1、第四章第四章 矿井通风动力矿井通风动力第一节第一节 自然风压自然风压第二节第二节 矿用通风机的类型及构造矿用通风机的类型及构造第三节第三节 通风机附属装置通风机附属装置第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线第五节第五节 通风机工况点及其经济运行通风机工况点及其经济运行第六节第六节 通风机的联合运转通风机的联合运转第一节 自然风压一、一、自然风压及其形成和计算自然风压及其形成和计算1 1、自然风压与自然通风、自然风压与自然通风 由由自然因素自然因素作用而形成的通风叫作用而形成的通风叫自然通风自然通风。冬季冬季：空气柱：空气柱0-1-20-1-2比比5-4-35-4-3的的 平均温度较
2、低，平均平均温度较低，平均 空气密空气密 度较大，导致两空气柱作用度较大，导致两空气柱作用 在在2-32-3水平面上的重力不等。水平面上的重力不等。它使空气源源不断地从井它使空气源源不断地从井 口口1 1流入，从井口流入，从井口5 5流出。流出。夏季夏季：相反。：相反。自然风压：自然风压：在通风系统中，由于在通风系统中，由于重力差引起的通风压力重力差引起的通风压力，就叫该系统的自然风压。，就叫该系统的自然风压。其大小等于其大小等于作用在最低水平两侧空气柱重力差。作用在最低水平两侧空气柱重力差。012345dz1dz2z2、自然风压的计算 根据自然风压定义，自然风压是根据自然风压定义，自然风压是
3、“势函数势函数”，是一种势能，因此要注意选取计算的参考面，即，是一种势能，因此要注意选取计算的参考面，即0 0势位势位面，图所示系统的自然风压面，图所示系统的自然风压H HN N可用下式计算可用下式计算：为了简化计算，一般采用测算出为了简化计算，一般采用测算出0-1-20-1-2和和5-4-35-4-3井巷中空气密度的平均值井巷中空气密度的平均值m1m1和和m2m2，用其分别代替上，用其分别代替上式的式的1 1和和2 2，则上式可写为：，则上式可写为：在实际测量计算中，常取：在实际测量计算中，常取：注意注意：1 1）自然风压的计算必须取一）自然风压的计算必须取一闭合系统闭合系统。2 2）进风系
4、统和回风系统必须取）进风系统和回风系统必须取相同的标高相同的标高。3 3）一般选取最低点作为）一般选取最低点作为基准面基准面。gdZgdZHN532201)(21mmNZgH012345dz1dz2znnm0二、自然风压的影响因素及变化规律影响自然风压的决定性因素是影响自然风压的决定性因素是两侧空气柱的密度差两侧空气柱的密度差，而空气密度又受，而空气密度又受温温度度T T、大气压力、大气压力P P、气体常数、气体常数R R(气体常数气体常数 ，是一个只与气体的种类有关，是一个只与气体的种类有关，与气体所处的状态无关的一个物理量与气体所处的状态无关的一个物理量 )和相对湿度和相对湿度等因素影响。
5、因此，等因素影响。因此，影响自然风压的因素可用下式表示：影响自然风压的因素可用下式表示：H HN N=f(Z=f(Z）=f(T,P,R,)=f(T,P,R,)，ZZ 1 1、温差：、温差：矿井某一回路中矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响两侧空气柱的温差是影响H HN N的主要因素的主要因素。影响气温差的主要因素是影响气温差的主要因素是地面入风流气温和风流与围岩的热交换地面入风流气温和风流与围岩的热交换。其影。其影响程度随矿井的开拓方式、开采深度、地形、地质原因不同而有不同的响程度随矿井的开拓方式、开采深度、地形、地质原因不同而有不同的影响，在山区浅井，受地面温度影响大，深井偏小。影响，在山区
6、浅井，受地面温度影响大，深井偏小。1012 1234 5678911 12月份HN二、自然风压的影响因素及变化规律2 2、空气成分和湿度：、空气成分和湿度：它影响空气的密度，因而对自然风压它影响空气的密度，因而对自然风压也有一定影响，但影响较小。也有一定影响，但影响较小。3 3、井深：、井深：H HN N与矿井或回路与矿井或回路最高与最低点间的高差最高与最低点间的高差Z Z成正成正比比。4 4、主要通风机：、主要通风机：主要通风机工作对自然风压的大小和方主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。因为矿井主要通风机工作决定了向也有一定影响。因为矿井主要通风机工作决定了主风流的主风流的方向
7、方向，加之风流与围岩的热交换加之风流与围岩的热交换，使，使回风井气温高于进风井，回风井气温高于进风井，在进风井周围形成了冷却带在进风井周围形成了冷却带以后，即使风机停转或通风系统以后，即使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有一定的改变，这两个井筒之间在一定时期内仍有一定的气温差气温差，从，从而仍有一定的而仍有一定的自然风压自然风压起作用。起作用。三、自然风压的控制和利用自然风压既可作为自然风压既可作为矿井通风的动力矿井通风的动力，也可能是，也可能是事故的肇凶事故的肇凶。因此，研究。因此，研究自然风压的控制和利用具有重要意义。自然风压的控制和利用具有重要意义。1 1、新设计矿井
8、在选择开拓方案、拟定通风系统时，应充分考虑利用、新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应充分考虑利用地形和当地气候特点。地形和当地气候特点。新井设计应尽量使自然风压全年的方向与机械通新井设计应尽量使自然风压全年的方向与机械通风机方向一致。风机方向一致。2 2、根据自然风压的变化规律，应、根据自然风压的变化规律，应适时调整主通风机的工况点适时调整主通风机的工况点，使其，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。既能满足矿井通风需要，又可节约电能。3 3、在建井时期，要注意、在建井时期，要注意因地制宜和因时制宜利用自然风压通风因地制宜和因时制宜利用自然风压通风，如，如在表土施工阶段可利用自然通风
9、；在主副井与风井贯通之后，有时也可在表土施工阶段可利用自然通风；在主副井与风井贯通之后，有时也可利用自然通风；有条件时还可利用钻孔构成回路。利用自然通风；有条件时还可利用钻孔构成回路。4 4、利用自然风压做好、利用自然风压做好非常时期通风非常时期通风。一旦主要通风机因故遭受破坏。一旦主要通风机因故遭受破坏时，便可利用自然风压进行通风。时，便可利用自然风压进行通风。三、自然风压的控制和利用 5 5、在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要掌握自然风压的变化规律，、在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要掌握自然风压的变化规律，防止因自然风压作用造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
10、成某些巷道无风或反向而发生事故。如图是四川某矿因自然风压使风流反向示意图。如图是四川某矿因自然风压使风流反向示意图。ABBABBCEFACEFA系统的自然风压为：系统的自然风压为：DBBDBBCEDCED系统的自然风压为：系统的自然风压为：自然风压与主要通风机作用方向相反。相当于在平硐口自然风压与主要通风机作用方向相反。相当于在平硐口A A和进风立井口和进风立井口D D各安装一台抽风机（向外）。各安装一台抽风机（向外）。)(AFCBNAZgH)(BECBNDZgHabcdbabcdefb RDRCZ三、自然风压的控制和利用 设设ABAB风流停滞，对回路风流停滞，对回路ABDEFAABDEFA和
11、和ABBCEFAABBCEFA可分别列出压力平衡方程：可分别列出压力平衡方程：式中：式中：H HS S风机静压，风机静压，PaPa；QDBBCQDBBC风路风量，风路风量，m m3 3/S;/S;R RD D、R RC C分别为分别为DBDB和和BBCBBC分支风阻，分支风阻，NSNS2 2/m/m8 8。两式相除：两式相除：此即此即ABAB段风流停滞条件式段风流停滞条件式。当上式变为当上式变为 则则ABAB段风流反向。段风流反向。由此可知防止由此可知防止ABAB风路风流反向的措施有风路风流反向的措施有：（：（1 1）加大）加大R RD D；（；（2 2）增大）增大H HS S；（；（3 3）
12、在）在A A点安装点安装风机向巷道压风。风机向巷道压风。22QRHHQRHHCNASDNDNACDNASNDNARRHHHHCDNASNDNARRHHHH第二节 矿用通风机的类型及构造 矿井的通风动力主要是通风机，每个风井至少有矿井的通风动力主要是通风机，每个风井至少有2 2台主要通风机台主要通风机（一台使（一台使用、备用）一般功率都很大，其电耗一般为全矿的用、备用）一般功率都很大，其电耗一般为全矿的20%20%25%25%，有的矿井，有的矿井甚至高达甚至高达50%50%，原因是功率大效率低，平均只有，原因是功率大效率低，平均只有52.79%52.79%。矿用通风机按其服务范围可分为三种：矿用
13、通风机按其服务范围可分为三种：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）；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），帮服务于矿井网络的某一分支（采区或工作面），帮助主通风机通风，以保证该分支风量；安全隐患，一般不用；助主通风机通风，以保证该分支风量；安全隐患，一般不用；3 3、局部通风机，、局部通风机，服务于独头掘进井巷道等局部地区。服务于独头掘进井巷道等局部地区。按构造和工作原理可分为：按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通风机。轴流式通风机。一、离心式通风机的构造和工作原理1
14、1、风机构造。风机构造。离心式通风机一般由：离心式通风机一般由：进风口进风口、工作轮（叶轮）、工作轮（叶轮）、螺形机壳和前导器螺形机壳和前导器等部分组成。等部分组成。吸风口吸风口有：有：单吸和双吸单吸和双吸两种。在相同的条件下双两种。在相同的条件下双吸风机叶吸风机叶(动动)轮宽度是单吸风机的轮宽度是单吸风机的两倍两倍。前导器前导器(有些通风机无前导器有些通风机无前导器)，使进入叶，使进入叶(动动)轮的气流发生预旋绕，以达到调节性能之目的。轮的气流发生预旋绕，以达到调节性能之目的。叶轮叶轮是唯一的旋转部件。是唯一的旋转部件。叶片出口构造角：叶片出口构造角：风流相对速度风流相对速度W W2 2的方
15、向与圆周速度的方向与圆周速度u u2 2的反方向夹角的反方向夹角称为称为叶片出口构造角叶片出口构造角，以，以2 2表示。表示。离心式风机可分为：离心式风机可分为：前倾式（前倾式（2 29090)、径向式（、径向式（2 2=90=90)和后倾式和后倾式（2 29090)三种。三种。2 2不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式。不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式。w2c2u2c2u2w2c2u22u2c2w22一、离心式通风机的构造和工作原理2 2、工作原理、工作原理 当电机通过传动装置带动叶轮旋转时，叶片流道间的空气随叶片旋转而旋转，当电机通过传动装置带动叶轮旋转时，
16、叶片流道间的空气随叶片旋转而旋转，获得获得离心力离心力。经叶端被抛出叶轮，进入机壳。在机壳内。经叶端被抛出叶轮，进入机壳。在机壳内速度逐渐减小，压力升高速度逐渐减小，压力升高，然后经扩散器排出。与此同时，在叶片入口（叶根）然后经扩散器排出。与此同时，在叶片入口（叶根）形成较低的压力形成较低的压力（低于进风（低于进风口压力），于是，进风口的风流便在此压差的作用下流入叶道，自叶根流入，在口压力），于是，进风口的风流便在此压差的作用下流入叶道，自叶根流入，在叶端流出，如此源源不断，形成连续的流动。叶端流出，如此源源不断，形成连续的流动。3 3、常用型号、常用型号 目前我国煤矿使用的离心式风机主要有目
17、前我国煤矿使用的离心式风机主要有G4-73G4-73、4-734-73型和型和K4-73K4-73型型等。这些品种等。这些品种通风机具有规格齐全、效率高和噪声低等特点。通风机具有规格齐全、效率高和噪声低等特点。型号参数的含义举例说明如下：型号参数的含义举例说明如下：G 4 73 1 1 25 DG 4 73 1 1 25 D代表通风机的用途，代表通风机的用途，K K表示表示 表示传动方式表示传动方式矿用通风机，矿用通风机，G G代表鼓风机代表鼓风机 通风机叶轮直径（通风机叶轮直径（25dm)25dm)表示通风机在最高效率点时表示通风机在最高效率点时 全压系数全压系数1010倍化整倍化整 设计序
18、号设计序号(1(1表示第一次设计）表示第一次设计）表示通风机比转速表示通风机比转速(n(ns s)化整化整 表示进风口数表示进风口数,1,1为单吸为单吸,0,0为双吸为双吸二、轴流式风机的构造和工作原理1 1、风机构造、风机构造 主要由主要由进风口进风口、叶轮、整流器、风筒、扩散（芯筒叶轮、整流器、风筒、扩散（芯筒）器器和传动部和传动部件等部分组成。叶轮有件等部分组成。叶轮有一级一级和和二级二级两种两种2 2、工作原理、工作原理（1 1）特点：特点：在轴流式风机中，风流流动的特点是，当动轮在轴流式风机中，风流流动的特点是，当动轮转动时，气流沿等转动时，气流沿等半径的圆柱面旋绕半径的圆柱面旋绕流
19、出。流出。二、轴流式风机的构造和工作原理（2 2）叶片安装角）叶片安装角 在叶片迎风侧作一外切线称为在叶片迎风侧作一外切线称为弦线弦线。弦线与动轮旋转方向（。弦线与动轮旋转方向（u)u)的夹角称为的夹角称为叶叶片安装角片安装角，以，以表示。表示。可根据需要在规定范围内调整。但每个动轮上的可根据需要在规定范围内调整。但每个动轮上的叶片安装角叶片安装角必需保持一致必需保持一致。（3 3）工作原理）工作原理 当动轮旋转时，翼栅即以圆周速度当动轮旋转时，翼栅即以圆周速度u u 移动。处于叶片迎面的气流受挤压，移动。处于叶片迎面的气流受挤压，静静压增加压增加；与此同时，叶片背的气体；与此同时，叶片背的气
20、体静压降低静压降低，翼栅受压差作用，但受轴承限制，翼栅受压差作用，但受轴承限制，不能向前运动，于是叶片迎面的高压气流由不能向前运动，于是叶片迎面的高压气流由叶道出口流出，翼背的低压区叶道出口流出，翼背的低压区“吸引吸引”叶道入口侧的气体流入叶道入口侧的气体流入，形成穿过翼栅的连续气流。，形成穿过翼栅的连续气流。u3、常用型号目前我国煤矿在用的轴流式风机有目前我国煤矿在用的轴流式风机有1K581K58、2K582K58、GAFGAF和和BDBD或或BDKBDK（对旋式）（对旋式）等系列轴流式风机。轴流式风机型号的一般含义是：等系列轴流式风机。轴流式风机型号的一般含义是：1 K 58 4 251
21、K 58 4 25 表示表示叶轮级数表示表示叶轮级数,1,1表示表示 通风机叶轮直径（通风机叶轮直径（25dm)25dm)单级，单级，2 2表示双级表示双级 表示设计序号表示设计序号 表示用途，表示用途，K K表示矿用，表示矿用，T T表示通用表示通用 表示通风机轮毂比表示通风机轮毂比,0.58,0.58化整化整 B D K 65 8 24B D K 65 8 24 防爆型防爆型 叶轮直径（叶轮直径（24dm)24dm)对旋结构对旋结构 电机为电机为8 8极（极（740r/min740r/min）表示用途，表示用途，K K为矿用为矿用 轮毂比轮毂比0.650.65的的100100倍化整倍化整
22、若轮毂比低于若轮毂比低于0.40.4则认为是低压则认为是低压(或低轮毂比或低轮毂比)型型轴流通风机，轮毂轴流通风机，轮毂比大于比大于0.710.71时，则认为是高压（或大轮毂比）型时，则认为是高压（或大轮毂比）型轴流通风机，轮毂比轴流通风机，轮毂比介于介于0.40.40.710.71之间的则被认为是之间的则被认为是中压（或中轮毂比）型中压（或中轮毂比）型轴流通风机。轴流通风机。4 4、对旋风机的特点、对旋风机的特点 一级叶轮和二级叶轮直接对接，旋转方向相反一级叶轮和二级叶轮直接对接，旋转方向相反,组成对旋结构；机组成对旋结构；机翼形叶片的扭曲方向也相反，两级叶片安装角翼形叶片的扭曲方向也相反，
23、两级叶片安装角一般相差一般相差3 3；电机为防；电机为防爆型安装在主风筒中的密闭罩内，与通风机流道中的含瓦斯气流隔离，爆型安装在主风筒中的密闭罩内，与通风机流道中的含瓦斯气流隔离，密闭罩中有扁管与大气相通，以达到散热目的。密闭罩中有扁管与大气相通，以达到散热目的。一、风硐一、风硐 风硐是连接风机和井筒的一段巷道。通过风量大、内外压差较大，应尽量降低其风风硐是连接风机和井筒的一段巷道。通过风量大、内外压差较大，应尽量降低其风阻，并减少漏风。阻，并减少漏风。二、扩散器二、扩散器(扩散塔扩散塔)作用作用：是降低出口速压以提高风机静压。：是降低出口速压以提高风机静压。扩散器四面张角的大小应视风流从叶片
24、出口的绝对速度方向而定。总的原则是扩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。总的原则是，扩，扩散器的阻力小，出口动压小并无回流散器的阻力小，出口动压小并无回流。三、防爆门三、防爆门(防爆井盖防爆井盖)在斜井井口安设防爆门，在立井在斜井井口安设防爆门，在立井 井口安设防爆井盖。井口安设防爆井盖。作用：作用：当井下一旦发生瓦斯或煤尘爆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，自动炸时，受高压气浪的冲击作用，自动 打开，以保护主通风机免受毁坏；在打开，以保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。正常情况下它是气密的，以防止风流短路。第三节 通风机附
25、属装置作用：作用：使井下风流反向的一种设施，以防止进风系统发生火灾时产生的使井下风流反向的一种设施，以防止进风系统发生火灾时产生的有害气体进入作业区；有时为了适应救护工作也需要进行反风。有害气体进入作业区；有时为了适应救护工作也需要进行反风。反风方法因风机的类型和结构不同而异。目前的反风方法主要有：反风方法因风机的类型和结构不同而异。目前的反风方法主要有：1 1）设专用反风道反风；）设专用反风道反风；2 2）利用备用风机作反风道反风；）利用备用风机作反风道反风；3 3）轴流式风机反转反风）轴流式风机反转反风 4 4）调节动叶安装角反风）调节动叶安装角反风。要求：要求：定期进行检修，确保反风装置
26、处于良好状态；动作灵敏可靠，能在定期进行检修，确保反风装置处于良好状态；动作灵敏可靠，能在10min10min内内改变巷道中风流方向；结构要严密，漏风少；反风量不应小改变巷道中风流方向；结构要严密，漏风少；反风量不应小于于正常风量的正常风量的40%40%；每年至少进行一次反风演习。；每年至少进行一次反风演习。四、反风装置和功能1）设专用反风道反风离心式离心式轴流式轴流式点一下2）利用备用风机作反风道反风 第四节 通风机实际特性曲线一、通风机的工作参数一、通风机的工作参数通风机性能主要参数是风压通风机性能主要参数是风压H H、风量、风量Q Q、风机轴功率、风机轴功率N N、效率、效率 和转速和转
27、速n n等。等。（一）风机（一）风机(实际实际)流量流量Q Q风机的实际流量一般是指实际时间内通过风机入口空气的体积，亦称体积流量。风机的实际流量一般是指实际时间内通过风机入口空气的体积，亦称体积流量。单位为单位为 m m3 3/h,m/h,m3 3/min/min 或或m m3 3/s/s。（二）风机（二）风机(实际实际)全压全压H Hf f与静压与静压H Hs s全压全压H Ht t:是通风机对空气作功，消耗于每是通风机对空气作功，消耗于每1m1m3 3 空气的能量（空气的能量（Nm/mNm/m3 3 或或PaPa），其值），其值为风机出口风流的全压与入口风流全压之差。为风机出口风流的全压
28、与入口风流全压之差。忽略自然风压时，忽略自然风压时，H Ht t用以克服通风管网阻力用以克服通风管网阻力h hk k 和风机出口动能损失和风机出口动能损失h hv v，即，即:H Ht t=h=hR R+h+hV V,Pa,Pa 静压静压:克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压H HS S（PaPa）。）。H HS S=h=hR R=RQ=RQ2 2 因此因此 H Ht t=H=HS S+h+hV V(三）通风机的功率全压功率：全压功率：通风机的输出功率以全压计算时称全压功率通风机的输出功率以全压计算时称全压功率N Nt t。计算式：。计算式：N Nt t
29、=H=Ht tQ Q1010-3 -3 KWKW 静压功率静压功率：用风机静压计算输出功率，称为静压功率：用风机静压计算输出功率，称为静压功率N NS S。计算式：。计算式：N NS S=H=HS SQ Q10103 3 KW KW 风机的轴功率风机的轴功率，即通风机的输入功率，即通风机的输入功率N N（kWkW）。计算式：）。计算式：或或式中式中 t t、S S分别为风机的全压和静压效率。分别为风机的全压和静压效率。电动机的输入功率（电动机的输入功率（N Nm m ）：）：设电动机的效率为设电动机的效率为 m m,传动效率为传动效率为 trtr时时,则则tttNN1000QH tsssNN1
30、000QHS,1000trmtttrmmQHNN二、通风系统主要参数关系 风机房水柱计示值含义1 1、抽出式通风矿井、抽出式通风矿井（1 1）水柱（压差）计示值与矿井通风阻力和风机静压之间关系）水柱（压差）计示值与矿井通风阻力和风机静压之间关系 水柱计示值水柱计示值:即为即为 4 4 断面相对静压断面相对静压h h4 4 故故 h h4 4（负压）（负压）=P=P4 4-P-P0404 沿风流方向，对沿风流方向，对1 1、4 4两断面两断面 列伯努力方程列伯努力方程:h hR14R14=(P=(P1 1+h+hv1v1+m12 m12 gZgZ1212)-(P -(P4 4+h+hv4v4+m
31、34 m34 gZgZ3434)由风流入口边界条件：由风流入口边界条件：P Pt1t1P P0101，即即 P P1 1+h+hv1v1=P=Pt1t1=P=P0101，又因又因1 1与与4 4断面同标高，所以断面同标高，所以 P P0101P P0404且：且：m12m12gZgZ1212m34m34gZgZ3434=H=HN N z12356h4445 故上式可写为故上式可写为:h hR14R14=P=P04 04-P-P4 4-h-hv4 v4+H+HN N h hR14R14=|h=|h4 4|-h|-hv4 v4+H+HN N 即即|h|h4 4|=h|=hR14 R14+h+hv4
32、 v4-H-HN N 即：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。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。（2 2）风机房水柱计示值与风机风压之间关系）风机房水柱计示值与风机风压之间关系 类似地对类似地对4 4、5 5断面断面(扩散器出口）列伯努力方程，忽略两断面之间的扩散器出口）列伯努力方程，忽略两断面之间的位能差。位能差。扩散器的阻力扩散器的阻力 h hRdRd 风流出口边界条件：风流出口边界条件：P P5 5 P P0505P P0404 故风机全压故风机全压 H Ht t-h hRdRd P Pt5t5-P-Pt4 t4=(=(P P5 5h h
33、v5 v5)-(P)-(P4 4+h+hv4v4)=P P04 04-P-P4 4+h+hv5v5-h-hv4v4 H Ht t=|h|h4 4|h|hv4v4+h+hRdRd+h+hv6v6 若忽略若忽略 h hRdRd 不计，则不计，则 H Ht t|h|h4 4|h|hv4v4+h+hv6v6 风机静压风机静压 H Hs s|h|h4 4|h|hv4v4（3 3）H Ht t、H HN N、h hR R 之间的关系之间的关系 综合上述两式：综合上述两式：H Ht t|h|h4 4|-h-hv4v4+h+hRdRd+h+hv5v5 （h hR14R14+h+hv4v4-H-HN N ）-h
34、-hv4v4+h+hRdRd+h+hv5v5 h hR14 R14+h+hRd Rd+h+hv5 v5-H-HN N 即即 H Ht t H HN N h hR14 R14+h+hRd Rd+h+hv5v5 表明：表明：扇风机风压和自然风压联合作用，克服矿井和扩散器的阻扇风机风压和自然风压联合作用，克服矿井和扩散器的阻力，以及扩器出口动能损失。力，以及扩器出口动能损失。2 2、压入式通风的系统、压入式通风的系统 对对1 1、2 2两断面列伯努力方程得：两断面列伯努力方程得：h hR12R12=(P=(P1 1+h+hv1v1+m1m1gZgZ1 1)-(P)-(P2 2+h+hv2v2+m2m
35、2gZgZ2 2)边界条件及边界条件及1 1、2 2同标高：同标高：P P2 2=P=P02 02 P P0101 故有：故有：P P1 1-P-P2 2=P=P1 1-P-P0101=h=h1 1 m1m1gZgZ1 1-m2m2gZgZ2 2=H=HN N 故上式可写为故上式可写为 h hR12R12=h=h1 1+h+hV1V1-h-hv2v2+H+HN N 即即 h h1 1=h=hR12R12+h+hv2v2-h-hV1V1-H-HN N 又又 H Ht t=P=Pt1t1-P-Pt1t1=P=Pt1t1-P-P0101 =P=P1 1+h+hv1v1-P-P0101=h h1 1+
36、h+hv1v1 同理可得：同理可得：H Ht t+H+HN N=h=hR12 R12+h+hv2v21z22h1m1m211三、通风机的个体特性曲线1 1、工况点工况点：当风机以某：当风机以某一转速一转速、在、在风阻的管网风阻的管网上工作时、可测算出一组工作上工作时、可测算出一组工作参数（风压、风量、功率、和效率参数（风压、风量、功率、和效率），这就是该风机在管网风阻为，这就是该风机在管网风阻为时的工况点。时的工况点。2 2、个体特性曲线个体特性曲线：不断改变：不断改变R R，得到许多的，得到许多的Q Q、H H、N N、。以。以Q Q为横坐标，分为横坐标，分别以别以H H、N N、为纵坐标，
37、将同名的点用光滑的曲线相连，即得到个体特性曲线。为纵坐标，将同名的点用光滑的曲线相连，即得到个体特性曲线。3 3、通风机装置、通风机装置：把外接扩散器看作通风机的组成部分，总称之为通风机装置。：把外接扩散器看作通风机的组成部分，总称之为通风机装置。4 4、通风机装置的全压、通风机装置的全压tdtd：扩散器出口与风机入口风流的全压之差，与风机扩散器出口与风机入口风流的全压之差，与风机的全压的全压t t之关系为：之关系为：式中式中 h hd d扩散器阻力。扩散器阻力。5 5、通风机装置的静压、通风机装置的静压sdsd：dttdhHH)(vddtsdhhHH6 6、H Hs s 和和 H Hsdsd
38、 的关系的关系 H Hs sH Ht th hvdvd 而而 只有当只有当 h hd d+h+hVdVdh s s，即通风机装置阻力与其出口动能损失之和小于通风机出口即通风机装置阻力与其出口动能损失之和小于通风机出口动能损失时，通风机装置的静压才会因加动能损失时，通风机装置的静压才会因加扩散器而有所提高，即扩散器起到回收扩散器而有所提高，即扩散器起到回收动能的作用。动能的作用。7 7、H Ht t、H Htdtd、H Hs s 和和 H Hsdsd 之间的关系图之间的关系图)(vddtvdtdsdhhHhHHQHHt-QHtd-QHS-QHsd-Q8 8、离心式通风机个体特性曲线、离心式通风机
39、个体特性曲线 特点特点：（：（1 1）离心式风机风压曲线驼峰）离心式风机风压曲线驼峰 不明显，且随叶片后倾角度不明显，且随叶片后倾角度 增大逐渐减小，其风压曲线增大逐渐减小，其风压曲线 工作段较轴流式风机平缓；工作段较轴流式风机平缓；（2 2）当管网风阻作相同量的）当管网风阻作相同量的 变化时，其风量变化比轴变化时，其风量变化比轴 流式风机要大。流式风机要大。（3 3）离心式风机的轴功率）离心式风机的轴功率 随增加而增大，只有在接随增加而增大，只有在接 近风流短路时功率才略有下降。近风流短路时功率才略有下降。风机开启方式：风机开启方式：离心式风机在启动时应将风硐中的离心式风机在启动时应将风硐中
40、的闸门全闭闸门全闭，待其达到正常转，待其达到正常转速后再将闸门逐渐打开。速后再将闸门逐渐打开。说明：说明：（1 1）离心式风机大多是全压特性曲线。（）离心式风机大多是全压特性曲线。（2 2）当供风量超过需风量过大）当供风量超过需风量过大时，常常利用闸门加阻来减少工作风量，以节省电能。时，常常利用闸门加阻来减少工作风量，以节省电能。H/daPaQ/m3/sN/kW/%HtHSNtSN/kWHtHsts/%Q/m3/sH/daPaQ/m3/sGFDMR9、轴流式通风机个体特性曲线特点特点：（：（1 1）轴流式风机的风压特性）轴流式风机的风压特性 曲线一般都有马鞍形驼峰存在。曲线一般都有马鞍形驼峰存
41、在。（2 2）驼峰点以右的特性）驼峰点以右的特性 曲线为单调下降区段，是稳定曲线为单调下降区段，是稳定 工作段；工作段；（3 3）点以左是不稳定工作段，）点以左是不稳定工作段，产生所谓喘振（或飞动）现象；产生所谓喘振（或飞动）现象；（4 4）轴流式风机的叶片装置角）轴流式风机的叶片装置角 不太大时，在稳定工作段内，不太大时，在稳定工作段内，功率随增加而减小。功率随增加而减小。风机开启方式：风机开启方式：轴流式风机应在风阻轴流式风机应在风阻最小（最小（闸门全开闸门全开）时启动，以减少启动负荷。）时启动，以减少启动负荷。说明说明：轴流式风机给出的大多是：轴流式风机给出的大多是静压特性曲线。静压特性
42、曲线。三、无因次系数与类型特性曲线（一）（一）无因次系数无因次系数通风机的相似条件通风机的相似条件 比例系数：比例系数：两个通风机相似是指气体在风机内流动过程相似，或者说它们之间在任一对两个通风机相似是指气体在风机内流动过程相似，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。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。几何相似几何相似是风机相似的必要条件，是风机相似的必要条件，动力相似动力相似则是相似风机的充分条件。则是相似风机的充分条件。2 2、无因次系数、无因次系数（1 1）压力系数）压力系数 同系列风机同系列风机在相似工况点的全压和静压
43、系数均为一常数，可用下式表示：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：式中：式中：u u为圆周速度，为圆周速度，为压力系数。为压力系数。（2 2）流量系数）流量系数H常数HuH2HQ常数QuDQ24（3 3）功率系数）功率系数 风机轴功率风机轴功率 ，计算公式中的，计算公式中的 H H 和和 Q Q 分别上式代入得：分别上式代入得：同系列风机在相似工况点的效率相等，功率系数为常数。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，因此叫三个参数都不含有因次，因此叫无因次系数无因次系数。（二）类型特性曲线（二）类型特性曲线 根据风机模型的几何尺寸、实验条件及
44、实验时所得的工况参数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 Q、H H、N N和和。利用上三式计算出该系列风机的利用上三式计算出该系列风机的 、和和。然后以。然后以 为横坐标，为横坐标，以以 、和和为纵坐标，绘出为纵坐标，绘出 -、-和和-曲线，此曲线即为曲线，此曲线即为该系列风机的该系列风机的类型特性曲线类型特性曲线，见书见书P67P67图图4-4-64-4-6和图和图4-4-74-4-71000HQN 常数NQHuDN3241000NNQHHQNQHNHQQQN四、比例定律与通用特性曲线1 1、比例定律、比例定律 同类型风机它们的压力同类型风机它们的压力H H、流量、流量
45、Q Q和功率和功率N N与其转速与其转速n n、尺寸、尺寸D D和空和空气密度气密度成一定比例关系，这种比例关系叫成一定比例关系，这种比例关系叫比例定律比例定律。将转速将转速 u=Dn/60 u=Dn/60 代入无因次系数关系式得：代入无因次系数关系式得：对于对于1 1、2 2两个相似风机而言，两个相似风机而言，NnDNQnDQHnDH357322101271041080002740.21QQ21HH21NN 221221212222221212112100274.000274.0nnDDHnDHnDHH21321223211312104108.004108.0nnDDQnDQnDQQ3215
46、212123252213151121127.1127.1nnDDNnDNnDNN根据比例定律，把一个系列产品的性能参数根据比例定律，把一个系列产品的性能参数H H、Q Q、n n、D D、N N、和、和 等等相互关系同画在一个坐标图上，叫通用曲线相互关系同画在一个坐标图上，叫通用曲线2、通用特性曲线主要通风机的安装和使用应符合下列要求：主要通风机的安装和使用应符合下列要求：（一）主要通风机必须安装在地面；装有通风机的井口必须封闭严密，（一）主要通风机必须安装在地面；装有通风机的井口必须封闭严密，其其外部漏风率在无提升设备时不得超过外部漏风率在无提升设备时不得超过5%5%，有提升设备时不得超过，
47、有提升设备时不得超过15%15%。（二）必须保证主要通风机连续运转。（二）必须保证主要通风机连续运转。（三）必须安装（三）必须安装2 2套套同等能力的主要通风机装置，其中同等能力的主要通风机装置，其中1 1套作备用，备用通套作备用，备用通风机必须能在风机必须能在10min10min内开动。在建井期间可安装内开动。在建井期间可安装1 1套通风机和套通风机和1 1部备用电部备用电动机。生产矿井现有的动机。生产矿井现有的2 2套不同能力的主要通风机，在满足生产要求时，套不同能力的主要通风机，在满足生产要求时，可继续使用。可继续使用。（四）严禁采用局部通风机或风机群作为主要通风机使用。（四）严禁采用局
48、部通风机或风机群作为主要通风机使用。（五）装有主要通风机的出风井口应安装防爆门，防爆门每（五）装有主要通风机的出风井口应安装防爆门，防爆门每6 6个月检查维个月检查维修修1 1次。次。（六）至少每月检查（六）至少每月检查1 1次主要通风机。改变通风机转数或叶片角度时，必次主要通风机。改变通风机转数或叶片角度时，必须经矿技术负责人批准。须经矿技术负责人批准。（七）（七）新安装的主要通风机投入使用前，必须进行新安装的主要通风机投入使用前，必须进行1 1次通风机性能测定和次通风机性能测定和试运转工作，以后每试运转工作，以后每5 5年至少进行年至少进行1 1次性能测定。次性能测定。第121条 矿井必须
49、采用机械通风。第五节 通风机工况点及其经济运行一、工况点的确定方法一、工况点的确定方法工况点工况点：风机在某一特定转速和工作风阻条件下的工作参数，如、和：风机在某一特定转速和工作风阻条件下的工作参数，如、和等，一般是指和两参数。等，一般是指和两参数。求风机工况点的方法：求风机工况点的方法：1 1、图解法、图解法 理论依据是理论依据是：风机风压特性曲线的函数式为风机风压特性曲线的函数式为f(f()，管网风阻特性曲线，管网风阻特性曲线函数式是函数式是h=h=2 2，风机风压是用以克服阻力，风机风压是用以克服阻力h h，所以，所以h h，因此两曲线的，因此两曲线的交点，即两方程的联立解。可见图解法的
50、前提是风压与其所克服的阻力相对交点，即两方程的联立解。可见图解法的前提是风压与其所克服的阻力相对应应。方法：方法：在风机风压特性（在风机风压特性（）曲线的坐标上，按相同比例作出工作管网的）曲线的坐标上，按相同比例作出工作管网的风阻曲线，与风压曲线的交点之坐标值，即为通风机的工作风压和风量。通风阻曲线，与风压曲线的交点之坐标值，即为通风机的工作风压和风量。通过交点作轴垂线，与过交点作轴垂线，与和和曲线相交，交点的纵坐标即为风机的曲线相交，交点的纵坐标即为风机的轴功率和效率轴功率和效率。若使用厂家提供的不加外接扩散器的静压特性曲线若使用厂家提供的不加外接扩散器的静压特性曲线s s，则要考虑安装扩，
