1第四章礦井通風動力2021.42溫故而知新3本章主要內容44.1自然風壓由自然要素作用而構成的通風叫自然通風。冬季：空氣源源不斷地從井口1流入，從井口5流出。夏季：相反。自然風壓：作用在最低程度兩側空氣柱重力差。012345dzρ1dzρ2z54.1自然風壓10121234567891112月份HN深井淺井012345dzρ1dzρ2z64.1自然風壓74.1自然風壓

ABB’CEFA系統的自然風壓為：DBB’CED系統的自然風壓為：夏季自然風壓與主要通風機作用方向相反，當于在平硐口A和進風立井口D各安裝一臺抽風機〔向外〕，到一定程度，就會呵斥反風。BDB’CAABCDEFB’RDRCZ84.1自然風壓建密閉墻測自然風壓利用封鎖閘門測自然風壓94.1自然風壓012345ρ12ρ45zPaρ01ρ343、改動通風機運轉工況測算法4、熱力學測算法104.2礦用通風機的類型及構造QL1L2部分通風機輔助通風機主要通風機114.2礦用通風機的類型及構造1—進風口〔集風器〕；2—動輪〔葉輪〕；3—螺形機殼124.2礦用通風機的類型及構造w2c2u2c2uβ2w2c2u2β2u2c2w2β2134.2礦用通風機的類型及構造144.2礦用通風機的類型及構造型號參數的含義舉例闡明如下：G4—73—11№25D代表通風機的用途，K表示表示傳動方式礦用通風機，G代表鼓風機通風機葉輪直徑〔25dm)表示通風機在最高效率點時設計序號(1表示第一次設計〕全壓系數10倍化整表示通風機比轉速(ns)化整表示進風口數,1為單吸,0為雙吸目前我國煤礦運用的離心式風機主要有G4-73、4-73型和K4-73型等。這些種類通風機具有規格齊全、效率高和噪聲低等特點。離心式通風機的傳動方式有六種：A-無軸承電機直聯傳動；B-懸臂支承皮帶輪在中間；C-懸臂支承皮帶輪在軸承外側；D-懸臂支承聯軸器傳動；E-雙支承皮帶輪在外側；F-雙支承聯軸器傳動154.2礦用通風機的類型及構造1〕普通軸流式風機—主要由進風口、葉輪、整流器、風筒、分散〔芯筒〕器和傳動部件等部分組成。葉輪有一級和二級兩種。164.2礦用通風機的類型及構造uθ174.2礦用通風機的類型及構造1—進風口〔集風器〕；2—第一級通風機；3—第二級通風機；4—機殼對旋風機機構表示圖2〕對旋軸流式風機—對旋式通風機由集流器、第一級動輪、第二級動輪、機殼等組成。一級動輪和二級動輪直接對接，旋轉方向相反，機冀形葉片的扭曲方向也相反，電機為防爆型。184.2礦用通風機的類型及構造194.2礦用通風機的類型及構造目前我國煤礦在用的軸流式風機有1K58、2K58、GAF和BD或BDK〔對旋式〕等系列軸流式風機。軸流式風機型號的普通含義是：1K—58—4№25表示表示葉輪級數,1表示通風機葉輪直徑〔25dm)單級，2表示雙級表示設計序號表示用途，K表示礦用，T表示通用表示通風機輪轂比,0.58化整BDK658№24防爆型葉輪直徑〔24dm)對旋構造電機為8極〔740r/min〕表示用途，K為礦用輪轂比0.65的100倍化整204.2礦用通風機的類型及構造214.2礦用通風機的類型及構造224.2礦用通風機的類型及構造234.3通風機附屬安裝風硐是銜接風機和井筒的一段巷道，用于引導礦井風流：對于壓入式礦井通風，風峒是將主要通風機排出的風流引入進風井筒；對于抽出式通風礦井，風峒是將回風井筒中的風流導入主要通風機。其特點是經過風量大、內外壓差較大，因此應盡量降低其風阻，并減少漏風。風峒的效力年限長，普通多用混凝土、磚石等資料建筑。通風機的附屬安裝主要包括風硐、防爆門、分散器、反風安裝和消聲器等。244.3通風機附屬安裝作用：是降低出口速壓以提高風機靜壓。

分散器四面張角的大小應視風流從葉片出口的絕對速度方向而定。總的原那么是，分散器的阻力小，出口動壓小并無回流。254.3通風機附屬安裝在斜井井口安設防爆門，在立井井口安設防爆井蓋。作用：當井下一旦發生瓦斯或煤塵爆炸時，受高壓氣浪的沖擊作用，自動翻開，以維護主通風機免受毀壞；在正常情況下它是氣密的，以防止風流短路。264.3通風機附屬安裝礦井反風：礦井反風是指當井下發生火災時，利用預設的反風設備改動火災煙流方向、限制災區范圍，平安撤離受煙流要挾人員的一種平安技術措施。作用：當礦井在進風井口附近、井筒、井底車場及其附近的進風巷道或峒室發生火災、瓦斯或煤塵爆炸時，為了限制災區范圍擴展，防止煙流流入人員集中的消費場所，以便進展災禍處置和救護任務，有時需求改動礦井的風流方向，即進展礦井反風。274.3通風機附屬安裝反風方法因風機的類型和構造不同而異。目前的反風方法主要有：要求：284.3通風機附屬安裝分散器離心式風機反風窗風井反風道反風控制風門反風進風門設公用反風道反風294.4通風機實踐特性曲線304.4通風機實踐特性曲線風機的實踐流量普通是指實踐時間內經過風機入口空氣的體積，亦稱體積流量。單位為m3/h、m3/min或m3/s。表示通風機性能的主要參數是風壓H、風量Q、風機軸功率N、效率和轉速n等。314.4通風機實踐特性曲線全壓Ht：是通風機對空氣作功，耗費于每1m3空氣的能量〔N·m/m3或Pa〕，其值為風機出口風流的全壓與入口風流全壓之差。Ht=Pto-Pti忽略自然風壓時，Ht用以抑制通風管網阻力hR和風機出口動能損失hv，即:Ht=hR+hV,Pa靜壓:抑制管網通風阻力的風壓稱為通風機的靜壓HS〔Pa〕。HS=hR=RQ2因此Ht=HS+hV324.4通風機實踐特性曲線Ne入=Ne出/ηe=HfQ×10-3/ηfsηchηe風機輸出功率：Nft出=HftQ×10-3Nfs出=HfsQ×10-3風機輸入功率：Nft入=Nft出/ηftNfs入=Nfs出/ηfs電動機輸出功率：Ne出=Nf入/ηch電動機輸入功率：334.4通風機實踐特性曲線z123h4456〔1〕水柱〔壓差〕計示值與礦井通風阻力之間關系水柱計示值：即為4斷面相對靜壓h4故h4〔負壓〕=P4-P04沿風流方向，對1、4兩斷面列伯努力方程:hR14=(P1+hv1+ρm12gZ12)-(P4+hv4+ρm34gZ34)由風流入口邊境條件：Pt1＝P01，即P1+hv1=Pt1=P01，又因1與4斷面同標高，所以P01＝P04且：ρm12gZ12’-ρm34gZ34=HN故上式可寫為:hR14=P04-P4-hv4+HNhR14=|h4|-hv4+HN即|h4|=hR14+hv4-HN即：風機房水柱計示值反映了礦井通風阻力和自然風壓等參數的關系。z123h4456344.4通風機實踐特性曲線〔2〕風機房水柱計示值與風機風壓之間關系類似地對4、5斷面(分散器出口〕列伯努力方程，忽略兩斷面之間的位能差。分散器的阻力hRd＝(P5+hv5)-(P6+hv6)風流出口邊境條件：P6＝P06＝P05＝P04故hRd＝(P5+hv5)-(P04+hv6)＝Pt5-P04–hv6即Pt5＝hRd＋P04＋hv6由于風機全壓Ht＝Pt5-Pt4=(hRd＋P04＋hv6)-(P4+hv4)Ht=|h4|-hv4+hRd+hv6假設忽略hRd不計，那么Ht≌|h4|-hv4+hv6風機靜壓Hs＝|h4|-hv4354.4通風機實踐特性曲線〔3〕Ht、HN、Hs、hR之間的關系綜合上述兩式：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通風機實踐特性曲線例題：知風硐內2點斷面積為8.6m2，風流相對靜壓的絕對值為2200Pa，風流的速度為12m/s，風流的密度為1.18kg/m3。此外，知，Z0=150m，Z1=300m，礦井外的大氣密度為1.24kg/m3，進風井風流的平均密度為1.26kg/m3，回風流的平均密度為1.20kg/m3。求：1、礦井的自然風壓及礦井通風阻力。2、礦井的總風阻和等積孔。3、假設分散器的出口動壓為50Pa，求通風機的全壓和靜壓(不計分散器的阻力)。4、礦井通風所耗費的功率。37解：4.4通風機實踐特性曲線38(3)

(4)

4.4通風機實踐特性曲線394.4通風機實踐特性曲線對1、2兩斷面列伯努力方程得：hR12=(P1+hv1+ρm1gZ1)-(P2+hv2+ρm2gZ2)∵邊境條件及1、2同標高∴P2=P02＝P01故有：P1-P2=P1-P01=h1ρm1gZ1-ρm2gZ2=HN故上式可寫為: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通風機實踐特性曲線∵Hs＝Ht－hv而∴只需當hd+hVd<hV時，才有Ｈsd>Ｈs，

H-Q、N-Q、η-Q；通常采用Hs-Q。414.4通風機實踐特性曲線Ht-QHtd-QHsd-QHs-QRmRvR’=Rd+RdvRdvRd△h回QH0AA，424.4通風機實踐特性曲線特點：〔1〕離心式風機風壓曲線駝峰不明顯，且隨葉片后傾角度增大逐漸減小，其風壓曲線任務段較軸流式風機平緩；〔2〕當管網風阻作一樣量的變化時，其風量變化比軸流式風機要大。〔3〕離心式風機的軸功率Ｎ隨Ｑ添加而增大，只需在接近風流短路時功率才略有下降。風機開啟方式：離心式風機在啟動時應將風硐中的閘門全閉，待其到達正常轉速后再將閘門逐漸翻開。闡明：〔1〕離心式風機大多是全壓特性曲線?！?〕當供風量超越需風量過大時，經常利用閘門加阻來減少任務風量，以節省電能。H/daPaQ/m3/sN/kW/%HtHSNtS434.4通風機實踐特性曲線特點：〔1〕軸流式風機的風壓特性曲線普通都有馬鞍形駝峰存在?！?〕駝峰點D以右的特性曲線為單調下降區段，是穩定任務段；〔3〕點D以左是不穩定任務段，產生所謂喘振〔或飛動〕景象；〔4〕軸流式風機的葉片安裝角不太大時，在穩定任務段內，功率隨Q添加而減小。風機開啟方式：軸流式風機應在風阻最小〔閘門全開〕時啟動，以減少啟動負荷。闡明：軸流式風機給出的大多是靜壓特性曲線。HtHsts/%Q/m3/sH/daPaN/kWQ/m3/sDR444.4通風機實踐特性曲線比例系數：兩個通風機類似是指氣體在風機內流動過程類似，或者說它們之間在任一對應點的同名物理量之比堅持常數，這些常數叫類似常數或比例系數。幾何類似是風機類似的必要條件，動力類似那么是類似風機的充分條件(雷諾數Re、歐拉數Eu相等〕。45〔1〕壓力系數同系列風機在類似工況點的全壓和靜壓系數均為一常數，可用下式表示：

式中：u為圓周速度，為壓力系數。〔2〕流量系數由幾何類似和動力類似可得：4.4通風機實踐特性曲線46〔3〕功率系數：風機軸功率計算公式中的H和Q分別上式代入得：同系列風機在類似工況點的效率相等，功率系數為常數。、、三個參數都不含有因次，因此叫無因次系數。4.4通風機實踐特性曲線47根據風機模型的幾何尺寸、實驗條件及實驗時所得的工況參數Q、H、N和η。利用上三式計算出該系列風機的、、和η。然后以為橫坐標，以、和η為縱坐標，繪出-、-和η-曲線，此曲線即為該系列風機的類型特性曲線，見書P67圖4-4-6和圖4-4-7。4.4通風機實踐特性曲線484.4通風機實踐特性曲線494.4通風機實踐特性曲線504.4通風機實踐特性曲線例題某礦運用主要通風機為4-72-11№20B離心式風機，圖上給出三種不同轉速n的Ht-Q曲線。轉速為n1=630r/min,風機任務風阻R=0.0547×9.81=0.53657N.s2/m8，工況點為M0〔Q=58m3/s,Ht=1805Pa)，后來，風阻變為R’=0.7932N.s2/m8，進風量減小不能滿足消費要求，擬采用調整轉速方法堅持風量Q=58m3/s，求轉速調至多少？M0QHn=630n=710n=560R=0.53657R’=0.7932M15851.5解：同型號風機，故其直徑相等，由比例定律有：n2＝n1Q2/Q1＝630×58/51.5＝710r/min即轉速應調至n2=710r/min，可滿足供風要求。514.5通風機工況點及其經濟運轉524.5通風機工況點及其經濟運轉實際根據方法534.5通風機工況點及其經濟運轉假設運用廠家提供的不加外接分散器的靜壓特性曲線Hs─Q，那么要思索安裝分散器所回收的風機出口動能的影響，此時所用的風阻RS應小于Rm，即

式中Rv──相當于風機出口動能損失的風阻，SV──風機出口斷面，即外接分散器入口斷面；Rd──分散器風阻；RVd──相當于分散器出口動能損失的風阻，

SVd──為分散器出口斷面。

544.5通風機工況點及其經濟運轉假設運用通風機全壓特性曲線Ht─Q，那么需用全壓風阻Rt作曲線，且假設運用通風機安裝全壓特性曲線Htd─Q，那么安裝全壓風阻應為Rtd，且該當指出，在一定條件下運轉時，不論能否安裝外接分散器，通風機全壓特性曲線是獨一的，而通風機安裝的全壓和靜壓特性曲線那么因所安分散器的規格、質量而有所變化。H=a0+a1Q+a2Q2+a3Q3H=RQ2554.5通風機工況點及其經濟運轉ABCD上下右左0.60.650.7153045Q/m3/sH/Pa564.5通風機工況點及其經濟運轉風機特性曲線不變，改動任務風阻，工況點沿風機特性曲線挪動。1)增風調理。為了添加礦井的供風量，可以采取以下措施：(1)減少礦井總風阻。(2)當地面外部漏風較大時，可以采取堵塞地面的外部漏風措施。2)減風調理。當礦井風量過大時，應進展減風調理。其方法有：(1)增阻調理。(2)對于軸流式通風機，可以用增大外部漏風的方法，減小礦井風量。R1R1’R1〞MM’M〞QQ’Q〞HH’574.5通風機工況點及其經濟運轉nn1n2MM1M2QQ2Q1HH1H2QH584.6通風機的結合運轉一個風機的吸風口直接或經過一段巷道〔或管道〕結合到另一個風機的出風口上同時運轉，稱為風機串聯任務。特點：594.6通風機的結合運轉作圖方法：風量相等，風壓疊加。F1F2F1+F2QHQ604.6通風機的結合運轉F1F2F1+F2RM0M2M1QHQ614.6通風機的結合運轉F1F2F1+F2RM0M2QR’QⅡR〞HQQ〞ⅡQ’AM’2M〞2Q〞M1624.6通風機的結合運轉結論：1)，風機串聯任務適用于因風阻大而風量缺乏的管網；2)，風壓特性曲線一樣的風機串聯任務較好；3)，串結合成特性曲線與任務風阻曲線相匹配，才有較好的增風效果。4)，串聯任務的義務是添加風壓，用于抑制管網過大阻力，保證按需供風。QⅠ/ⅡHMAⅠ+ⅡR1QQ1R2Q’Q2634.6通風機的結合運轉1)自然風壓特性自然風壓隨風量增大約增。風機停頓任務時自然風壓依然存在。普通用平行Q軸的直線表示自然風壓的特性。2)自然風壓對機械風壓的影響，類似于兩個風機串聯。結論：當自然風壓為正時，機械風壓與自然風壓共同作用抑制礦井通風阻力，使風量添加；當自然風壓為負時，成為礦井通風阻力。M1M’1QHⅠ+ⅡM〞2M〞Q1Q〞2ⅠⅡ’RⅠ+Ⅱ’ⅡMQ644.6通風機的結合運轉特點：〔1〕H=H1=H2〔2〕Q=Q1+Q2F1F2Q1Q2Q兩臺風機的吸風口直接或經過一段巷道連結在一同任務叫通風機并聯。風機并聯分為：集中并聯和對角并聯之分。654.6通風機的結合運轉1〕作圖方法原那么：風壓相等，風量相加方法：根據上述原那么在同一坐標系中將兩條風機特性曲線〔I，II〕合成。F1F2Q1Q2QQMQ=QⅠ+QⅡQⅠHⅠⅠ+ⅡⅡQⅡ664.6通風機的結合運轉2)工況分析并聯等效風機產生的風量Q與才干較大風機的F1單獨任務產生風量Q1分析：Q=Q1Qm1m2M1Q1QⅠQ1R’R〞HⅠⅡAQQⅡM〞Q=QⅠ+QⅡⅠ+ⅡR674.6通風機的結合運轉總有ΔQ=Q-Q1>0，且R越小，ΔQ越大。結論：1.風機并聯適用于風機才干小，風阻小而風量缺乏的管網；2.風壓特性曲線一樣的風機并聯任務較好；3.并結合成曲線與任務風阻曲線相匹配，增風效果較好。4.并聯任務的義務是添加風量，用于風機才干小，保證按需供風。HARMⅠ/ⅡⅠ+ⅡM’QQ1=Q2QR’Q’684.6通風機的結合運轉ACBF1F2R1R0R2O694.6通風機的結合運轉ACBF1F2R1R0R2OCF’1F’2O704.6通風機的結合運轉繪圖方法：1.特性曲線Ⅲ與風路OC的風阻R0曲線交點M0，可得OC風路的風量Q0。2.過M0作Q軸平行線與特性曲線Ⅰ’和Ⅱ’分別相交于MⅠ’和MⅡ’點。3.過MⅠ’和MⅡ’點作Q軸垂線與曲線Ⅰ’和Ⅱ’相交于MⅠ和MⅡ，此即在兩個風機的實踐工況點。結論：ACBF1F2R1R0R2OHⅠⅡⅠ’R1R2Ⅱ’ⅢR0Q0M1’M2’M1M2Q1Q2QM0CF’1F’2O714.6通風機的結合運轉當風阻為R2時，Q并=Q串，NS>NP當風阻為R1時，Q并＞Q串，NS>NP當風阻為R3時，Q串＞Q并，NS>NPHNQ0ⅠⅡ〔串〕Ⅲ〔并〕BR2NSM2M1NPECR3R1FA結論：〔1〕并聯適用于管網風阻較小，但因風機才干