【教学课件】第四章矿井通风动力.ppt

第四章第四章 矿井通风动力矿井通风动力本章重点与难点本章重点与难点1 1、自然风压的产生、计算、利用与控制、自然风压的产生、计算、利用与控制2 2、轴流式和离心式主要通风机特性、轴流式和离心式主要通风机特性3 3、主要通风机的联合运转、主要通风机的联合运转4 4、主要通风机的合理工作范围、主要通风机的合理工作范围第四章第四章 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 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、自然通风、自然通风 由自然因素作用而形成的通风叫由自然因素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。它使它使 空气源源不断地从井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：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 2、自然风压的计算、自然风压的计算 根据自然风压定义，上图所示系统的自然风压根据自然风压定义，上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井巷中空气密度的平均值值m1m1和和m2m2，用其分别代替上式的，用其分别代替上式的1 1和和2 2，则上式可写为：，则上式可写为：注意注意：1 1）自然风压的计算必须取一闭合系统。）自然风压的计算必须取一闭合系统。2 2）进风系统和回风系统必须取相同的标高。）进风系统和回风系统必须取相同的标高。3 3）一般选取最低点作为基准面。）一般选取最低点作为基准面。二、二、自然风压的影响因素及变化规律自然风压的影响因素及变化规律 自然风压影响因素自然风压影响因素 H HN N=f (Z=f (Z）=f (T,P,R,)=f (T,P,R,)，Z Z 1 1、矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响、矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响H HN N的主要因素。的主要因素。2 2、空空气气成成分分和和湿湿度度影影响响空空气气的的密密度度，因因而而对对自自然然风风压压也也有有一一定定影影响响，但但影响较小。影响较小。3 3、井深。、井深。HNHN与矿井或回路最高与最低点间的高差与矿井或回路最高与最低点间的高差Z Z成正比。成正比。4 4、主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。、主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。三、自然风压的控制和利用三、自然风压的控制和利用1 1、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、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。当地气候特点。2 2、根据自然风压的变化规律，应适时调整主通风机的工况点，使其既能满、根据自然风压的变化规律，应适时调整主通风机的工况点，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。足矿井通风需要，又可节约电能。3 3、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，如在表土、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，如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。然通风；有条件时还可利用钻孔构成回路。4 4、利用自然风压做好非常时期通风。一旦主要通风机因故遭受破坏时，便、利用自然风压做好非常时期通风。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。可利用自然风压进行通风。1012 1234 5678911 12月份HN 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、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成某些巷道无风或反向而发生事故。化规律，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。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。ABB ABBCEFACEFA系统的自然风压为：系统的自然风压为：DBB DBBCEDCED系统的自然风压为：系统的自然风压为：自自然然风风压压与与主主要要通通风风机机作作用用方方向向相相反反。相相当当于于在在平平硐硐口口A A和和进进风风立立井口井口D D各安装一台抽风机（向外）。各安装一台抽风机（向外）。abcdabcdefbRDRCZ 设设ABAB风流停滞，对回路风流停滞，对回路ABDEFAABDEFA和和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；Q DBBC Q DBBC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。由由此此可可知知防防止止ABAB风风路路风风流流反反向向的的措措施施有有：（1 1）加加大大R RD D；（2 2）增增大大H HS S；（；（3 3）在）在A A点安装风机向巷道压风。点安装风机向巷道压风。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矿用通风机按其服务范围可分为三种：矿用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、辅辅助助通通风风机机，服服务务于于矿矿井井网网络络的的某某一一分分支支（采采区区或或工工作作面面），帮帮助主通风机通风，以保证该分支风量；助主通风机通风，以保证该分支风量；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一、离心式通风机的构造和工作原理1 1、风机构造。风机构造。离离心心式式通通风风机机一一般般由由：进进风风口口、工工作作轮轮（叶叶轮轮）、螺螺形形机机壳壳和和扩扩散器等部分组成。有的型号通风机在入风口中还有前导器散器等部分组成。有的型号通风机在入风口中还有前导器。吸风口有：吸风口有：单吸和双吸单吸和双吸两种。两种。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。离离心心式式风风机机可可分分为为：前前倾倾式式（2 29090)、径径向向式式（2 2=90=90)和和后后倾倾式式（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。w2c2u2c2u2w2c2u22u2c2w222 2、工作原理、工作原理 当当电电机机通通过过传传动动装装置置带带动动叶叶轮轮旋旋转转时时，叶叶片片流流道道间间的的空空气气随随叶叶片片旋旋转转而而旋旋转转，获获得得离离心心力力。经经叶叶端端被被抛抛出出叶叶轮轮，进进入入机机壳壳。在在机机壳壳内内速速度度逐逐渐渐减减小小，压压力力升升高高，然然后后经经扩扩散散器器排排出出。与与此此同同时时，在在叶叶片片入入口口（叶叶根根）形形成成较较低低的的压压力力（低低于于吸吸风风口口压压力力），于于是是，吸吸风风口口的的风风流流便便在在此此压压差差的的作作用用下下流流入入叶叶道道，自自叶叶根根流流入入，在在叶叶端端流流出出，如如此此源源源源不断，形成连续的流动。不断，形成连续的流动。3 3、常用型号、常用型号 目目前前我我国国煤煤矿矿使使用用的的离离心心式式风风机机主主要要有有G4-73G4-73、4-734-73型型和和K4-73K4-73型型等等。这些品种通风机具有规格齐全、效率高和噪声低等特点。这些品种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 D G 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 设计序号设计序号(1(1表示第一次设计）表示第一次设计）全全压压系系数数1010倍倍化化整整 表表示示通通风风机机比比转转速速(n(ns s)化化整整 表表示示进进风风口口数数,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 主主要要由由进进风风口口、叶叶轮轮、整整流流器器、风风筒筒、扩扩散散（芯芯筒筒）器器和和传传动动部部件件等部分组成。叶轮有等部分组成。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）特特点点：在在轴轴流流式式风风机机中中，风风流流流流动动的的特特点点是是，当当动动轮轮转转动动时时，气气流沿等半径的圆柱面旋绕流出。流沿等半径的圆柱面旋绕流出。（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)的夹角的夹角称为称为叶片安装角叶片安装角，以，以表示。表示。可根据需要在规定范围内调整。但每个动轮上的叶片安装角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必需保必需保持一致。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移动。处于叶片迎面的气流受挤压，静压增加；与此同时，叶片背的气体静压降低，翼栅受压差作用，压，静压增加；与此同时，叶片背的气体静压降低，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叶道出口但受轴承限制，不能向前运动，于是叶片迎面的高压气流由叶道出口流出，翼背的低压区流出，翼背的低压区“吸引吸引”叶道入口侧的气体流入，形成穿过翼栅叶道入口侧的气体流入，形成穿过翼栅的连续气流。的连续气流。u3 3、常用型号、常用型号 目目前前我我国国煤煤矿矿在在用用的的轴轴流流式式风风机机有有1K581K58、2K582K58、GAFGAF和和BDBD或或BDKBDK（对对旋旋式）等系列轴流式风机。轴流式风机型号的一般含义是：式）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 25 1 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；机翼形叶片的扭曲方一级叶轮和二级叶轮直接对接，旋转方向相反；机翼形叶片的扭曲方向也相反，两级叶片安装角一般相差向也相反，两级叶片安装角一般相差3 3；电机为防爆型安装在主风筒；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，密闭罩中有扁管中的密闭罩内，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。与大气相通，以达到散热目的。第三节第三节 通风机附属装置通风机附属装置一、风硐一、风硐 风风硐硐是是连连接接风风机机和和井井筒筒的的一一段段巷巷道道。通通过过风风量量大大、内内外外压压差差较较大大，应尽量降低其风阻，并减少漏风。应尽量降低其风阻，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。扩扩散散器器四四面面张张角角的的大大小小应应视视风风流流从从叶叶片片出出口口的的绝绝对对速速度度方方向向而而定定。总的原则是总的原则是，扩散器的阻力小，出口动压小并无回流，扩散器的阻力小，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。四、反风装置和功能四、反风装置和功能 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。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。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：定定期期进进行行检检修修，确确保保反反风风装装置置处处于于良良好好状状态态；动动作作灵灵敏敏可可靠靠，能能在在10min10min内内改改变变巷巷道道中中风风流流方方向向；结结构构要要严严密密，漏漏风风少少；反反风风量量不不应应小于正常风量的小于正常风量的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。作业作业4-1,4-3,4-44-1,4-3,4-4本次课的重点和难点本次课的重点和难点1 1、主要通风机的实际工作参数及工作特性；、主要通风机的实际工作参数及工作特性；2 2、主要通风机水柱计读数；、主要通风机水柱计读数；3 3、类型风机曲线与比例定律、类型风机曲线与比例定律4 4、风机的工况点和合理工作范围；、风机的工况点和合理工作范围；5 5、风机的联合运转、风机的联合运转 第四节第四节 通风机实际特性曲线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 表表示示通通风风机机性性能能的的主主要要参参数数是是风风压压H H、风风量量Q Q、风风机机轴轴功功率率N N、效效率率 和和转速转速n n等。等。（一）风机（一）风机(实际实际)流量流量Q Q 风风机机的的实实际际流流量量一一般般是是指指实实际际时时间间内内通通过过风风机机入入口口空空气气的的体体积积，亦亦称称体积流量。单位为体积流量。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 全全压压H Ht t:是是通通风风机机对对空空气气作作功功，消消耗耗于于每每1m1m3 3 空空气气的的能能量量（Nm/mNm/m3 3 或或PaPa），其值为风机出口风流的全压与入口风流全压之差。），其值为风机出口风流的全压与入口风流全压之差。忽忽略略自自然然风风压压时时，H Ht t用用以以克克服服通通风风管管网网阻阻力力h hk k 和和风风机机出出口口动动能能损损失失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）通风机的功率三）通风机的功率 全全压压功功率率：通通风风机机的的输输出出功功率率以以全全压压计计算算时时称称全全压压功功率率N Nt t。计计算算式式：N Nt t=H=Ht tQ10Q10-3 -3 KWKW 静静压压功功率率：用用风风机机静静压压计计算算输输出出功功率率，称称为为静静压压功功率率N NS S。计计算算式式：N NS S=H=HS SQ10Q103 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,则则二、通风系统主要参数关系二、通风系统主要参数关系 风机房水柱计示值含义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+m34 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 z12356h44456 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 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 类类似似地地对对4 4、5 5断断面面(扩扩散散器器出出口口）列列伯伯努努力力方方程程，忽忽略略两两断断面面之之间间的的位能差。位能差。扩散器的阻力扩散器的阻力 h hRd Rd(P(P5 5+h+hv5v5)-(P)-(P6 6+h+hv6 v6)风流出口边界条件：风流出口边界条件：P P6 6 P P0606 P P0505P P0404 故故 h hRd Rd(P(P5 5+h+hv5 v5)-(P)-(P04 04+h+hv6 v6)P Pt5t5-P-P04 04 hhv6 v6 即即 P Pt5t5 h hRdRd P P0404h hv6 v6 因为因为 风机全压风机全压 H Ht tP Pt5t5-P-Pt4 t4=(h=(hRdRdP P0404h hv6 v6)-(P)-(P4 4+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+hv6v6 （h hR14R14+h+hv4v4-H-HN N ）-h-hv4v4+h+hRdRd+h+hv6v6 h hR14 R14+h+hRd Rd+h+hv6 v6-H-HN N 即即 H Ht t H HN N h hR14 R14+h+hRd Rd+h+hv6v6 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+m2m2gZgZ2 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+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三、通风机的个体特性曲线 1 1、工工况况点点：当当风风机机以以某某一一转转速速、在在风风阻阻的的管管网网上上工工作作时时、可可测测算算出出一一组组工工作作参参数数（风风压压、风风量量、功功率率、和和效效率率），这就是该风机在管网风阻为时的工况点。这就是该风机在管网风阻为时的工况点。2 2、个个体体特特性性曲曲线线：不不断断改改变变R R，得得到到许许多多的的Q Q、H H、N N、。以以Q Q为为横横坐坐标标，分分别别以以H H、N N、为为纵纵坐坐标标，将将同同名名的的点点用用光光滑滑的的曲曲线线相相连，即得到个体特性曲线。连，即得到个体特性曲线。3 3、通通风风机机装装置置：把把外外接接扩扩散散器器看看作作通通风风机机的的组组成成部部分分，总总称称之之为为通风机装置。通风机装置。4 4、通通风风机机装装置置的的全全压压tdtd：扩扩散散器器出出口口与与风风机机入入口口风风流流的的全全压压之之差，与风机的全压差，与风机的全压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：6 6、H Hs s 和和 H Hsdsd 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动能损失时，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扩散器而有所提高，即扩散器起到回收动通风机装置的静压才会因加扩散器而有所提高，即扩散器起到回收动能的作用。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QHHt-QHtd-QHS-QHsd-Q8 8、离心式通风机个体特性曲线、离心式通风机个体特性曲线 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的闸门全闭闸门全闭，待其达到，待其达到正常转速后再将闸门逐渐打开。正常转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）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。量过大时，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/%HtHSNtS9 9、轴流式通风机个体特性曲线、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最小（轴流式风机应在风阻最小（闸门全开闸门全开）时启动，以）时启动，以减少启动负荷。减少启动负荷。说明说明：轴流式风机给出的大多是静压特性曲线。：轴流式风机给出的大多是静压特性曲线。HtHsts/%Q/m3/sH/daPaN/kWQ/m3/sGFDBRM三、无因次系数与类型特性曲线三、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 比比例例系系数数：两两个个通通风风机机相相似似是是指指气气体体在在风风机机内内流流动动过过程程相相似似，或或者者说说它它们们之之间间在在任任一一对对应应点点的的同同名名物物理理量量之之比比保保持持常常数数，这这些些常常数数叫叫相相似似常常数数或比例系数。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（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，以为横坐标，以 、和和为纵坐标，绘出为纵坐标，绘出 -和和-曲线，此曲线即为该系列风机的曲线，此曲线即为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4-4-74-4-7四、比例定律与通用特性曲线四、比例定律与通用特性曲线1 1、比比例例定定律律 同同类类型型风风机机它它们们的的压压力力H H、流流量量Q Q和和功功率率N N与与其其转转速速n n、尺尺寸寸D D和空气密度和空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，2 2、通用特性曲线、通用特性曲线 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 等相互关系同画在一个坐标图上，叫通用曲线等相互关系同画在一个坐标图上，叫通用曲线 例例题题 某某矿矿使使用用主主要要通通风风机机为为4-72-1120B4-72-1120B离离心心式式风风机机，图图上上给给出出三三种种不不同同 转转 速速 n n的的 H Ht t-Q-Q曲曲 线线。转转 速速 为为 n n1 1=630r/min,=630r/min,风风 机机 工工 作作 风风 阻阻R=0.05479.81=0.53657NR=0.05479.81=0.53657Ns s2 2/m/m8 8，工工况况点点为为M M0 0（Q=58mQ=58m3 3/s,H/s,Ht t=1805Pa)=1805Pa)，后后来来，风风阻阻变变为为R=0.7932 R=0.7932 N Ns s2 2/m/m8 8，矿矿风风量量减减小小不不能能满满足足生生产产要要求求，拟拟采用调整转速方法保持风量采用调整转速方法保持风量Q=58 mQ=58 m3 3/s/s，求转速调至多少？，求转速调至多少？解：同型号风机，故其解：同型号风机，故其 直径相等。由比例定律有：直径相等。由比例定律有：n n2 2n n1 1 Q Q2 2/Q/Q1 1 63058/51.563058/51.5 710r/min710r/min 即转速应调至即转速应调至n n2 2=710r/min=710r/min，可满足供风要求。可满足供风要求。M0QHn=630n=710n=560R=0.5367R=0.7932M15851.5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一、工况点的确定方法一、工况点的确定方法工工况况点点：风风机机在在某某一一特特定定转转速速和和工工作作风风阻阻条条件件下下的的工工作作参参数数，如如、和和等，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 理理论论依依据据是是：风风机机风风压压特特性性曲曲线线的的函函数数式式为为f(f()，管管网网风风阻阻特特性性曲曲线线函函数数式式是是h=h=2 2，风风机机风风压压是是用用以以克克服服阻阻力力h h，所所以以h h，因因此此两两曲曲线线的的交交点点，即即两两方方程程的的联联立立解解。可可见见图图解解法法的的前前提提是是风风压压与其所克服的阻力相对应与其所克服的阻力相对应。方方法法：在在风风机机风风压压特特性性（）曲曲线线的的坐坐标标上上，按按相相同同比比例例作作出出工工作作管管网网的的风风阻阻曲曲线线，与与风风压压曲曲线线的的交交点点之之坐坐标标值值，即即为为通通风风机机的的工工作作风风压压和和风风量量。通通过过交交点点作作轴轴垂垂线线，与与和和曲曲线线相相交交，交交点的纵坐标即为风机的轴功率和效率点的纵坐标即为风机的轴功率和效率。若若使使用用厂厂家家提提供供的的不不加加外外接接扩扩散散器器的的静静压压特特性性曲曲线线s s，则则要要考考虑虑安安装装扩扩散器所回收的风机出口动能的影响，此时所用的风阻散器所回收的风机出口动能的影响，此时所用的风阻S S应小于应小于m m，即，即 式中式中 v v相当于风机出口动能损失的风阻，相当于风机出口动能损失的风阻，V V风机出口断面，即外接扩散器入口断面；风机出口断面，即外接扩散器入口断面；d d扩散器风阻；扩散器风阻；VdVd相当于扩散器出口动能损失的风阻，相当于扩散器出口动能损失的风阻，VdVd为扩散器出口断面。为扩散器出口断面。若若使用通风机全压特性曲线使用通风机全压特性曲线t t，则需用全压风阻，则需用全压风阻t t作曲线，且作曲线，且若使用通风机装置全压特性曲线若使用通风机装置全压特性曲线tdtd，则装置全压风阻应为，则装置全压风阻应为tdtd，且，且应应当当指指出出，在在一一定定条条件件下下运运行行时时，不不论论是是否否安安装装外外接接扩扩散散器器，通通风风机机全全压压特特性性曲曲线线是是唯唯一一的的，而而通通风风机机装装置置的的全全压压和和静静压压特特性性曲曲线线则则因因所所安安扩扩散散器器的的规规格格、质量而有所变化质量而有所变化。2 2、解方程法、解方程法 随着电子计算机的应用，复杂的数学计算已成为可能。随着电子计算机的应用，复杂的数学计算已成为可能。风机的风压曲线可用下面多项式拟合风机的风压曲线可用下面多项式拟合 式中式中 a a1 1、a a2 2、a a3 3曲线拟合系数。曲线拟合系数。对于某一特定矿井，可列出通风阻力方程对于某一特定矿井，可列出通风阻力方程 式中式中 为通风机工作管网风阻。为通风机工作管网风阻。联立上述两方程，即可得到风机工况点。联立上述两方程，即可得到风机工况点。二、通风机工点的合理工作范围二、通风机工点的合理工作范围1 1、从经济角度从经济角度，通风机的运转效率不低于，通风机的运转效率不低于60%60%。2 2、从安全角度从安全角度，工况点必须位于驼峰点右侧，工况点必须位于驼峰点右侧，单调下降的直线段。单调下降的直线段。3 3、实际工作风压不得超过最高风压的、实际工作风压不得超过最高风压的9090。4 4、风机的运轮转速不得超过额定转速。、风机的运轮转速不得超过额定转速。三、主要通风机工况点调节三、主要通风机工况点调节工点调节方法主要有：工点调节方法主要有：1 1、改变风阻特性曲线、改变风阻特性曲线当风机特性曲线不变时，改变工作风阻，当风机特性曲线不变时，改变工作风阻，工况点沿风机特性曲线移动。工况点沿风机特性曲线移动。ABCD上下右左0.60.650.7153045Q/m3/sH/PaR1R1R1”MMM”QQQ”HHH”）增风调节）增风调节。为了增加矿井的供风量，可以采取下列措施：。为了增加矿井的供风量，可以采取下列措施：（）减少矿井总风阻。（）减少矿井总风阻。（）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。（）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。）减风调节）减风调节。当矿井风量过大时，应进行减风调节。其方法有：。当矿井风量过大时，应进行减风调节。其方法有：（）增阻调节。（）增阻调节。（）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。（）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。、改变风机特性曲线、改变风机特性曲线 这这种种调调节节方方法法的的特特点点是是矿矿井井总总风风阻阻不不变变，改改变变风风机机特特性性，工工况况点点沿沿风风阻阻特性曲线移动。特性曲线移动。nn1n2MM1M2QQ2Q1HH1H2QH调节方法有：调节方法有：）轴流风机可采用改变叶片安装角度达到增减风量的目的。）轴流风机可采用改变叶片安装角度达到增减风量的目的。）装装有有前前导导器器的的离离心心式式风风机机，可可以以改改变变前前导导器器叶叶片片转转角角进进行行风风量量调节。调节。）改改变变风风机机转转速速。无无论论是是轴轴流流式式风风机机还还是是离离心心式式风风机机都都可可采采用用。调节的理论依据是相似定律，即调节的理论依据是相似定律，即 （）改变