第四章矿井通风动力

1第四章矿井通风动力2021.42温故而知新3本章主要内容44.1自然风压由自然要素作用而构成的通风叫自然通风。冬季：空气源源不断地从井口1流入，从井口5流出。夏季：相反。自然风压：作用在最低程度两侧空气柱重力差。012345dzρ1dzρ2z54.1自然风压10121234567891112月份HN深井浅井012345dzρ1dzρ2z64.1自然风压74.1自然风压

ABB’CEFA系统的自然风压为：DBB’CED系统的自然风压为：夏季自然风压与主要通风机作用方向相反，当于在平硐口A和进风立井口D各安装一台抽风机〔向外〕，到一定程度，就会呵斥反风。BDB’CAABCDEFB’RDRCZ84.1自然风压建密闭墙测自然风压利用封锁闸门测自然风压94.1自然风压012345ρ12ρ45zPaρ01ρ343、改动通风机运转工况测算法4、热力学测算法104.2矿用通风机的类型及构造QL1L2部分通风机辅助通风机主要通风机114.2矿用通风机的类型及构造1—进风口〔集风器〕；2—动轮〔叶轮〕；3—螺形机壳124.2矿用通风机的类型及构造w2c2u2c2uβ2w2c2u2β2u2c2w2β2134.2矿用通风机的类型及构造144.2矿用通风机的类型及构造型号参数的含义举例阐明如下：G4—73—11№25D代表通风机的用途，K表示表示传动方式矿用通风机，G代表鼓风机通风机叶轮直径〔25dm)表示通风机在最高效率点时设计序号(1表示第一次设计〕全压系数10倍化整表示通风机比转速(ns)化整表示进风口数,1为单吸,0为双吸目前我国煤矿运用的离心式风机主要有G4-73、4-73型和K4-73型等。这些种类通风机具有规格齐全、效率高和噪声低等特点。离心式通风机的传动方式有六种：A-无轴承电机直联传动；B-悬臂支承皮带轮在中间；C-悬臂支承皮带轮在轴承外侧；D-悬臂支承联轴器传动；E-双支承皮带轮在外侧；F-双支承联轴器传动154.2矿用通风机的类型及构造1〕普通轴流式风机—主要由进风口、叶轮、整流器、风筒、分散〔芯筒〕器和传动部件等部分组成。叶轮有一级和二级两种。164.2矿用通风机的类型及构造uθ174.2矿用通风机的类型及构造1—进风口〔集风器〕；2—第一级通风机；3—第二级通风机；4—机壳对旋风机机构表示图2〕对旋轴流式风机—对旋式通风机由集流器、第一级动轮、第二级动轮、机壳等组成。一级动轮和二级动轮直接对接，旋转方向相反，机冀形叶片的扭曲方向也相反，电机为防爆型。184.2矿用通风机的类型及构造194.2矿用通风机的类型及构造目前我国煤矿在用的轴流式风机有1K58、2K58、GAF和BD或BDK〔对旋式〕等系列轴流式风机。轴流式风机型号的普通含义是：1K—58—4№25表示表示叶轮级数,1表示通风机叶轮直径〔25dm)单级，2表示双级表示设计序号表示用途，K表示矿用，T表示通用表示通风机轮毂比,0.58化整BDK658№24防爆型叶轮直径〔24dm)对旋构造电机为8极〔740r/min〕表示用途，K为矿用轮毂比0.65的100倍化整204.2矿用通风机的类型及构造214.2矿用通风机的类型及构造224.2矿用通风机的类型及构造234.3通风机附属安装风硐是衔接风机和井筒的一段巷道，用于引导矿井风流：对于压入式矿井通风，风峒是将主要通风机排出的风流引入进风井筒；对于抽出式通风矿井，风峒是将回风井筒中的风流导入主要通风机。其特点是经过风量大、内外压差较大，因此应尽量降低其风阻，并减少漏风。风峒的效力年限长，普通多用混凝土、砖石等资料建筑。通风机的附属安装主要包括风硐、防爆门、分散器、反风安装和消声器等。244.3通风机附属安装作用：是降低出口速压以提高风机静压。

分散器四面张角的大小应视风流从叶片出口的绝对速度方向而定。总的原那么是，分散器的阻力小，出口动压小并无回流。254.3通风机附属安装在斜井井口安设防爆门，在立井井口安设防爆井盖。作用：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，自动翻开，以维护主通风机免受毁坏；在正常情况下它是气密的，以防止风流短路。264.3通风机附属安装矿井反风：矿井反风是指当井下发生火灾时，利用预设的反风设备改动火灾烟流方向、限制灾区范围，平安撤离受烟流要挟人员的一种平安技术措施。作用：当矿井在进风井口附近、井筒、井底车场及其附近的进风巷道或峒室发生火灾、瓦斯或煤尘爆炸时，为了限制灾区范围扩展，防止烟流流入人员集中的消费场所，以便进展灾祸处置和救护任务，有时需求改动矿井的风流方向，即进展矿井反风。274.3通风机附属安装反风方法因风机的类型和构造不同而异。目前的反风方法主要有：要求：284.3通风机附属安装分散器离心式风机反风窗风井反风道反风控制风门反风进风门设公用反风道反风294.4通风机实践特性曲线304.4通风机实践特性曲线风机的实践流量普通是指实践时间内经过风机入口空气的体积，亦称体积流量。单位为m3/h、m3/min或m3/s。表示通风机性能的主要参数是风压H、风量Q、风机轴功率N、效率和转速n等。314.4通风机实践特性曲线全压Ht：是通风机对空气作功，耗费于每1m3空气的能量〔N·m/m3或Pa〕，其值为风机出口风流的全压与入口风流全压之差。Ht=Pto-Pti忽略自然风压时，Ht用以抑制通风管网阻力hR和风机出口动能损失hv，即:Ht=hR+hV,Pa静压:抑制管网通风阻力的风压称为通风机的静压HS〔Pa〕。HS=hR=RQ2因此Ht=HS+hV324.4通风机实践特性曲线Ne入=Ne出/ηe=HfQ×10-3/ηfsηchηe风机输出功率：Nft出=HftQ×10-3Nfs出=HfsQ×10-3风机输入功率：Nft入=Nft出/ηftNfs入=Nfs出/ηfs电动机输出功率：Ne出=Nf入/ηch电动机输入功率：334.4通风机实践特性曲线z123h4456〔1〕水柱〔压差〕计示值与矿井通风阻力之间关系水柱计示值：即为4断面相对静压h4故h4〔负压〕=P4-P04沿风流方向，对1、4两断面列伯努力方程:hR14=(P1+hv1+ρm12gZ12)-(P4+hv4+ρm34gZ34)由风流入口边境条件：Pt1＝P01，即P1+hv1=Pt1=P01，又因1与4断面同标高，所以P01＝P04且：ρm12gZ12’-ρm34gZ34=HN故上式可写为:hR14=P04-P4-hv4+HNhR14=|h4|-hv4+HN即|h4|=hR14+hv4-HN即：风机房水柱计示值反映了矿井通风阻力和自然风压等参数的关系。z123h4456344.4通风机实践特性曲线〔2〕风机房水柱计示值与风机风压之间关系类似地对4、5断面(分散器出口〕列伯努力方程，忽略两断面之间的位能差。分散器的阻力hRd＝(P5+hv5)-(P6+hv6)风流出口边境条件：P6＝P06＝P05＝P04故hRd＝(P5+hv5)-(P04+hv6)＝Pt5-P04–hv6即Pt5＝hRd＋P04＋hv6由于风机全压Ht＝Pt5-Pt4=(hRd＋P04＋hv6)-(P4+hv4)Ht=|h4|-hv4+hRd+hv6假设忽略hRd不计，那么Ht≌|h4|-hv4+hv6风机静压Hs＝|h4|-hv4354.4通风机实践特性曲线〔3〕Ht、HN、Hs、hR之间的关系综合上述两式：Ht＝|h4|-hv4+hRd+hv6＝〔hR14+hv4-HN〕-hv4+hRd+hv6＝hR14+hRd+hv6-HN即Ht＋HN＝hR14+hRd+hv6|h4|=hR14+hv4–HNHs+HN＝hR14

364.4通风机实践特性曲线例题：知风硐内2点断面积为8.6m2，风流相对静压的绝对值为2200Pa，风流的速度为12m/s，风流的密度为1.18kg/m3。此外，知，Z0=150m，Z1=300m，矿井外的大气密度为1.24kg/m3，进风井风流的平均密度为1.26kg/m3，回风流的平均密度为1.20kg/m3。求：1、矿井的自然风压及矿井通风阻力。2、矿井的总风阻和等积孔。3、假设分散器的出口动压为50Pa，求通风机的全压和静压(不计分散器的阻力)。4、矿井通风所耗费的功率。37解：4.4通风机实践特性曲线38(3)

(4)

4.4通风机实践特性曲线394.4通风机实践特性曲线对1、2两断面列伯努力方程得：hR12=(P1+hv1+ρm1gZ1)-(P2+hv2+ρm2gZ2)∵边境条件及1、2同标高∴P2=P02＝P01故有：P1-P2=P1-P01=h1ρm1gZ1-ρm2gZ2=HN故上式可写为:hR12=h1+hV1-hv2+HN即h1=hR12+hv2-hV1-HN又Ht=Pt1-Pt1’=Pt1-P01=P1+hv1-P01=h1+hv1同理可得：Ht+HN=hR12+hv2z22h1ρm1ρm21’1404.4通风机实践特性曲线∵Hs＝Ht－hv而∴只需当hd+hVd<hV时，才有Ｈsd>Ｈs，

H-Q、N-Q、η-Q；通常采用Hs-Q。414.4通风机实践特性曲线Ht-QHtd-QHsd-QHs-QRmRvR’=Rd+RdvRdvRd△h回QH0AA，424.4通风机实践特性曲线特点：〔1〕离心式风机风压曲线驼峰不明显，且随叶片后倾角度增大逐渐减小，其风压曲线任务段较轴流式风机平缓；〔2〕当管网风阻作一样量的变化时，其风量变化比轴流式风机要大。〔3〕离心式风机的轴功率Ｎ随Ｑ添加而增大，只需在接近风流短路时功率才略有下降。风机开启方式：离心式风机在启动时应将风硐中的闸门全闭，待其到达正常转速后再将闸门逐渐翻开。阐明：〔1〕离心式风机大多是全压特性曲线。〔2〕当供风量超越需风量过大时，经常利用闸门加阻来减少任务风量，以节省电能。H/daPaQ/m3/sN/kW/%HtHSNtS434.4通风机实践特性曲线特点：〔1〕轴流式风机的风压特性曲线普通都有马鞍形驼峰存在。〔2〕驼峰点D以右的特性曲线为单调下降区段，是稳定任务段；〔3〕点D以左是不稳定任务段，产生所谓喘振〔或飞动〕景象；〔4〕轴流式风机的叶片安装角不太大时，在稳定任务段内，功率随Q添加而减小。风机开启方式：轴流式风机应在风阻最小〔闸门全开〕时启动，以减少启动负荷。阐明：轴流式风机给出的大多是静压特性曲线。HtHsts/%Q/m3/sH/daPaN/kWQ/m3/sDR444.4通风机实践特性曲线比例系数：两个通风机类似是指气体在风机内流动过程类似，或者说它们之间在任一对应点的同名物理量之比坚持常数，这些常数叫类似常数或比例系数。几何类似是风机类似的必要条件，动力类似那么是类似风机的充分条件(雷诺数Re、欧拉数Eu相等〕。45〔1〕压力系数同系列风机在类似工况点的全压和静压系数均为一常数，可用下式表示：

式中：u为圆周速度，为压力系数。〔2〕流量系数由几何类似和动力类似可得：4.4通风机实践特性曲线46〔3〕功率系数：风机轴功率计算公式中的H和Q分别上式代入得：同系列风机在类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。4.4通风机实践特性曲线47根据风机模型的几何尺寸、实验条件及实验时所得的工况参数Q、H、N和η。利用上三式计算出该系列风机的、、和η。然后以为横坐标，以、和η为纵坐标，绘出-、-和η-曲线，此曲线即为该系列风机的类型特性曲线，见书P67图4-4-6和图4-4-7。4.4通风机实践特性曲线484.4通风机实践特性曲线494.4通风机实践特性曲线504.4通风机实践特性曲线例题某矿运用主要通风机为4-72-11№20B离心式风机，图上给出三种不同转速n的Ht-Q曲线。转速为n1=630r/min,风机任务风阻R=0.0547×9.81=0.53657N.s2/m8，工况点为M0〔Q=58m3/s,Ht=1805Pa)，后来，风阻变为R’=0.7932N.s2/m8，进风量减小不能满足消费要求，拟采用调整转速方法坚持风量Q=58m3/s，求转速调至多少？M0QHn=630n=710n=560R=0.53657R’=0.7932M15851.5解：同型号风机，故其直径相等，由比例定律有：n2＝n1Q2/Q1＝630×58/51.5＝710r/min即转速应调至n2=710r/min，可满足供风要求。514.5通风机工况点及其经济运转524.5通风机工况点及其经济运转实际根据方法534.5通风机工况点及其经济运转假设运用厂家提供的不加外接分散器的静压特性曲线Hs─Q，那么要思索安装分散器所回收的风机出口动能的影响，此时所用的风阻RS应小于Rm，即

式中Rv──相当于风机出口动能损失的风阻，SV──风机出口断面，即外接分散器入口断面；Rd──分散器风阻；RVd──相当于分散器出口动能损失的风阻，

SVd──为分散器出口断面。

544.5通风机工况点及其经济运转假设运用通风机全压特性曲线Ht─Q，那么需用全压风阻Rt作曲线，且假设运用通风机安装全压特性曲线Htd─Q，那么安装全压风阻应为Rtd，且该当指出，在一定条件下运转时，不论能否安装外接分散器，通风机全压特性曲线是独一的，而通风机安装的全压和静压特性曲线那么因所安分散器的规格、质量而有所变化。H=a0+a1Q+a2Q2+a3Q3H=RQ2554.5通风机工况点及其经济运转ABCD上下右左0.60.650.7153045Q/m3/sH/Pa564.5通风机工况点及其经济运转风机特性曲线不变，改动任务风阻，工况点沿风机特性曲线挪动。1)增风调理。为了添加矿井的供风量，可以采取以下措施：(1)减少矿井总风阻。(2)当地面外部漏风较大时，可以采取堵塞地面的外部漏风措施。2)减风调理。当矿井风量过大时，应进展减风调理。其方法有：(1)增阻调理。(2)对于轴流式通风机，可以用增大外部漏风的方法，减小矿井风量。R1R1’R1〞MM’M〞QQ’Q〞HH’574.5通风机工况点及其经济运转nn1n2MM1M2QQ2Q1HH1H2QH584.6通风机的结合运转一个风机的吸风口直接或经过一段巷道〔或管道〕结合到另一个风机的出风口上同时运转，称为风机串联任务。特点：594.6通风机的结合运转作图方法：风量相等，风压叠加。F1F2F1+F2QHQ604.6通风机的结合运转F1F2F1+F2RM0M2M1QHQ614.6通风机的结合运转F1F2F1+F2RM0M2QR’QⅡR〞HQQ〞ⅡQ’AM’2M〞2Q〞M1624.6通风机的结合运转结论：1)，风机串联任务适用于因风阻大而风量缺乏的管网；2)，风压特性曲线一样的风机串联任务较好；3)，串结合成特性曲线与任务风阻曲线相匹配，才有较好的增风效果。4)，串联任务的义务是添加风压，用于抑制管网过大阻力，保证按需供风。QⅠ/ⅡHMAⅠ+ⅡR1QQ1R2Q’Q2634.6通风机的结合运转1)自然风压特性自然风压随风量增大约增。风机停顿任务时自然风压依然存在。普通用平行Q轴的直线表示自然风压的特性。2)自然风压对机械风压的影响，类似于两个风机串联。结论：当自然风压为正时，机械风压与自然风压共同作用抑制矿井通风阻力，使风量添加；当自然风压为负时，成为矿井通风阻力。M1M’1QHⅠ+ⅡM〞2M〞Q1Q〞2ⅠⅡ’RⅠ+Ⅱ’ⅡMQ644.6通风机的结合运转特点：〔1〕H=H1=H2〔2〕Q=Q1+Q2F1F2Q1Q2Q两台风机的吸风口直接或经过一段巷道连结在一同任务叫通风机并联。风机并联分为：集中并联和对角并联之分。654.6通风机的结合运转1〕作图方法原那么：风压相等，风量相加方法：根据上述原那么在同一坐标系中将两条风机特性曲线〔I，II〕合成。F1F2Q1Q2QQMQ=QⅠ+QⅡQⅠHⅠⅠ+ⅡⅡQⅡ664.6通风机的结合运转2)工况分析并联等效风机产生的风量Q与才干较大风机的F1单独任务产生风量Q1分析：Q=Q1Qm1m2M1Q1QⅠQ1R’R〞HⅠⅡAQQⅡM〞Q=QⅠ+QⅡⅠ+ⅡR674.6通风机的结合运转总有ΔQ=Q-Q1>0，且R越小，ΔQ越大。结论：1.风机并联适用于风机才干小，风阻小而风量缺乏的管网；2.风压特性曲线一样的风机并联任务较好；3.并结合成曲线与任务风阻曲线相匹配，增风效果较好。4.并联任务的义务是添加风量，用于风机才干小，保证按需供风。HARMⅠ/ⅡⅠ+ⅡM’QQ1=Q2QR’Q’684.6通风机的结合运转ACBF1F2R1R0R2O694.6通风机的结合运转ACBF1F2R1R0R2OCF’1F’2O704.6通风机的结合运转绘图方法：1.特性曲线Ⅲ与风路OC的风阻R0曲线交点M0，可得OC风路的风量Q0。2.过M0作Q轴平行线与特性曲线Ⅰ’和Ⅱ’分别相交于MⅠ’和MⅡ’点。3.过MⅠ’和MⅡ’点作Q轴垂线与曲线Ⅰ’和Ⅱ’相交于MⅠ和MⅡ，此即在两个风机的实践工况点。结论：ACBF1F2R1R0R2OHⅠⅡⅠ’R1R2Ⅱ’ⅢR0Q0M1’M2’M1M2Q1Q2QM0CF’1F’2O714.6通风机的结合运转当风阻为R2时，Q并=Q串，NS>NP当风阻为R1时，Q并＞Q串，NS>NP当风阻为R3时，Q串＞Q并，NS>NPHNQ0ⅠⅡ〔串〕Ⅲ〔并〕BR2NSM2M1NPECR3R1FA结论：〔1〕并联适用于管网风阻较小，但因风机才干