2022年通风机的实际特性曲线.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第四节 通风机的实际特性曲线一、通风机的工作参数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； 一 风机 实际 流量 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,亦称体积流量无特别说明时均指在标准状态下,单位为 , 或； 二风机 实际 全压 Hf 与静压 Hs通风机的全压 Ht 是通风机对空气作功,消耗于每 1m 3空气的能量 N m/m 3或 Pa,其值为风机出口风流的全压与入口风流全压之差；在忽视自然风压时,Ht 用以克服通风管网阻力 hR和风机出口动能缺失 hv,即Ht =hR+hV, 44

2、1 克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压 HS,Pa 2HS=h R=RQ 4-4-2 因 Ht =HS+hV 4-4-3 三 通风机的功率通风机的输出功率又称空气功率以全压运算时称全压功率Nt ,用下式运算：Nt =Ht Q 10-3 4-5-4 用风机静压运算输出功率,称为静压功率NS,即 : NS=HSQ 103 4-4-5 因此,风机的轴功率,即通风机的输入功率N kW, 4-5-6 或 4-4-7 式中 : t, S分别为风机折全压和静压效率；设电动机的效率为 m, 传动效率为 tr 时,电动机的输入功率为 Nm, 就4-4-8 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,

3、共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 二、通风系统主要参数关系和风机房水柱计压差计示值含义把握矿井主要通风机与通风系统参数之间关系,对于矿井通风的科学治理至关重 要；为了指示主要通风机运转以及通风系统的状况,在风硐中靠近风机入口、风流稳固 断面上安装测静压探头,通过胶管与风机房中水柱计或压差计仪相连接,测得所在 断面上风流的相对静压 h；在离心式通风机测压探头应安装在立闸门的外侧；水柱计或 压差计的示值与通风机压力和矿井阻力之间存在什么关系？它对于 通风治理有什么实 际意义 ？下面就此进行争论；1、抽出式通风1水柱压差计示值与矿井通风阻力和风机静压之间关系如图 4-4-1

4、 ,水柱计示值为4 断面相对静压h4, h4负压 =P4-P04P4为 4 断面肯定压力, P04 为与 4 断面同标高的大气压力；沿风流方向,对 1、4 两断面列伯努力方程 : hR1 4=P1+hv 1+ m1 2 gZ 12- P 4+h v4 + m34 gZ3 4 式 中 : hR14 1 至 4 断 面 通 风 阻 力 , Pa ; P1、 P4 分 别 为 1、 4 断 面 压 力 , Pa；hv 1、 hv 4 分 别 为 1、 4 断 面 动 压 , Pa；Z1 2、 Z3 4 分 别 为 12 、 34 段 高 差 , m；图 4-4-1 3；m1 2、 m3 4 分 别

5、为 12 、 34 段 空 气 柱 空 气 密 度 平 均 值 , kg/m因 风 流 入 口 断 面 全 压 Pt 1 等 于 大 气 压 力 P01 , 即P1+h v1 =Pt 1=P0 1,又 因 1 与 4 断 面 同 标 高 , 故 1 断 面 的 同 标 高 大 气 压 P01 与 4 断 面 外 大气 压 P0 4 相 等 ； 又 : m1 2gZ 12 m34gZ 34 =HN故 上 式 可 写 为hR1 4=P0 4-P4-hv4 +HNhR1 4=|h4|-hv 4+HN4-4-9 即 : |h4|=hR1 4+h v 4-H N根 据 通 风 机 静 压 与 矿 井 阻

6、 力 之 间 的 关 系 可 得HS+HN=|h4|-hv 4=h t 44-4-10 式 4-4-9 和式 44 10,反映了风机房水柱计测值h4 与 矿井通风系统阻力、通风名师归纳总结 机静压及自然风压之间的关系；通常 hv 4 数值不大,某一段时间内变化较小,HN随季节第 2 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 变化,一般矿井,其值不大,因此,|h4 | 基本上反映了矿井通风阻力大小和通风机静压大小；假如矿井的主要进回风道发生冒顶堵塞,就水柱计读数增大；假如掌握通风系统 的主要风门开启； 风流短路, 就水柱计读数减小, 因此,它是通风

7、治理的重要监测手段；2风机房水柱计示值与全压 Ht 之间关系；与上述类似地对 4、5 断面 扩散器出口列伯努力方程,便可得水柱计示值与全压 之间关系 Ht = | h 4| h v 4+h Rd +h v 5 即 | h4| =Ht +hv 4-h Rd -h v 5 4-4-11 式 中 hRd 扩 散 器 阻 力 , Pa ; hv 5 扩 散 器 出 口 动 压 , Pa；根 据 式 4-4-11可 得4-4-12 图 4-4-2 Ht=hR1 2+ hR d+h v4Ht +HN=hR1 4+ hR d+h v52、压入式通风的系统 如图 4-4-2 ,对 1、2 两断面列伯努力方程得

8、：hR1 2=P1+h v 1+m1gZ 1-P2+h v2 +m2 gZ 2 因 风 井 出 口 风 流 静 压 等 于 大 气 压 , 即 P2=P0 2；1、 2 断 面 同 标 高 , 其 同 标 高 的 大 气 压 相 等 , 即 P01-P0 2 ,故 P1-P2=P1-P01=h1又m1 gZ 1- m2 gZ 2 =HN故上式可写为 hR1 2=h1 +hV 1-hv 2+HN所 以 风 机 房 水 柱 计 值 :h1=h R1 2+h v 2-hV1 -H N又 Ht =Pt 1-P t 1 =P t 1 -P 0=P 1+h v1-P 0=h 1+h v1 Ht +HN=h

9、 R1 2+h v 2 4-4-13 由式 4-4-12 和式 4-4-13 可见,无论何种通风方式, 通风动力都是克服风道的阻力 和出口动能缺失, 不过抽出式通风的动能缺失在扩散器出口,而压入式通风时出口动能 缺失在出风井口,两者数值上可能不等,但物理意义相同；三、通风机的个体特性曲线名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 当风机以某一转速、在风阻的管网上工作时、可测算出一组工作参数风压、风量、功率、和效率 , 这就是该风机在管网风阻为时的工况点；转变管网的风阻,便可得到另一组相应的工作参数,通过多次转变管网风阻,可得到

10、一系列工况参数；将这些参数对应描画在以为横坐标,以、 和 为纵坐标的直角坐标系上,并用光滑曲线分别把同名参数点连结起来,即得 、 和 曲线,这组曲线称为通风机在该转速条件下的个体特性曲线；有时为了使用便利, 仅采纳风机静压特性曲线 S ；为了削减风机的出口动压缺失,抽出式通风时主要通机的出口均 外接扩散器 ；通常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；通风机装置的全压 t 为扩散器出口与风机入口风流的全压之差,与风机的全压 t 之关系为4-4-14 式中 :hd 扩散器阻力；通风机装置静压 sd 因扩散器的结构形式和规格不同而有变化,严格地说4-4-15 图 4-4-3 t 、

11、td、 s和 sd 之间的相互关系图式中 :h Vd 扩散器出口动压；比较式 4 10 与式 415 可见,只有当 hd+hVds,即通风机装置阻力与其出口动能缺失之和小于通风机出口动能缺失时,因加扩散器而有所提高,即扩散器起到回收动能的作用；通风机装置的静压才会图 443 表示了 t、 td 、 s 和 sd 之间的相互关系,由图可见,安装了设计合理的扩散器之后,虽然增加了扩散器阻力,使 td 曲线低于 t 曲线,但由于hd+hVdhV,就说明白扩散器设计不合理；安装扩散器后回收的动压相对于风机全压来说很小,通风机装置特性严加区分；所以通常并不把通风机特性和通风机厂供应的特性曲线往往是依据模

12、型试验资料换算绘制的,一般是未考虑外接扩散器；而且有的厂方供应全压特性曲线,有的供应静压特性曲线,读者应能依据详细条件把握它们的换算关系；图 4-4-4 和图 4-4-5 分别为轴流式和离心式通风机的个体特性曲线例如；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 4-4-4 轴流式个体特性曲线图 4-4-5 离心式通风机个体特性曲线轴流式通风机的风压特性曲线一般都有马鞍形驼峰存在；而且同一台通风机的驼峰 区随叶片装置角度的增大而增大；驼峰点以右的特性曲线为单调下降区段,是稳固工 作段；点以左是不稳固工作段,风机在该段工作,有

13、时会引起风机风量、风压和电动 机功率的急剧波动,甚至机体发生震惊,发出不正常噪音,产生所谓喘振或飞动现象,严峻时会破坏风机；离心式通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,其风压曲线工作段较轴流式通风机平缓；当管网风阻作相同量的变化时,其风 量变化比轴流式通风机要大；离心式通风机的轴功率又随增加而增大,只有在接近风流短路时功率才略有下降；因而,为了保证安全启动,防止因启动负荷过大而烧坏电机,离心式通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步打开；当供风量超过需风量过大时,经常利用闸门加阻来削减工作风量,以节约电能；轴流式通风机的叶片装置角不太大时,在稳固

14、工作段内,功率 N随 Q增加而减小；所以轴流式通风机应在 风阻最小时启动,以削减启动负荷；在产品样本中,大、中型矿井轴流式通风机给出的大多是静压特性曲线；而离心式通风机大多是全压特性曲线；对于叶片安装角度可调的轴流式通风机的特性曲线,通常以图 472 的形式给出, 曲线只画出最大风压点右边单调下降部分,且把不同安装角度的特性曲线画在同一坐标上,效率曲线是以等效率曲线的形式给出；四、无因次系数与类型特性曲线目前风机种类较多,同一系列的产品有很多不同的叶轮直径,同始终径的产品又有不同的转速；假如仅仅用个体特性曲线表示各种通风机性能,就显得过于复杂；仍有,名师归纳总结 - - - - - - -第

15、5 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在设计大型风机时,第一必需进行模型试验；那么模型和实物之间应保持什么关系？如何把模型的性能参数换算成实物的性能参数？一无因次系数 通风机的相像条件这些问题都要进行争论；两个通风机相像是指气体在风机内流淌过程相像,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,这些常数叫相像常数或比例系数；同一系列风机在相应工况点的流淌是彼此相像的,几何相像是风机相像的必要条件,动力相像就是相像风机的充要条件 ,满意动力相像的条件是雷诺数 e =和欧拉数 Eu=分别相等；同系列风机在相像的工况点符合动力相像的充要条件；2、无因次系数无因次系

16、数主要有：1压力系数 同系列风机在相像工况点的全压和静压系数均为一常数；可用下式表示：, 4-4-16 或 4-4-17 式中和叫全压系数和静压系数；为压力系数, u 为圆周速度；2流量系数由几何相像和运动相像可以推得 4-4-18 式中 D、u、分别表示两台相像风机的叶论外缘直径、圆周速度,同系列风机的流量系数相等；3功率系数风机轴功率运算公式中的 H和 Q分别用式4-4-17 和式 4-4-18 代入得名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4-4-19 同系列风机在相像工况点的效率相等,功率系数 为常数；、三个参数都

17、不含有因次,因此叫无因次系数；二类型特性曲线、和 可用相像风机的模型试验获得,依据风机模型的几何尺寸、试验条件及试验时所得的工况参数 Q、H、N和 ；利用式 4-4-17 、4-4-18 和 4-4-19 运算出该系列风机的、和 ；然后以 为横坐标, 以、和 为纵坐标, 绘出-、-和 -曲线, 此曲线即为该系列风机的类型特性曲线,亦叫通风机的无因次特性曲线和抽象特性曲线；图 4-4-6 和力图 4-4-7 分别为 4-72-11 和 G4-73-11 型离心式通风机的类型曲线,2K60型类型风机的类型曲线如图4-7-2 a 、b 所示；可根据类型曲线和风机直径、转速换算得到个体特性曲线；需要指

18、出的是,对于同一系列风机,当几何尺寸 D相差较大时,在加工和制造过程中很难保证流道外表相对粗糙度、叶片厚度以及机壳间隙等参数完全相像,为了防止因尺寸相差较大而造成误差,所以有些风机 4-72-11 系列的类型曲线有多条,可按不同直径尺寸而选用；图 446 图 447 五、比例定律与通用特性曲线 1 、比例定律由式 4-4-17 、4-4-18 和 4-4-19 可见,同类型风机在相像工况点的无因次系数、和 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 成肯定比例关系, 这种比例关系叫比例定律； 将转速 u= Dn/60 代入式 4-4-17 、4-4-18和 4

19、-4-19 得名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 对于 1、2 两个相像风机而言,、,所以其压力、风量和功率之间关系为：4-4-20 4-4-21 4-4-22 各种情形下相像风机的换算公式如表 4 41 所示；由比例定律知,同类型同直径风机的转速变化时,其相像工况点在等风阻曲线 上变化；表 4-4 1 两台相像风机H、Q、和 N的换算压力 换算风量 换算功率 换算名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1=2效率换算例题某矿使用主要通风机为4-7

20、2-11 20B 离心式通风机,其特性曲线如图4-4-7 所示,图上给出三种不同转速n的 Ht -Q 曲线,四条等效率曲线； 转速为 n1=630r/min,风机工作风阻 R=0.0547 9.81=0.53657N s 2/m 8,工况点为 M0 Q=58m 3/s,H t =1805Pa,后来,风阻变为 R=0.7932 Ns 2/m 8,矿风量减小不能满意生产要求,拟采纳调整转速方法保持风量 Q=58 m 3/s ,求转速调至多少？解 因管网风阻已变,故应先将新风阻 R=0.7932 N s 2/m 8 的曲线绘制在图中,得其与 n1=630r/min 曲线的交点为 M1,其风量 Q1=

21、51.5 m 3/s ；在此风阻下风量增至Q2=58 m 3/s 的转速 n2,可按下式求得： n 2=n1 Q2/Q1=630 58/51.5=710r/min 即转速应调至 n2=710r/min ,可满意供风要求；图 4-4-8 4-72=11 20B 离心式通风机特性曲线 2 、通用特性曲线为了便于使用, 依据比例定律, 把一个系列产品的性能参数,如压力 H、风量 Q、和转速 n、直径 D、功率 N和效率 等相互关系同画在一个坐标图上,这种曲线叫通用特性曲线；图 4-7-3 为 G4-73 系列离心式通风机的对数坐标曲线,在对数坐标图中,风阻 R曲线为直线,与 Q轴夹角为 63. , 与机号线平行,大大简化了作风阻曲线的步骤；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页