理工作范围。工况点所在位置决定了通风机的风压和风量。54为了使通风机运转稳定，保证通风机的工况点处于一个合理的工作范围之内，对任何通风机都有如下规定：1、实际应用的风压不能超过最大风压的0.9倍；2、通风机动轮的转数不能超过它的额定转数。3、主要通风机的静压效率不应低于0.7。为了使通风机运转稳定，保证通风机的工况点处于一个合理的工作范55左限：叶片安装角θ的最小值，对一级叶轮为10°，二级叶轮为15°。右限：叶片安装角θ的最大值，对一级叶轮为40°，二级叶轮为45°。轴流式通风机的合理工作范围：上限：应在“驼峰”右侧，实际应用的最大风压值的0.9倍以下。下限：通风机的运转效率，不得低于0.7。左限：叶片安装角θ的最小值，对一级叶轮为10°，二级叶轮为156三、通风机比例定律与类型特性曲线（一）无因次系数（二）比例定律（三）通风机类型特性曲线三、通风机比例定律与类型特性曲线（一）无因次系数57（一）无因次系数1、通风机的相似条件两个相似通风机内的气体流动过程相似，或者说它们之间在任一对应点的同名物理量之比保持常数，这些常数叫相似常数或比例系数。同一系列风机在相应工况点的流动是彼此相似的，几何相似是风机相似的必要条件，动力相似则是相似风机的充要条件。（一）无因次系数1、通风机的相似条件582、无因次系数无因次系数主要有：（1）压力系数同系列风机在相似工况点的全压和静压系数均为一常数。可用下式表示：或者：2、无因次系数59（2）流量系数由几何相似和运动相似可以推得=常数式中D、u——分别表示两台相似风机的叶轮外缘直径、圆周速度，同系列风机的流量系数相等。（2）流量系数60（3）功率系数风机轴功率计算公式中H和Q分别用式和式代入得同系列风机在相似工况点的效率相等，功率系数为常数。、、三个参数都不含有因次，因此叫无因次系数（3）功率系数61（二）比例定律同类型(又名同系列)的通风机是指符合几何相似、运动相似和动力相似的一组通风机。同类型风机在相似工况点的无因次系数，，和η是相等的。它们的压力H、流量Q和功率N与其转速n、尺寸D和空气密度之间成一定比例，这种比例关系叫比例定律。（二）比例定律62将圆周速度u=πDn/60代入上式得：将圆周速度u=πDn/60代入上式得：63对于1、2两个相似风机而言，所以其压力，风量和功率之间关系为对于1、2两个相似风机而言，64当转数n、叶轮直径D和空气重率发生改变时，其风量、风压、功率的改变可用以比例定律求出：上式表明：通风机的风量与叶轮直径的三次方成正比，和转数的一次方成正比。当转数n、叶轮直径D和空气重率发生改变时，其风量、风压、功率65上式表明：通风机的风压和空气重率的一次方成正比，和叶轮直径的平方成正此，和转数的平方成正比。上式表明：通风机的功率和空气重率的一次方成正比，和叶轮直径的五次方成正比，和转数的三次方成正比。上式表明：通风机的风压和空气重率的一次方成正比，和叶轮直径的66同类型通风机比例定律的应用应用比例定律的公式，可以根据一台通风机的个体特性曲线推算、绘制转数，叶轮直径和空气重率都不相同的另一台同类型通风机的个体特性曲线。例如，已知某轴流式通风机的叶片安装角为30°，转数n1＝1500转/分时的特性曲线。当其它条件不变时，利用比例定律可得转数为n2＝1000转/分时的特性曲线。其方法是：先在n1特性曲线上取1、2、3、4……等各点，并将各对应点的hfs1、Qf1、Nf1和η1等值记录下来，根据比例定律求得各对应点的hfs2、Qf2、Nf2、η2等值，在同一坐标图上描得各点，并连接成hfs2一Qf2、Nf2一Qf2和η2一Qf2曲线，即图中的n2曲线。同类型通风机比例定律的应用67轴流式通风机的功率曲线课件68（三）通风机类型特性曲线应用上述比例定律，可以根据模型试验所得的结果，绘制同类型通风机的个体特性曲线。为了简化特性曲线，常常采用通风机的类型特性曲线。类型特性曲线与个体特性曲线的区别，在于它只用一条曲线就能代表同类型通风机的工作特性。类型特性曲线的用途：使通风机的特性曲线简化；根据类型特性曲线可以选取最有利的通风机；可以比较不同类型的通风机的工作性能。（三）通风机类型特性曲线69要绘出某一类型的风机类型特性曲线，上式中流量系数和压力系数可以利用同类型通风机的相似模型试验获得，即将风机模型与试验管道相连接运转，并利用试验管道依次调节通风机的工况点，然后依次算出各工况点相对应的、值。如以横坐标，为纵坐标，将各工况点所对应、各值绘于同一坐标纸上，并连各点即为该通风机类型特性曲线中的—曲线。同样可得—曲线和η—曲线。通风机类型特性曲线的应用要绘出某一类型的风机类型特性曲线，上式中流量系数和压力70（一）离心式通风机国产离心式通风机类型较多，其中4-72-11型的全压效率最高达91％，较为常用。其符号的意义举例如下：4-72-11No.10C表示通风机的转动方式表示通风机的机号，即为叶轮直径D2(m))×10表示通风机的设计顺序为第一次表示通风机进口为单吸口表示通风机在最高效率点时的比转数表示通风机在最高效率点时的全压系数乘10倍的化整数四、常用主要通风机特征简介（一）离心式通风机四、常用主要通风机特征简介71传动方式分为A、B、C、D四段，其中：A——表示无轴承箱装置，与电动机直接传动；B——表示悬臂支承装置，皮带传动，皮带轮在通风机轴承中间；C——表示悬臂支承装置，皮带传动，皮带轮在通风机轴承外侧；D——表示悬臂支承装置，用联轴节联结传动。比转数是表示同类型通风机在效率最高时风压系数与风量系数的关系的一个常数。比转数越大，风量越高。传动方式分为A、B、C、D四段，其中：7262A14—11No.24表示通风机的机号，即动轮直径(m)的10倍表示该型通风机第—次设计结构表示该型通风机为一级动轮表示该型通风机之叶形第14次设计应用表示该型通风机的轮叶为扭曲机翼形表示该型通风机的毂轮比的100倍取整数这种通风机动轮的叶片是扭曲形，共16片。在不同转数、不同轮叶数以及γ＝11.76N／m3时，个体特性曲线分别如图4-32至图4-39所示。这些图的左下角是动轮反转时特性曲线。从这些曲线看出，这种通风机反转后的风量较小，较难满足反风要求。（二）轴流式通风机

62A14—11No.24这种通风机动轮的叶片是扭曲形73另一种新型轴流式通风机是2K60—4型，共有N0.18、24、28、30等几个机号。其符号意义举例如下：2K60—1No.18通风机的机号即为动轮直径的10倍结构设计的顺序号轮毂比的100倍矿井通风用两级动轮这种通风机有两级动轮，14片扭曲形的动轮叶片，中间和后面整流器的叶片也是扭曲形，并有改变整流器叶片角度的装置，及时改变这种叶片角度，可使动轮反转后的风量较大，能基本符合反风要求。另一种新型轴流式通风机是2K60—4型，共有N0.18、2474（三）离心式和轴流式通风机的比较结构方面：轴流式通风机的优点是比较紧凑，体积小，转速高。其缺点是结构比较复杂，噪音大，故障较多。离心式通风机则结构简单，造价低，维修方便，噪音小。但它的体积大。性能方面：轴流式通风机在工作范围内，当矿井总风阻变化时，风量变化较小。离心式通风机则相反。轴流式通风机的风量调节比较方便，反风方法较多。离心式通风机则麻烦一些，反风时必须有反风道。轴流式通风机的起动负荷小，风量增加时功率的变化不大，不致过载。离心式通风机则相反。轴流式通风机并联工作的稳定性较差，而离心式通风机并联工作的稳定性较好。（三）离心式和轴流式通风机的比较75课题通风机的性能测定原因：实际运行的通风机都装有扩散器，加之安装质量和运转时的磨损等原因，通风机的实际运转性能往往与厂方提供的性能曲线不相符合。内容：测定大气条件、通风机的出入口断面静压、通风机风峒内某断面的平均风速、通风机轴功率、转数。课题通风机的性能测定76因地制宜选取布置方案：利用防爆门短路进风开展试验利用备用风机的风道进行试验(不停产)要求：准确、方便地测得通过通风机的风量和通风机产生的风压。为此，必须使测压和测风地点的风流处于稳定状态，测定方法必须完善合理。因地制宜选取布置方案：77如图所示轴流式通风机作抽出式通风的矿井，利用防爆门进风进行的通风机试验。进行试验时，须打开防爆门作为主要进风口，在风峒和风井交接处安设栏杆b，距b约2米处布置调节风量的装置c，距c约2D(D为风峒的宽度)处安置整流栅d(用1米长的木板隔成0.1米×0.1米的方格)，并在弯道内安设导向板e。如图所示轴流式通风机作抽出式通风的矿井，利用防爆门进风进行的78各项数据的测定方法如下：1）通风机静压的测定对于抽出式通风的矿井，鉴定时只测定通风机的静压hfs。由式hfs＝hs2－hv2可知，通过测定通风机入口处(断面2-2)风流的相对静压hs2和该断面的平均速压hv2可计算hfs。2-2断面处风流相对静压的测定方法，如前图所示。各项数据的测定方法如下：792）风速测定目的：计算通过通风机的风量Qf和2-2断面的平均速压hv2。方法：一般用风表或皮托管两种方法进行风速测定，有时两种方法同时进行以相互校核。用风表测风时，测风地点应选在风流较为稳定的直线段。用皮托管测风时，为准确测得平均速压，应在环形扩散器的测风位置预先焊接若干根钢筋，并在钢筋上对称固定一定数量的皮托管。2）风速测定80皮托管的固定位置，可按下式计算：

式中，Ri—每根钢筋上第i个测点距圆筒中心的距离，d——心筒直径，m；D——外筒直径，m；n——划分等面积环的个数，个。对于No.12～18，n＝3～4；No.24～28，n＝5～6，皮托管的固定位置，可按下式计算：81速压值的测定：利用微压计读取每支皮托管的示值环形空间内测风断面的平均风速用下式计算：

式中hv1、hv2、…hvn——分别为各支皮托管的速压值，Pa。

速压值的测定：利用微压计读取每支皮托管的示值823）通风机轴功率的测定通风机的轴功率＝电动机输入功率×电动机效率×传动效率

I——电流，A；V——电压，V；cosψ——功率因数；η电——电动机效率，％；η传——传动效率％，直接传动取1.0，间接传动0.95。电动机的输入功率，也可以直接用瓦特表测得。3）通风机轴功率的测定834）转数的测定通风机与电动机的转数，可用转数表测定。根据指针的指示值，直接记取转数表瞬时值。5）大气物理条件的测定大气物理条件一般在断面处测量，测定的主要参数有：大气压力(毫米水银柱)、温度和湿度，以便计算空气的重率。4）转数的测定842、实际操作与注意事项每调节一次风量，同时测定一次风压、风量、转数、功率和大气物理条件等参数，并记入预先制定的记录表格中。2、实际操作与注意事项85在通风机性能测定过程中应注意以下事项：1）通风机启动时必须控制功率，离心式通风机应在关闭闸门后启动，轴流式通风机可在闸门全开状态下启动；2）试验时间尽可能缩短，防止通风机工况改变导致的瓦斯排放和火区管理困难；同时为避免发生意外事故，应加强井上下的检查与管理，做好安全措施；3）随时检查电动机的负载和各部件的温升情况，发现异常，立即报告；4）全体人员必须思想集中，听从统一指挥，以保证测定工作协调一致；5）各项测定数据必须记录清楚，应配备速算人员，随时核实各测定结果，并草绘出通风机的特性曲线。

在通风机性能测定过程中应注意以下事项：863）随时检查电动机的负载和各部件的温升情况，发现异常，立即报告；4）全体人员必须思想集中，听从统一指挥，以保证测定工作协调一致；5）各项测定数据必须记录清楚，应配备速算人员，随时核实各测定结果，并草绘出通风机的特性曲线。3）随时检查电动机的负载和各部件的温升情况，发现异常，立即报873、实测数据的整理与制图1）风量计算：式中，S——测风断面1-1的面积，m2。2）在试验条件下通风机静压h’fs的计算：h’fs＝hs2－hv2，Pa式中，hs2——在风峒断面2-2测得的相对静压，Pa；

S'——断面2-2的面积，m2。3、实测数据的整理与制图883）试验条件下通风机输入功率N‘轴和输出功率N‘fos的计算：

N’fos＝hfs·Qf/1000，kW4）通风机静压效率计算：3）试验条件下通风机输入功率N‘轴和输出功率N‘fos的计算89将试验测得的各项数据换算成标准大气状态(γ＝11.8N／m3)(为便于现场应用也可换算成该矿全年平均气象条件下的数值)和固定转数条件下的数值，然后绘制通风机的个体特性曲线。首先计算校正系数转速校正系数：

空气重率校正系数：将试验测得的各项数据换算成标准大气状态(γ＝11.8N／90校正后的通风机排风量Qfs＝Q‘fs·Kn，m3/s校正后的通风机静压hfs＝h‘fs·Kn2·Kγ，Pa校正后的通风机轴功率N轴和输出功率NfsN轴＝N’轴Kn3·Kγ，kWNfs＝N’fsKn3·Kγ＝hfsQfs/1000，kW校正后的通风机排风量91为获得比较光滑的个体特性曲线，一般要调节十个以上工况点，将得到的数据填入预先制好的表格中。以Qfs为横坐标，hfs、N轴、ηfs为纵坐标，将与Qfs对应的hfs、N轴、ηfs等值绘到同一图上，即可得各工况点。连接各工况点，便得到通风机装置在矿井标准条件下的个体特性曲线。为获得比较光滑的个体特性曲线，一般要调节十个以上工况点，将得92轴流式通风机的功率曲线课件93矿井通风实用技术矿井通风实用技术94空气在矿井中源源不断地流动，须克服空气沿井巷流动时所受到的阻力。这种克服通风阻力的能量或压力叫通风动力。通风机风压和自然风压均是矿井通风的动力。本章将就对这两种压力对矿井通风的作用、影响因素、特性进行分析研究，以便合理地使用通风动力，从而使矿井通风达到技术先进、经济合理，安全可靠。空气在矿井中源源不断地流动，须克服空气沿井巷流动时所受到的阻95问题自然风压是怎样产生的？进、排风井井口标高相同的井巷系统内是否会产生自然风压？何谓通风机的工况点？如何用图解法求单一工作或联合运转通风机的工况点，举例说明。描述主要通风机特性的主要参数有哪些？其物理意义是什么？轴流式和离心式通风机的风压和功率特性曲线各有什么特点？在启动时应注意什么问题？问题自然风压是怎样产生的？进、排风井井口标高相同的96学习情境四矿井通风动力任务一自然风压的测算任务二通风机性能测定学习情境四矿井通风动力任务一自然风压的测算97任务一自然风压的测算知识目标：1.解释自然风压产生的原因2.解释自然风压的特性能力目标：1.能测算自然风压任务一自然风压的测算知识目标：98基本概念机械风压——空气能在井巷中流动，是由于风流的起末点间存在着能量差，由通风机造成的能量差自然风压——由矿井自然条件产生的能量差机械风压和自然风压均是矿井通风的动力，用以克服矿井的通风阻力，促使空气流动。基本概念机械风压——空气能在井巷中流动，是由于风流的起99第一讲自然通风

一、自然风压的产生一种现象在非机械通风的矿井常观测到：风流从气温较低的井筒经工作面流到气温较高的井筒。基本原因由于风流流过井巷时与岩石发生了热量交换，使得进、回风井内的气温出现差异，回风井里面的空气密度比进风井里的空气密度较小，因而两个井筒底部的空气压力不相等，其压差就是自然风压。自然通风在自然风压作用下，风流不断流过矿井的现象。第一讲自然通风一、自然风压的产生100p为井口的大气压，Pa；Z为井深，m；ρ为空气密度，kg/m3，则自然风压为：p为井口的大气压，Pa；Z为井深，m；ρ为空气密度，kg/m101二、自然风压的特性1、自然风压的变化规律

自然风压的大小和方向，主要受地面空气温度变化的影响。二、自然风压的特性1、自然风压的变化规律1022、自然风压影响因素两侧空气柱的温度差矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响的主要因素（地面入风气温和风流与围岩的热交换）。其影响程度随矿井的开拓方式、采深、地形和地理位置的不同而有所不同。矿井深度当两侧空气柱温差一定时，自然风压与矿井或回路最高与最低点间的高差Z成正比。深1000m的矿井，“自然通风能”占总通风能量的30%。2、自然风压影响因素103主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。由于风流与围岩的热交换，冬季回风井气温高于进风井，风机停转或通风系统改变，这两个井筒之间在一定时期内仍存在温差，从而仍有一定的自然风压起作用。有时甚至会干扰通风系统改变后的正常通风工作。地面大气压、空气成分和湿度影响空气的密度，因而对自然风压也有一定影响，但影响较小。主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。由于风流与104三、自然风压的控制和利用自然风压作用的两面性－积极和消极措施：新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应使在全年大部分时间内自然风压方向与机械通风风压的方向一致，以便利用自然风压。例如，在山区要尽量增大进、回风井井口的高差；进风井井口布置在背阳处等。

三、自然风压的控制和利用自然风压作用的两面性－积极和消极措施105适时调整主要通风机的工况点，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。例如在冬季自然风压帮助机械通风时，可采用减小叶片角度或转速方法降低机械风压。在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要防止因自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事故。适时调整主要通风机的工况点，使其既能满足矿井通风需要，又可节106四、自然风压的测定直接测定法：在矿井中任一地点制做临时密闭，堵截风流，主要通风机停止运转后，用压差计测出密闭两侧的压差，即为该矿的Hn。要求是密闭不漏风，否则测值不准。四、自然风压的测定直接测定法：在矿井中任一地点制做临时密闭，107任务二通风机性能测定知识目标：1.解释通风机的种类、构造、原理2.解释通风机附属装置的种类及作用3.解释矿井反风的原因、方法及要求4.解释通风机的特性能力目标：1.能测定通风机性能参数2.能绘制通风机实际运转特性曲线3.能填写通风机性能参数记录表任务二通风机性能测定知识目标：108通风机类型按服务范围分：主要通风机、辅助通风机与局部通风机。按构造矿用通风机可分为离心式和轴流式通风机。第一讲机械通风通风机类型第一讲机械通风109主要通风机担负整个矿井或矿井的一翼或一个较大区域通风的通风机必须昼夜运转，它对矿井安全生产和井下工作人员的身体健康、生命安全关系极大。一般安装在地面上，也是矿井的重要耗电设备。所以对主要通风机的选用，必须从安全、技术、经济等方面进行综合考虑。主要通风机担负整个矿井或矿井的一翼或一个较大区域通风的通110辅助通风机用来帮助矿井主要通风机对一翼或一个较大区域克服通风阻力，增加风量的通风机。辅助通风机大多安装在井下，目前已很少使用。局部通风机为满足井下某一局部地点通风需要而使用的通风机。局部通风机主要用作井巷掘进通风，将在后续章节中讨论。辅助通风机用来帮助矿井主要通风机对一翼或一个较大区域克服111离心式通风机的构造及其在矿井通风井口安装作抽出式通风的示意图。离心式通风机主要由动轮（工作轮）、蜗壳体、主轴、锥形扩散器和电动机等部件构成。（一）离心式通风机离心式通风机的构造及其在矿井通风井口安装作抽出式通风的示意图112轴流式通风机的功率曲线课件113当叶轮转动时，靠离心力作用，空气由吸风口12进入，经前导器进入叶轮的中心部分，然后折转90°沿径向离开叶轮而流入机壳2中，再经扩散器3排出.空气经过主要通风机后获得能量，使出风侧的压力高于入风侧，造成了压差以克服井巷的通风阻力促使空气流动，达到了通风的目的。当叶轮转动时，靠离心力作用，空气由吸风口12进入，经前导器进114根据通风机的叶片角度的不同，离心式通风机可分为径向式、后倾式和前倾式三种，β2为叶片出口的构造角，即为风流沿叶片移动的切线W2与圆周速度u2的夹角。对于径向式β2为90°，后倾式β2大于90°，而前倾式的β2则小于90°。根据通风机的叶片角度的不同，离心式通风机可分为径向式、后倾115由动轮l，圆筒形机壳3、集风器4、整流器5、流线体6和环形扩散器7所组成。集风器是外壳呈曲线形且断面收缩的风筒。流线体是一个遮盖动轮轮毂部分的曲面圆锥形罩，它与集风器构成环形入风口，以减少入口对风流的阻力。（二）

轴流式通风机动轮由固定在轮上的轮毂和等间距安装的叶片2组成。由动轮l，圆筒形机壳3、集风器4、整流器5、流线体6和环形扩116叶片的安装角θ可以根据需要来调整，国产轴流式通风机的叶片安装角一般可调为15°、25°、30°、35°、40°和45°七种，使用时可以每隔2.5°调一次。叶片按等间距t安装在动轮上，当动轮的机翼形叶片在空气中快速扫过时，由于叶片的凹面与空气冲击，给空气以能量，产生正压，将空气从叶道压出，叶片的凸面牵动空气，产生负压，将空气吸入叶道。如此一压一吸便造成空气流动。叶片的安装角θ可以根据需要来调整，国产轴流式通风机的叶片安装117一个动轮和它后面一个有固定叶片的整流器组成一段。整流器用来整理动轮流出的旋转气流，以减少涡流损失。为了提高通风机的风压，有些轴流式通风机安装两段动轮。环形扩散器是轴流式通风机特有的部件，其作用是使环状气流过渡到柱状气流时，速压逐渐减少，以减少冲击损失，同时使静压逐渐增加。一个动轮和它后面一个有固定叶片的整流器组成一段。整流器用来整118轴流式通风机的功率曲线课件119（三）矿井主要通风机附属装置通风机的附属装置包括：反风装置防爆门风硐扩散器消音装置（三）矿井主要通风机附属装置通风机的附属装置包括：1201.反风装置反风就是使正常风流反向。当进风井筒附近和井底车场发生火灾或瓦斯煤尘爆炸时，会产生大量的一氧化碳和二氧化碳等有害气体。为了避免灾害扩大，就得利用主要通风机s的反风装置迅速将风流方向反转过来。《规程》规定：要求在10min内能把矿井风流方向反转过来，而且要求反风后的风量不小于正常风量的40%。1.反风装置121利用反风道反风是一种常用的可靠方法，能满足反风的时间和风量要求。下图为轴流式主要通风机抽出式通风时的反风示意图，图A为正常通风时反风门1和2的位置，通风机由井下吸风，然后排至大气，若将反风门1、2改变为图B中的位置，风流从大气吸入通风机内，再经反风道压入井下，使井下风流的方向改变。利用反风道反风是一种常用的可靠方法，能满足反风的时间和风量要122离心式通风机的反风情况如图所示，正常通风时，反风门1和2为实线位置，反风时，反风门1提起，而将反风门2放下，风流自反风门2进入通风机，再从反风门1进入反风道3，经风井压入井下。离心式通风机的反风情况如图所示，正常通风时，反风门1和2为实123《规程》规定：装有主要通风机的出风井口，应安装防爆门。防爆门不得小于出风井口的断面积，并正对出风口的风流方向。当井下发生瓦斯爆炸时，爆炸气浪将防爆门掀起，从而起到保护主要通风机的作用。2.防爆门《规程》规定：装有主要通风机的出风井口，应安装防爆门。2.防1243.风硐风硐是主要通风机和出风井之间的一段联络巷道。由于通过风硐的风量很大，内外的压力差较大，因此应特别注意降低风硐阻力和减少漏风。风硐设计时应满足：风硐的断面不宜太小，其风速以10m／s为宜，最大不应超过15m/s;风硐的阻力不大于100~200Pa。因此，风硐不宜过长，与井筒的夹角为60~90°之间，转弯部分要呈圆弧形，内壁光滑，拐弯平缓，并保持无堆积物，以减少其阻力。风硐及其闸门等装置，结构要严密，以防止漏风。3.风硐1254.扩散器在通风机出风口外，联接一段断面逐渐扩大的风道称为扩散器。其作用是减少出风口的速压损失，以提高通风机的静压。轴流式通风机的扩散器由圆锥形内筒和外筒构成的环状扩散器。其出口还要与由混凝土砌筑成的外接扩散器相连。外扩散器是一段向上弯曲的风道，出风口为长方形断面。离心式通风机的扩散器是长方形，其敞角取8～10°，出风口断面(S3)与入风口断面(S2)之比约为3～4。4.扩散器1265.消音装置通风机在运转时产生噪音，特别是大直径轴流式通风机的噪音更大，以致影响工业场地和居民区的工作和休息，为了保护环境，需要采取有效措施，把噪音降低到人们感觉正常的程度。我国规定通风机的噪音不得超过90dB。速度较大的风流在通风机内和高速旋转的动轮叶片迅猛冲击，产生空气动力噪音，同时机件振动产生机械噪音。当通风机的圆周速度大于20m/s时，空气动力噪音占主要地位。正对通风机出口方向的噪音最大，侧向逐渐减少。5.消音装置127消音装置分为主动式与反射式，前者的作用是吸收声音的能量，后者是把声能反射回声源。通风机多采用主动式消音装置，风流通过多孔性材料装成的通道时，其噪音被吸收。对不同频率的噪音消音器，消音效果不同。为了更有效地降低高频率的噪音，消音板要有足够的厚度。也可制成空心消音板，以节省材料。消音装置分为主动式与反射式，前者的作用是吸收声音的能量，后者128（一）通风机工作的基本参数（二）通风机的个体特性曲线及工作范围二、通风机的特性（一）通风机工作的基本参数二、通风机的特性129通风机的特性参数有流量，压力，功率和效率。用这四个参数可以描述通风机的整个特性。1、主要通风机的工作风量单位时间内通过通风机的空气体积，称为通风机的流量，Qf，其单位为m3/s、m3/min或m3/h。在矿井通风中，通过通风机的流量，也就是通风机送入井下或从井下排出的空气量。因此，通风机的流量是一个重要参数。（一）通风机工作的基本参数通风机的特性参数有流量，压力，功率和效率。用这四个参数可以描1302、主要通风机的工作风压（1）主风机全压Hft通风机工作时，对每1m3空气做的功称为风机全压。它用于克服管网阻力和消耗于出口处的动能损失。其值等于通风机出口断面上空气的绝对全压(P2+hv2)与通风机入口断面上空气的绝对全压(P1+hv1)之差：Hft

＝(P2+hv2)－

(P1+hv1)实际运转的通风机都装有扩散器，用Hft’表示通风机装置全压。它指通风机扩散器出口断面空气的绝对全压与通风机入口断面空气的绝对全压之差。Hft和Hft’在数值上相差不大，在通风机选型计算中，可直接应用厂家提供的性能曲线所给出的数值。2、主要通风机的工作风压131（2）主风机静压Hfs通风机全压中用来克服井巷通风阻力的部分，为通风机静压。（3）主风机动压hfv通风机全压中的出口断面动能损失部分为通风机动压，计算公式为：hfv=Qf2×ρ/2/sf2ρ—空气密度，kg/m3；sf—风机出口断面积，m2；Qf—风机风量，m3/s。故主风机全压还可表示成：Hft=Hfs＋hfv（2）主风机静压Hfs1324、主要通风机的功率和效率（1）功率单位时间内通过通风机的流量和通风机给予每1m3空气的全部能量之乘积，称为通风机的输出功率由于通风机压力有通风机全压Ht和通风机静压Hs之分，所以通风机的输出功率也分为通风机全压输出功率Nt和通风机静压输出功率Ns，即：Nt＝Ht.Qf/1000，kWNs＝Hs.Qf/1000，kW4、主要通风机的功率和效率133（2）主要通风机的轴功率(或输入功率)电动机经传动部件输入给主要通风机的功率叫轴功率，用N表示，单位为kW，主要通风机的轴功率可用下式计算：U——线电压，V；I——线电流，A；cosψ——功率因数；ηd——电动机效率，％；ηc——传动功率，％。（2）主要通风机的轴功率(或输入功率)134（3）通风机的效率通风机在运转过程中，由于机械损失及空气流动损失等原因，通风机轴上的功率不可能全部传递给空气，也就是说通风机的轴功率必然要大于通风机的输出功率，通风机输出功率和通风机轴功率之比叫做通风机的效率，即：ηt＝Nt/N＝HtQf/(1000N)ηs＝Ns/N＝ＨsQf/(1000N)上式中ηt和ηs分别表示通风机的全压效率和静压效率。通风机的效率是衡量每台通风机工作性能的重要指标之一。（3）通风机的效率1355、电动机功率Nd为带动风机运转而消耗的功率即为电动机功率。可实际测量或按下式计算：式中ηd、ηc——电动机效率和传动效率。5、电动机功率Nd136（二）通风机的个体特性曲线及工作范围通风机的个体特性曲线——将通风机装在试验管道(或矿井)上运转，若不断改变管道的风阻值，则可以测得一系列与风阻值相对应的Q、h、N和η值。如以Q为横坐标，h为纵坐标，将上述测得的各对应的Q、h值描在坐标纸上，并连结各点，可以获得风量—风压曲线(简称风压曲线)，用同样方法可以得到功率、效率曲线。上述诸曲线即称为通风机的个体特性曲线。（二）通风机的个体特性曲线及工作范围通风机的个体特性曲线——137离心式通风机的风压曲线比较平缓，当风量变化时，风压变化不大；在其稳定工作区内，功率随风量的增加而增加，为避免启动负荷大引起的电流过大烧毁电动机，所以离心式通风机启动时，应将闸门关闭，待通风机启动正常后再逐渐打开闸门。离心式通风机的风压曲线比较平缓，当风量变化时，风压变化不大；138轴流式通风机的风压曲线比较陡，并有一个类似“马鞍形”的驼峰区，当风量变化时，风压变化较大。轴流式通风机的功率曲线，在其稳定工作区内，功率随着风量的增加而减少，为减少启动负荷，故轴流式通风机启动时，不能关闭闸门。轴流式通风机的风压曲线比较陡，并有一个类似“马鞍形”的驼峰区139个体特性曲线的应用1、对于抽出式通风矿井通风机装置的全压(Ht)是指通风机扩散器出风口断面上空气的绝对全压与通风机入口断面上空气的绝对全压之差：

Ht＝Pt3－Pt2＝(Ps3＋hv3)－(Ps2＋hv2)，PaPt2，Pt3——分别为②，③断面上的绝对全压，Pa，Ps2，Ps3——分别为②、③断面上的绝对静压，Pahv2，hv3——分别为②、③断面上的速压，Pa个体特性曲线的应用140因为断面③的绝对静压Ps3就是该断面同标高的地面大气压P，即Ps3＝P，故上式可写为：Ht＝(P－Ps2)+hv3－hv2，PaHt＝Ｈs2＋hv3－hv2，Pa式中Ｈs2——为②断面上的相对静压，Pa。上式表明，通风机装置的全压可以通过测定风峒内某断面上的相对静压Ｈs2、平均速压hv2和扩散器出口断面上的平均速压hv3而获得。因为断面③的绝对静压Ps3就是该断面同标高的地面大气压P，即141在矿山机械设备中，通常把通风机装置的全压分为静压Hs和速压hv两部分，并且把扩散器出口的平均速压hv3作为通风机的速压hv，即：Ht＝Hs＋hv，PaHs——通风机装置的静压。由于hv＝hv3则：Ht＝Hs＋hv3，Pa与Ht＝Ｈs2＋hv3－hv2对比则：Hs＝Hs2－hv2，Pa在矿山机械设备中，通常把通风机装置的全压分为静压Hs和速压h142对图中1,2两点应用能量方程可以得到：hr1-2＝Hs2－hv2＋Hn，Pa→hr1-2＝Hs＋Hn上式表明：对抽出式通风的矿井，通风机装置的静压和矿井自然风压共同作用，克服矿井井巷通风阻力hr1-2。因此，在抽出式通风时主要应用通风机静压。hv3只是将抽出的风流排入大气。对图中1,2两点应用能量方程可以得到：因此，在抽出式通风时主1432、对于压入式通风矿井通风机装置全压为通风机扩散器出风口断面②与通风机入风口断面①的全压之差。即：Ht＝Pt2－Pt1因Pt1＝P0，Pt2＝Ps2＋hv2此外因hv1＝0，故Ht＝Ps2＋hv2－P0＝Hs2＋hv2

上式表明，压入式通风矿井通风机装置的全压，为通风机风峒内某断面上的相对静压Hs2与平均速压hv2之和。2、对于压入式通风矿井上式表明，压入式通风矿井通风机装置的全144同样对图中2~3两点应用能量方程，可得：hr2-3＝Hs2＋hv2＋Z(γ'－γ")－hv3＝Hs2＋hv2＋Hn－hv3，Pa与Ht＝Hs2＋hv2对比，得：Ht＋Hn＝hr2-3＋hv3，Pa它表明，对压入式通风矿井，通风机装置全压Ht和自然风压Hn共同作用，克服了矿井的通风阻力以及由出风井口排入大气的速压损失。同样对图中2~3两点应用能量方程，可得：它表明，对压入式通风145通风管道或矿井的通风阻力与风流的平方成正比。当通风机与通风管道或矿井相连时，通风机的个体风压曲线与管道或矿井的风阻特性曲线就有一交点，这个交点就叫做通风机的工况点工况点所对应的风量就是此时通过管道或矿井的实际风量，对应的风压就是用以克服管道或矿井通风阻力的通风压力。对应的功率和效率值也是通风机此时的功率和效率。通风机的工况点及合理工作范围通风管道或矿井的通风阻力与风流的平方成正比。当通风机与通风管146工况点所在位置决定了通风机的风压和风量。在使用中，我们希望通风机能够供给稳定的风压和风量，不至于由某些因素的影响致使风压和风量产生较大的波动与变化。因此要求通风机的工况点处于通风机的合理工作范围。工况点所在位置决定了通风机的风压和风量。147为了使通风机运转稳定，保证通风机的工况点处于一个合理的工作范围之内，对任何通风机都有如下规定：1、实际应用的风压不能超过最大风压的0.9倍；2、通风机动轮的转数不能超过它的额定转数。3、主要通风机的静压效率不应低于0.7。为了使通风机运转稳定，保证通风机的工况点处于一个合理的工作范148左限：叶片安装角θ的最小值，对一级叶轮为10°，二级叶轮为15°。右限：叶片安装角θ的最大值，对一级叶轮为40°，二级叶轮为45°。轴流式通风机的合理工作范围：上限：应在“驼峰”右侧，实际应用的最大风压值的0.9倍以下。下限：通风机的运转效率，不得低于0.7。左限：叶片安装角θ的最小值，对一级叶轮为10°，二级叶轮为1149三、通风机比例定律与类型特性曲线（一）无因次系数（二）比例定律（三）通风机类型特性曲线三、通风机比例定律与类型特性曲线（一）无因次系数150（一）无因次系数1、通风机的相似条件两个相似通风机内的气体流动过程相似，或者说它们之间在任一对应点的同名物理量之比保持常数，这些常数叫相似常数或比例系数。同一系列风机在相应工况点的流动是彼此相似的，几何相似是风机相似的必要条件，动力相似则是相似风机的充要条件。（一）无因次系数1、通风机的相似条件1512、无因次系数无因次系数主要有：（1）压力系数同系列风机在相似工况点的全压和静压系数均为一常数。可用下式表示：或者：2、无因次系数152（2）流量系数由几何相似和运动相似可以推得=常数式中D、u——分别表示两台相似风机的叶轮外缘直径、圆周速度，同系列风机的流量系数相等。（2）流量系数153（3）功率系数风机轴功率计算公式中H和Q分别用式和式代入得同系列风机在相似工况点的效率相等，功率系数为常数。、、三个参数都不含有因次，因此叫无因次系数（3）功率系数154（二）比例定律同类型(又名同系列)的通风机是指符合几何相似、运动相似和动力相似的一组通风机。同类型风机在相似工况点的无因次系数，，和η是相等的。它们的压力H、流量Q和功率N与其转速n、尺寸D和空气密度之间成一定比例，这种比例关系叫比例定律。（二）比例定律155将圆周速度u=πDn/60代入上式得：将圆周速度u=πDn/60代入上式得：156对于1、2两个相似风机而言，所以其压力，风量和功率之间关系为对于1、2两个相似风机而言，157当转数n、叶轮直径D和空气重率发生改变时，其风量、风压、功率的改变可用以比例定律求出：上式表明：通风机的风量与叶轮直径的三次方成正比，和转数的一次方成正比。当转数n、叶轮直径D和空气重率发生改变时，其风量、风压、功率158上式表明：通风机的风压和空气重率的一次方成正比，和叶轮直径的平方成正此，和转数的平方成正比。上式表明：通风机的功率和空气重率的一次方成正比，和叶轮直径的五次方成正比，和转数的三次方成正比。上式表明：通风机的风压和空气重率的一次方成正比，和叶轮直径的159同类型通风机比例定律的应用应用比例定律的公式，可以根据一台通风机的个体特性曲线推算、绘制转数，叶轮直径和空气重率都不相同的另一台同类型通风机的个体特性曲线。例如，已知某轴流式通风机的叶片安装角为30°，转数n1＝1500转/分时的特性曲线。当其它条件不变时，利用比例定律可得转数为n2＝1000转/分时的特性曲线。其方法是：先在n1特性曲线上取1、2、3、4……等各点，并将各对应点的hfs1、Qf1、Nf1和η1等值记录下来，根据比例定律求得各对应点的hfs2、Qf2、Nf2、η2等值，在同一坐标图上描得各点，并连接成hfs2一Qf2、Nf2一Qf2和η2一Qf2曲线，即图中的n2曲线。同类型通风机比例定律的应用160轴流式通风机的功率曲线课件161（三）通风机类型特性曲线应用上述比例定律，可以根据模型试验所得的结果，绘制同类型通风机的个体特性曲线。为了简化特性曲线，常常采用通风机的类型特性曲线。类型特性曲线与个体特性曲线的区别，在于它只用一条曲线就能代表同类型通风机的工作特性。类型特性曲线的用途：使通风机的特性曲线简化；根据类型特性曲线可以选取最有利的通风机；可以比较不同类型的通风机的工作性能。（三）通风机类型特性曲线162要绘出某一类型的风机类型特性曲线，上式中流量系数和压力系数可以利用同类型通风机的相似模型试验获得，即将风机模型与试验管道相连接运转，并利用试验管道依次调节通风机的工况点，然后依次算出各工况点相对应的、值。如以横坐标，为纵坐标，将各工况点所对应、各值绘于同一坐标纸上，并连各点即为该通风机类型特性曲线中的—曲线。同样可得—曲线和η—曲线。通风机类型特性曲线的应用要绘出某一类型的风机类型特性曲线，上式中流量系数和压力163（一）离心式通风机国产离心式通风机类型较多，其中4-72-11型的全压效率最高达91％，较为常用。其符号的意义举例如下：4-72-11